Применение 555 таймера: Микросхема 555 практическое применение — Схеми радіоаматорів

Интегральный таймер NE555 и его применение

Когда в 1972 году началось производство микросхемы интегрального таймера NE555, никто не предполагал, что и через пятьдесят лет она не утратит популярности, а к названию таймера будут добавлять слово «легендарный».

В данной публикации мы разберём основные применения легендарного таймера 555 и аккуратно заглянем ему «под капот».

Приведённые в качестве примера схемы и временные диаграммы работы этих схем созданы с помощью SPICE-симулятора TINA TI V9 (версия 9.3.150.328). Модель интегрального таймера NE555 взята из стандартной библиотеки симулятора.

Важная информация: параметры генератора, применённого в примерах с триггером Шмитта и ждущим мультивибратором, задавались через свойства генератора и вызванный оттуда «Редактор сигнала». Анализатор переходных процессов запускался с выбранной опцией «Нулевые начальные условия».

Применение таймера 555 в качестве RS-триггера

Наиболее простым применением интегрального таймера 555 является использование его в качестве RS-триггера. «Классический» RS-триггер имеет два устойчивых состояния, переход между которыми осуществляется подачей управляющих сигналов на входы сброса и установки. Схема включения таймера 555 в качестве RS-триггера приведена ниже:

В качестве входа S (Set, установка) используется вход «TRIG»: при нажатии на кнопку «TRIG» вход микросхемы подключается к общему проводу, а на выходе — устанавливается высокий логический уровень.

В качестве входа R (Reset, сброс) используется вход «THRES»: при нажатии на кнопку «THRES» на вход микросхемы подаётся напряжение питания, а выход микросхемы переходит в сброшенное состояние.

Важным элементом схемы является «подтягивающий» резистор R2. Без него на выходе микросхемы сразу после включения устанавливается высокий логический уровень, и устройство на нажатие кнопок не реагирует. Переходные процессы при включении RS-триггера без «подтягивающего» резистора R2 представлены на графике справа:

При наличии «подтягивающего» резистора на входе «TRIG» на выходе микросхемы при включении устанавливается низкий логический уровень (состояние сброса), а устройство изменяет состояние в зависимости от состояния входов. График переходных процессов при включении RS-триггера с «подтягивающим» резистором представлен ниже:

Структурная схема таймера 555

Чтобы разобраться с не совсем характерным для «классического» RS-триггера поведением микросхемы, изучим её структурную схему. Для примера возьмём интегральный таймер NE555 производства TI. Выглядит структурная схема достаточно любопытно:

В центре композиции находится асинхронный RS-триггер, к инверсному выходу которого подключён инвертирующий выходной буфер и транзисторный ключ с открытым коллектором. Сброс триггера производится или сигналом низкого логического уровня на входе 4 «RESET», или сигналом высокого логического уровня на выходе верхнего по схеме компаратора. Установка триггера производится сигналом высокого логического уровня на выходе нижнего по схеме компаратора.

Пороги срабатывания компараторов установлены делителем напряжения из трёх резисторов. Напряжение верхнего порога срабатывания подаётся на вывод 5 «CONT».

Установка RS-триггера происходит при подаче на вход 2 «TRIG» напряжения ниже нижнего порога срабатывания при условии, что на входе «RESET» присутствует напряжение высокого уровня.

Сброс RS-триггера происходит при подаче на вход 6 «THRES» напряжения выше верхнего порога срабатывания при условии, что на входе «RESET» присутствует напряжение высокого уровня, и напряжение на входе «TRIG» — выше нижнего порога срабатывания.

Таким образом, наивысший приоритет имеет вход «RESET», а вход «TRIG» имеет приоритет выше, чем у входа «THRES». При включении NE555 по схеме RS-триггера без «подтяжки» по входу «TRIG» на входе «TRIG» всегда будет присутствовать напряжение ниже нижнего порога срабатывания, а выход будет переходить в состояние сброса только на время подачи сигнала низкого уровня на вход «RESET».

Сразу хочу сделать акцент и заострить внимание: в большинстве источников пороги срабатывания компараторов обозначены как 2/3 U_cc и 1/3 U_cc, а вывод «CONT» используется как выход, зашунтированный конденсатором ёмкостью 0,01 мкФ, или же никуда не подключённый, но с выводом 5 «CONT» не всё так просто.

В datasheet от TI «xx555 Precision Timers. SLFS022I — September 1973 — Revised September 2014» вывод 5 обозначен как I/O, а пороги срабатывания обозначены как «CONT» и «1/2 CONT». Это означает, что уровни порогов срабатывания компараторов не «прибиты намертво» к напряжению питания таймера, а могут варьироваться в широких пределах подачей на вход «CONT» управляющего напряжения. Если управляющее напряжение на вывод 5 не подаётся, он используется как выход «CONT» с подключённым к нему шунтирующим конденсатором 0,01 мкФ, а верхний порог срабатывания в этом случае CONT = 2/3 U_cc.

Применение шунтирующего конденсатора повышает устойчивость работы микросхемы и её помехозащищённость. Также не стоит забывать про подключение к цепям питания микросхемы блокировочных конденсаторов.

Диапазон напряжения питания большинства моделей таймеров 555 серии от 4,5 до 16 В (до 18 В для некоторых моделей), потребляемый ток варьируется от долей до единиц миллиампера (в зависимости от модели), выходной каскад большинства моделей способен выдерживать ток до 200 мА.

Применение таймера 555 в качестве триггера Шмитта

Триггер Шмитта применяется для преобразования входного сигнала непрямоугольной формы в выходной сигнал прямоугольной формы. Характерной особенностью работы триггера Шмитта является наличие гистерезиса, который определяется шириной «окна» между уровнями срабатывания триггера.

Использование таймера 555 в качестве триггера Шмитта является ещё одним из применений этой микросхемы. Для этого надо подать входной сигнал на соединённые вместе входы «TRIG» и «THRES» таймера. Амплитуда и смещение входного сигнала должны быть такими, чтобы сигнал перекрывал «окно», образованное порогами срабатывания компараторов.

На рисунке ниже на вход триггера Шмитта подаётся сигнал треугольной формы с амплитудой 2 В и смещением U_offset = 2,5 В, равным половине напряжения питания U_cc. Частота сигнала 1000 Гц. При этом верхний порог срабатывания компаратора U_cont = 2/3 U_cc = 3,33 В, а нижний порог срабатывания компаратора 1/2 U_cont = 1/3 U_cc = 1,67 В.

На графике мы видим преобразование входного периодического сигнала треугольной формы в классический меандр с DC = 50 %, где DC — аббревиатура от «duty cycle» (коэффициент заполнения). Входной сигнал может быть любой формы, «треугольник» в качестве входного сигнала был выбран из соображений наглядности.

Попробуем применить вывод 5 «CONT» в качестве входа и подать на него напряжение 4 В от внешнего источника. Изменения выходного сигнала представлены на рисунке ниже:

Мы видим, что при том же периоде выходного сигнала его коэффициент заполнения увеличился. Это связано с тем, что «окно» компаратора сдвинулось вверх и расширилось.

Теперь подадим на вход «CONT» напряжение 2 В:

Коэффициент заполнения уменьшился за счёт того, что «окно» сдвинулось вниз и сузилось.

Вышеприведённые примеры иллюстрируют возможность широтно-импульсной модуляции (ШИМ) входного периодического сигнала напряжением на входе «CONT».

Применение вывода 5 «CONT» в качестве входа также даёт возможность сужения «окна» компаратора для преобразования сигналов с небольшим значением амплитуды. Важно чтобы входной сигнал при этом имел смещение, при котором он оставался бы в рамках напряжения питания таймера.

Применение таймера 555 в качестве мультивибратора

Мультивибратором называют релаксационный генератор с выходным сигналом прямоугольной формы. Релаксационным он является в силу того, что элементы мультивибратора не обладают резонансными свойствами.

Схема мультивибратора на таймере 555 и диаграмма его работы приведены на рисунке ниже:

В момент включения на выходе микросхемы устанавливается высокий логический уровень, транзисторный ключ закрывается, сопротивление выхода «DISC» высокое. Конденсатор C2 заряжается через включённые последовательно резисторы R1 и R2 до напряжения U_cont, на выходе микросхемы устанавливается низкий логический уровень, транзисторный ключ открывается и подключает точку соединения резисторов R1 и R2 к общему проводу. Конденсатор C2 разряжается через резистор R2, пока напряжение на нём не достигнет уровня 1/2 U_cont, на выходе таймера не установится высокий логический уровень, транзисторный ключ не закроется, и конденсатор снова не начнёт заряжаться через включённые последовательно резисторы R1 и R2.

В режиме автогенерации длительность высокого уровня выходного сигнала мультивибратора на таймере 555 равна:

При этом, длительность низкого уровня сигнала:

а период равен:

Из формул видно, что временные характеристики мультивибратора на таймере 555 определяются номиналами элементов R1, R2, C2 и не зависят от напряжения питания микросхемы.

Подадим на вход «CONT» напряжение 4 В от внешнего источника:

Период выходного сигнала и его коэффициент заполнения увеличились.

При подаче на вход «CONT» напряжения 2 В период выходного сигнала и его коэффициент заполнения уменьшаются:

Можно сделать вывод, что изменение напряжения на входе «CONT» приводит к частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) выходного сигнала мультивибратора.

Применение таймера 555 в качестве ждущего мультивибратора

Ждущий мультивибратор (одновибратор) предназначен для формирования импульса определённой длительности по внешнему событию.

Обычно в качестве внешнего события используется замыкание входа «TRIG» на общий провод нажатием кнопки, но мы вместо кнопки в эмуляторе будем использовать генератор сигналов, настроенный на одиночный импульс низкого уровня длительностью 10 мс:

Как видно из временной диаграммы работы ждущего мультивибратора на таймере 555, по получению импульса схема формирует на выходе сигнал длительностью около 2,2 с. Длительность сигнала определяется по формуле:

Хотелось бы заострить внимание на том, что длительность выходного сигнала ждущего мультивибратора на таймере 555 тоже не зависит от напряжения питания.

▍ От автора

В публикации проведён краткий обзор интегрального таймера 555 и его основных применений. Большинство приведённых в публикации устройств может быть реализовано на микроконтроллерах, но аналоги NE555 по-прежнему выпускаются промышленностью по причине дешевизны и надёжности.

Важной особенностью схем на таймере 555 является то, что временные характеристики этих схем не зависят от напряжения питания, а расчёт этих характеристик производится по простым формулам или диаграммам.

Заслуженной популярностью таймер 555 пользуется у начинающих радиолюбителей: он недорогой, корпус DIP-8 легко устанавливается в беспаечную плату, требуется минимум «обвязки». И что очень важно для мотивации начинающих: схемы на таймере 555 начинают работать сразу после правильной сборки.

Вот пример простейшего генератора на NE555:

А такое реле времени по схеме из раздела про ждущий мультивибратор 12-летний подросток собирает за полчаса:

…и всё это началось пятьдесят лет назад, и, надеюсь, закончится нескоро.

«Практическое применение микросхемы «555»», Коммуникационные технологии

• Выдержка
• Другие работы
• Помощь в написании

Электронные таймеры предназначены для установки интервалов времени, сигнализации и окончания отсчета, управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. В данной работе был проведен анализ схемотехнических решений электронных таймеров, разработана структурная и принципиальная схемы цифрового таймера Интегральные схемы (ИС) уже достаточно повсеместно вошли в обширное использование в радиолюбительской практике. ИС применяются в радиоприемниках, измерительных устройствах, радиопередатчиках и.т.д Существует ИС таймера серии 555, (а также российский аналог КР1006ВИ1). После поступления в продажу микросхема завоевала большую популярность как среди любителей электроники, как и среди профессионалов. Микросхема работает в большом диапазоне напряжений от 5 до 15V. Выпускается в основном в пластиковом DIP корпусе, а такжеи в круглом в металлическом корпусе. Таймер работает в двух режимах: моностабильный мультивибратор и как генератор импульсов. Из этого следует что микросхема может выдавать последовательность прямоугольных импульсов. Внутри микросхемы содержится следующие элементы более 20 транзисторов, 15 резисторов и 2 диода.

Глава 1. Микросхема 555 — таймер

Интегральная микросхема 555 называется таймером. Таймер — устройства, предназначенные для управления интервалом времени. Подразделяются на механические, электронные и электромеханические. Среди электронной отдельной группы составляют интегральные таймеры — функционально завершенные интегральные микросхемы средней и большой степени интеграции. Интегральные таймеры по способу функционирования разделяются на аналоговые и цифровые. Последние имеют на кристалле только чисто цифровые компоненты: логические вентили, триггеры и базирующиеся на их основе более сложные узлы таймера — счетчики, регистры, ячейки памяти, шифраторы и дешифраторы. Микросхема 555 используется в электронной промышленности с самого момента своего появления. Так же несмотря на солидный возраст микросхемы ее используются в сложных электронных устройствах, которые выпускаются в настоящие время.

1.1 История создания

Одной из самой значимой считается микросхема интегрального таймера NE555. Внедрена в производство она была относительно давно 1972 году, в этом 2015 году, ей исполнилось ровно 43 лет. Эта микросхема используется и сегодня.

Серийное производство микросхемы NE555 начала фирма Signetics ровно через год после того, как ее разработал Ганс Р. Камензинд Микросхема было широко распространена благодаря усилиям менеджера фирмы Signetics Арта Фьюри бывшего, конечно, другом Камензинда. Прежде он трудился в компании General Electric, в следствии этого знал рынок электроники, что там необходимо, и чем возможно заинтересовать забота вероятного клиента.

По мемуарам Камензинда А. Фьюри был истинным энтузиастом и любителем своего дела. Дома у него была целая лаборатория, заполненная радиокомпонентами, где он и проводил различные изучение и эксперименты. Это давало возможность больше практических навыков и углублять теоретические познания. Раньше микросхема фирмы Signetics именовалась в виде «5**», и опытный маркетолог в области электроники А. Фьюри, решил, что маркировка 555 (три пятерки) будет для новой микросхемы лучшим названием. Он не ошибся: микросхема пошла просто нарасхват, она стала, пожалуй, самой глобальной за всю историю создания микросхем. Самое увлекательное, что собственную актуальность микросхема не потеряла и по сей день. Несколько позже в маркировке микросхемы появились две буквы, она стала называться NE555. В то время в системе патентования присутствовала абсолютная путаница. Интегральный таймер бросились выпускать все, кому не лень. Производители, поставив перед тремя пятерками другие (свои) буквы. Позже на основе таймера 555 были разработаны сдвоенные (IN556N) и счетверенные (IN558N) таймеры, естественно, в более многовыводных корпусах. Но за основу был взят все тот же NE555.

Рисунок 1 — NE555

1.2 Фирмы производители и аналоги

Первое описание 555 в отечественной радиотехнической литературе появилось уже в 1975 году в журнале «Электроника». Авторы статьи отмечали тот факт, что эта микросхема будет пользоваться не меньшей популярностью, чем широко известные уже в то время операционные усилители. И они нисколько не ошиблись. Микросхема позволяла создавать очень простые конструкции, причем, практически все они начинали работать сразу, без мучительной наладки. А ведь известно, что повторяемость конструкции в домашних условиях возрастает пропорционально квадрату ее «простоты».

В Советском Союзе в конце 80 — х годов был разработан полный аналог 555, получивший название КР1006ВИ1. Первое промышленное применение отечественного аналога было в видеомагнитофоне «Электроника ВМ12».

Таблица 1 — Производители микросхемы NE555

1. 3 Функциональная схема NE555 (КР1006ВИ1)

Как было сказано выше, в СССР сделали аналог NE555 и назвали его КР1006ВИ1. Аналог получился очень удачный. На рисунке 2 показана функциональная схема интегрального таймера КР1006ВИ1. Она же полностью соответствует микросхеме NE555.

Рисунок 2 — Функциональная схема интегрального таймера КР1006ВИ1

Сама микросхема не так уж и велика, — выпускается в восьмивыводном корпусе DIP8, а также в малогабаритном SOIC8. Последнее говорит о том, что 555 может использоваться для SMD — монтажа, другими словами интерес к ней у разработчиков сохранился до сих пор.

Внутри микросхемы элементов тоже немного. Основным является самый обычный RS — триггер DD1. При подаче логической единицы на вход R триггер сбрасывается в ноль, а при подаче логической единицы на вход S, естественно, устанавливается в единицу. Для формирования управляющих сигналов на RS — входах служит специальная схема на компараторах, о которой будет рассказано несколько позже.

Физические уровни логической единицы зависят, конечно, от используемого напряжения питания и практически составляют от Uпит/2 почти до полного Uпит. Примерно такое же соотношение наблюдается и у логических микросхем структуры КМОП. Логический же ноль находится, как обычно, в пределах 0…0,4 В. Но эти уровни находятся внутри микросхемы, о них можно только догадываться, но руками их не пощупать, глазами не увидеть.

Основные технические характеристики микросхемы NE555:

Таблица 2 — Основные технические характеристики

1. 4 Принцип работы

Микросхема 555 позволяет либо разово выдавать импульсы определённой длины, либо выдавать импульсы постоянно, через заданные промежутки времени. Режим работы и параметры выходного сигнала зависят от подключённой к ногам микросхемы обвязки, которая строится из конденсатора и резисторов.

Микросхема строится из пары компараторов, триггера (flip-flop) и буфера. Идеологически устройство чипа можно представить в виде диаграммы рисунок 3,4:

Рисунок 3 — Идеологически устройство чипа

Рисунок 4 — Идеологически устройство чипа Вывод 1. (Контакт. Pin)

Земля.

Данный вывод подсоединяется к мин? тус?ту питания (общем?ту п? тровод?ту схемы).

Вывод 2. (Триггер) Данный вывод дает возможность устанавливать высокое нап? тряжение на в? тремя (в зависимости от? трезисто?тра и конденсато? тра. Это есть моностабильность. У вывода 2 есть контроль над 6 пином. Если напряжение 2 вывода и 6 контакта низкое, то нап? тряжение на выходе высокое. В п? тротивном сл? тучае если пин 6 «высокий». А 2 низкий, то и выход на таймере 555 будет низким. Этот вывод имеет низкое высокое сопротивление.

Вывод 3. (Выход) Выходы 3 и 7 находятся в фазе. Подавая высокое (около 2 В) и низкое около 0,5 В будет выходить до 200 мА.

Выход 4. (Сброс) Подача на этот вывод нап? тряжения низкого? ту?тровня сб? трасывается выход в низкий? ту?тровень, не смот? тря на то, какой? трежим занял тайме? тр 555. Дабы оградить себя от случайных сбросов, стоит подключать данный пин к плюс? ту питания, если Вы его не соби? траетесь использовать.

Вывод 5 (Конт?троль).

Этот пин позволяет нам иметь доступ к напряжению компаратора № 1. Это вывод не нашел особого п? трименения в сов? тременном ?троссийском элект? тронном ми? тре. Но п? три его задействовании можно пол? тучить ?трасширенные возможности управления таймером 555.

Вывод 6 (Останов.)

Это один из пинов компа? трато?тра № 1. И является своим? тродом «п?тротивопоставленником» вывода 2. Его п? трименяют для останова таймера 555 и получая состояние низкого напряжения. Этот вывод п? тринимает ак син? тусоидальные, так и п? трямо?тугольные имп? тульсы.

Вывод 7 (Раз?тряд.)

Данный пин подсоединен к коллектору транзистора Т6, а эмиттер последнего присоединен к земле. Отк? тры т? транзисто?тр, конденсато? тр ?траз?тряжается, до момента зак? трытия т? транзисто?тра.

Вывод 8 (Плюс питания) Данный вывод понятно для чего используется. Питание от 4,5 до 18 В.

Подключая контакты таймера 555 в различных конфигурациях, можно получать разнообразные сценарии поведения цепи.

1.5 Практическое применение

Диапазон применений микросхемы 555 не имеет границ. Всё ограничивается исключительно Вашей фантазией. Можно создавать микросхемы от самых простых, таких как сигнализатор темноты, так и довольно сложных кодовых замков. Основные режимы микросхемы 555 и их модификации позволяют нам применять её во многих устройствах. На микросхеме 555 можно сделать такие устройства как таймер, точный генератор, триггер Шмитта. А так же генератор временной задержки, широтно-импульсный модулятор, детектор импульсов, делитель частоты. Но сегодня мне бы хотелось познакомить Вас с такими устройствами как сигнализатор темноты, метроном и противоугонное устройство. Пример работы Сигнализатора темноты рисунок 5:

Рисунок 5 — Сигнализатора темноты Схема сигнализатора темноты. Данная схема будет издавать звуковой сигнал при наступлении темноты. Пока фоторезистор освещен, на выводе № 4 установлен низкий уровень, а значит, таймер находится в режиме сброса. Если освещение отсутствует, сопротивление фоторезистора возрастает и на выводе № 4 появляется высокий уровень и наш таймер запускается. При запуске таймер начнет издавать сигнал.

1.6 Пример работы кодового замка

Схему на микросхеме NE555 в виде кодового замка на дверь или сейф, нетрудно реализовать на этом таймере рассмотрим схему на рисунке 6. Каждый таймер в этой схеме может быть настроен на своё рабочее время, на это задействована время задающая цепочка R1, R2, C1 рисунок 6. А также секретность кода можно увеличить, подключив доп. коммутирующие диоды.(в качестве примера привел включение одного диода D1). Главное отличие этой схемы на таймерах 555, от подобных схем, наличие настройки рабочего времени каждого таймера, при простоте этой схемы, вероятность подбора кода посторонним лицом будет очень невелик [https://bakalavr-info.ru, 11].

Рисунок 6 — Схема кодового замка Работа схемы — Нажимаем кнопку ноль, запускается таймер U1, его рабочее время настроено на удержание логической единицы (вывод 3) в течении 30 сек, после этого можно нажать кнопку 1. — Нажимаем кнопку 1 таймер U2, его рабочее время настроено на 2 сек., в течении этого времени надо нажать кнопку 2 (иначе U2 удержание логической единицы (вывод 3) сбрасывается и нажатие кн. 2 не будет иметь смысла) — Нажимаем кнопку 2, таймер U3 настроен на удержание логической единицы (вывод 3) в течении 25 сек, после этого можно нажать кнопку 3, смотрим на коммутирующий диод D1, из-за него кнопку 3 нет смысла быстро нажимать, пока не закончится 30 секундное рабочее время таймера U1. — После нажатия кнопки 3, таймер U4 выдает логическую единицу (U4 вывод 3) на исполнительное устройство. Еще остается добавить, что, в действующем устройстве цифровой код будет расположен не по порядку номеров, а хаотично, и любое нажатие других кнопок будет сбрасывать таймеры в 0.

Глава 2. Изготовление макета

Мигающие светодиоды с использование таймера 555.

Это простая двухконтурная светодиодная мигалка (Flasher) рисунок 7.

Рисунок 7 — Мигающие светодиоды с использование таймера 555

Шаг 1: Список необходимых деталей:

Макетная плата, изображенная на рисунке 8.

Рисунок 8 — Макетная плата

9v батарея рисунок 9.

Рисунок 9 — Батарейка на 9 вольт Батарейный зажим рисунок 10

Рисунок 10 — Батарейный зажим Перемычка (соединительный провод) изображенный на рисунке 11

Рисунок 11 — Перемычка

555 Таймер рисунок 12

Рисунок 12 — Микросхема 555

Конденсатор 10 мкФ х 16 В. рисунок 13

Рисунок 13 — Конденсатор Резистор 1,5 кОм 2 шт рисунок 14.

Рисунок 14 — Резистор Резистор 430 Ом 2 шт.

Светодиоды 3 мм (красный, зеленый) рисунок 15.

Рисунок 15 — Светодиод Переменный подстрочный резистор рисунок 16.

Рисунок 16 — Переменный подстрочный резистор Детали на схеме:

NE 555 на схеме Рисунок 17 — NE 555

Резисторы на схеме Рисунок 18 — Резисторы на схеме Конденсаторы Рисунок 19 — Конденсаторы Светодиоды Рисунок 20 — Светодиоды микросхема таймер чип резистор Переменный подстрочный резистор.

Рисунок 21 — Переменный подстрочный резистор Батарейка Рисунок 22 — Батарейка Схема с элементами Рисунок 23 — Схема с элементами Принцип работы: Слева на право: два резистора и конденсатор задают время, которое будет основополагающим для мигания светодиодов. Далее непосредственно сама микросхема 555, которая непосредственно управляет мигающим светодиодом. Сама микросхема выглядит невнушительно, однако, она несет в себе огромный потенциал.

Из этих компонентов мы получим попеременно мигающие светодиоды с использованием микросхемы 555 с регулировкой скорости мигания светодиодов изображенный на рисунке 24.

Рисунок 24 — Схема регулировкой скорости мигания светодиодов

Заключение

Микросхема 555 позволяет либо разово выдавать импульсы определённой длины, либо выдавать импульсы постоянно, через заданные промежутки времени. Режим работы и параметры выходного сигнала зависят от подключённой к ногам микросхемы обвязки, которая строится из конденсатора и резисторов.

Микросхема строится из пары компараторов, триггера (flip-flop) и буфера.

В процессе создания таймера решалось много задач. В общем и целом, они были выполнены:

найдена простая и надежная схема, разработан свой вариант схемы под дополнительные требования минимизировано пространство, занимаемое таймером в ракете, за счет компактного монтажа и расположения платы в виде поперечного шпангоута, отработана несложная методика изготовления небольших печатных плат.

Добавлю, что проверял работу таймера от разных источников питания. С лампочками накаливания лучший результат дает батарейка типа Крона на 9V.

Cписок литературы

1. Новаченко И. В., Телец В. А. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Дополнение второе. Справочник.- М: Радио и связь.

2. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. О. Микропроцессоры и микроэвм в системах автоматического управления. Л.: Машиностроение, 1987.

3. Трейстер Р. Радиолюбительские схемы на ИС типа 555: Пер. с англ. -М.: Мир, 1988.

4. Шило Л. В. Популярные цифровые микросхемы: Справочник, — М.: радио и связь, 1989.

5. Волков С. Генераторы прямоугольных импульсов на МОП-элементах.: М.: Энергоиздат, 1986.

6. Коломбет Е. А. Таймеры. М.: Радио и связь, 1984.

7. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП — интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1990.

8. Радиолюбительские схемы на ИС типа 555, Трейстер Р., 1988.

9. www.chipdip.ru/video/id000446468/

10. kia-soft.narod.ru/interests/rockets/electronics/timer2/timer2.htm

11. habrahabr.ru/post/119 751/

12. sxem.org/2-vse-stati/51-mikroskhema-555-prakticheskoe-primenenie

13. https://xakep.ru/2011/05/14/57 060/

14. habrahabr.ru/post/119 681/

15. electrik.info/ebooks/689-radiolyubitelskie-shemy-555.html

16. electrik.info/main/praktika/654-integralnyy-taymer-ne555.html

17. ukrelektrik.com/publ/integralnyj_tajmer_ne555/1−1-0−1377

18. amperka.ru/product/555-timer

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой

Происхождение, объяснение и применение таймеров Triple-Five

Что вы узнаете:

• История таймера 555.
• Каковы режимы работы 555?
• О моей книге, которая поможет научить молодых и старых о 555 таймерах.
• Конкурс 555 таймеров element14.

Таймер 555 отпраздновал 51-ю годовщину своего создания в 1971 году инженером-электронщиком Гансом Камензиндом, которому производитель электроники Signetics поручил разработать ИС с фазовой автоподстройкой частоты (LLP). Через несколько дней после первоначальной разработки Камензинд подумал об использовании прямого сопротивления вместо источника постоянного тока, обнаружив, что эта версия более эффективна.

Это привело к уменьшению количества требуемых внешних контактов с девяти до восьми, что позволило разместить микросхему в 8-контактном корпусе вместо 14-контактного. Эта переработанная версия прошла проверку конструкции, и прототипы были завершены 19 октября.71 как NE555V (пластиковый DIP) и SE555T (металлический TO-5), конструкции, которые используются до сих пор.

555 Таймеры представляют собой монолитные ИС, которые подают сигналы цифровой системе для изменения ее состояния. Их также можно использовать как мультивибратор или форму генератора, который имеет две ступени и может быть выведен в любом из состояний. По сути, это две схемы усилителя с рекуперативной обратной связью.

Происхождение названия «555»

Таймер получил свое название из-за того, что в исходной модели было установлено три резистора номиналом 5 кОм каждый. Однако Камензинд заявил: «Это было выбрано произвольно. Именно Арт Фьюри (менеджер по маркетингу), который думал, что трасса будет хорошо продаваться, выбрал название« 555 »».

С этой целью сегодня используются два типа таймеров 555, оба являются микросхемами с восемью выводами. Наиболее распространенным является прямоугольный V-образный корпус с четырьмя контактами с каждой стороны. Другая версия, которая раньше была самой распространенной, но теперь несколько потеряла популярность, — это круглая Т-образная упаковка.

Каждый из восьми контактов обеспечивает следующие функции (Рис. 1) :

• Заземление: Действует как защитная мера, аналогичная вилкам для стенных розеток.
• Триггер: Подает напряжение для запуска операций синхронизации.
• Выход: Подает напряжение на устройство с помощью таймера.
• Сброс: Завершение операции синхронизации.
• Напряжение управления: Дополнительный контакт для управления схемой вне основной установки.
• Порог: Определяет, как долго таймер должен выдавать напряжение во время каждого цикла включения/выключения.
• Разрядка: Обычно подключается к конденсатору, также влияет на временной интервал.
• В+: Входное напряжение.

Что внутри 555?

Далее мы рассмотрим внутреннюю схему таймера 555 и укажем, что означает каждый символ на блок-схеме выше (рис. 2) . В центре находится пара компараторов, обозначенных символами перевернутого треугольника. Они используются для сравнения двух напряжений или токов и вывода цифрового сигнала, указывающего, какое из них больше. Кроме того, триггер, обозначенный прямоугольником, представляет собой схему, которая имеет два устойчивых состояния и может использоваться для хранения простой информации. Таймер также содержит делитель напряжения, разрядный транзистор и выходной каскад.

Делитель напряжения (показан в верхней части схемы) состоит из трех соединенных вместе резисторов номиналом 5 кОм. Он обеспечивает опорные напряжения на уровне 1/3 и 2/3 от подаваемого напряжения, которое может находиться в диапазоне от 5 до 15 В. Именно здесь вступают в действие эти компараторы, поскольку они сравнивают два аналоговых входных напряжения на их положительных (неинвертирующих) напряжениях. и отрицательный (инвертирующий) входной терминал.

Например, если входное напряжение на положительной клемме выше, чем входное напряжение на отрицательной клемме, компаратор выдаст 1. В качестве альтернативы, если напряжение на отрицательной входной клемме выше, чем на положительной клемме, компаратор выдаст 0,

Отрицательная входная клемма первого компаратора подключена к опорному напряжению 2/3 делителя напряжения и внешнему контакту управления (вывод 5), а положительная входная клемма подключена к внешнему пороговому выводу (контакт 6). Кроме того, отрицательная входная клемма второго компаратора подключена к триггерному контакту (вывод 2), а положительная входная клемма подключена к опорному напряжению 1/3 делителя напряжения.

Используя преимущества этих трех контактов, пользователи могут управлять выходом двух компараторов, которые затем направляются на входы R и S триггера. Тогда триггер выдаст 1, когда R равно 0, а S равно 1; наоборот, он будет выводить 0, когда R равен 1, а S равен 0. Более того, триггер можно сбросить через вывод сброса (вывод 4), который затем может переопределить два входа и, таким образом, сбросить весь таймер в любой момент времени. .

Выход Q-bar триггера-переключателя поступает на выходной каскад или выходные драйверы, позволяя ему либо подавать, либо потреблять ток 200 мА на нагрузку. Выход триггера также подключен к транзистору, который соединяет вывод разрядки (вывод 7) с землей.

Обновление быстрых режимов

Таймер 555 можно использовать несколькими способами. Например, для таймеров чаще всего используется моностабильная работа, при которой выходной сигнал переключается между выключенным по умолчанию положением и временным включенным положением через равные промежутки времени. Эта конфигурация состоит из одного устойчивого и неустойчивого состояния. Если стабильный выход установлен на высокий уровень, то и выход таймера высокий.

Нестабильная работа — это когда выходное напряжение повышается и падает по установленной схеме, что по сути делает его генератором. Поскольку рисунок может варьироваться, его можно использовать для любых целей, требующих определенного тона или волнового рисунка. В этом режиме на выходе не будет стабильного уровня, а выход будет постоянно колебаться между высоким и низким. Это означает, что он не имеет стабильного состояния и продолжает переключаться между высоким и низким уровнем без применения какого-либо внешнего триггера.

Наконец, бистабильная работа — это когда сигнал может удерживаться в одном из двух положений, что означает, что таймер 555 может действовать как наименьшая возможная единица памяти компьютера. В этой конфигурации оба состояния выхода стабильны. При каждом прерывании выходной сигнал меняется с низкого на высокий и наоборот. Например, если на выходе есть высокий уровень, он станет низким после получения прерывания и останется низким до тех пор, пока следующее прерывание не изменит статус.

555 приложений таймера

Существует огромное количество приложений таймера 555, которые охватывают массу отраслей, в том числе для широтно-импульсной модуляции (PWM) и импульсно-позиционной модуляции (PPM), которые широко используются в управлении сервоприводами, усилители и телекоммуникации. Они также могут быть реализованы для регуляторов освещенности, точных временных задержек, цифровых логических пробников и аналоговых частотомеров. Более того, они найдут себе дом в тахометрах; преобразователи постоянного тока; регуляторы напряжения постоянного тока; преобразователи напряжения в частоту; и генерация импульсов, сигналов и прямоугольных сигналов, среди прочего.

TI.com — это самый простой способ поиска и покупки оригинальных деталей TI по ​​самым низким ценам в Интернете.

{}»>Купить на TI.com

Кроме того, 555 таймеров могут быть интегрированы для использования с кабельными тестерами, регуляторами скорости автомобильных стеклоочистителей, переключателем таймера, генерацией временной задержки, моностабильным мультивибратором и нестабильным мультивибратором. Хотя существует множество коммерческих приложений для таймера 555, множество пользовательских проектов также используют этот чип в той или иной форме. Ниже приведены несколько новых примеров того, что можно сделать с помощью переменного таймера.

Личный опыт

Мне очень нравится микросхема на 555 таймеров. Извините за внезапное переключение на первое лицо.

Чип — это, по сути, мой первый шаг в мир инженера-электрика. Это был первый раз, когда я понял, что могу сделать что угодно, не зная языков программирования. Мигающий свет приводил к тому, что электронный переключатель сохранял уведомление о тревоге, если кто-то открыл коробку с электронным контролем.

Спустя 30 с лишним лет я пишу книгу на эту тему. Это называется Essential 555 IC: проектирование, настройка и создание интеллектуальных схем с The Pragmatic Bookshelf (рис. 3) .

Изначально моей целью было научить сына пользоваться таймером 555. Однако вскоре я понял, что подход с каскадной сложностью проекта может позволить любому научиться использовать IC посредством практических сборок проектов.

Я попросил у своего издателя максимальную скидку, которую они дадут, и получил скидку 40%! Используйте код купона «catimers40» на The Pragmatic Bookshelf.

Так совпало, что сообщество разработчиков и разработчиков element14 проводит конкурс. Они просят людей присылать свои самые безумные 555 идей проектов, основанных на таймерах, в The 555 Timer Madness. Отправляйтесь туда и представьте свою идею. Вы можете выиграть корзину покупок на 200 или 100 долларов! Не волнуйтесь, я не буду участвовать в этом конкурсе.

Я создаю контент в element14, так что думайте обо мне скорее как о профессоре проекта, который направляет вас на этом пути. Не стесняйтесь обращаться ко мне в element14, если у вас есть вопросы о таймерах 555 или о создании проектов из моей книги. Мой дескриптор element14 — @catwell 9.0013

51 год — микросхема таймера 555 все еще стоит того, чтобы ее использовать.

Дополнительные статьи из серии Electronic Design, посвященной 70-летию.

Приложения IC 555, схема выводов, объяснение внутренней схемы

Микросхема IC 555 очень полезная и популярная микросхема. IC 555 в основном представляет собой микросхему таймера. IC 555 состоит из схемы таймера, а схема таймера содержит три резистора по 5 кОм, по этой причине IC называется IC555.

Схема выводов IC 555:

IC 555 доступен во многих комплектациях. Ниже приведена блок-схема 8-контактного DIP-корпуса IC 555.

Назначение каждого контакта микросхемы 555:

Контакт № 1: Контакт 1 обеспечивает клемму заземления для подачи питания на микросхему.

Контакт № 2: Контакт 2 называется триггером. Он подключен к инвертирующему выводу второго операционного усилителя или компаратора. Поскольку неинвертирующий вывод второго компаратора подключен к точке 1/3 В пост. тока, поэтому, если мы уменьшим напряжение триггерного вывода ниже 1/3 В пост. тока, выходной сигнал компаратора будет высоким, и схема сработает.
Обычно мы подключаем триггерный контакт к Vcc, и когда мы хотим изменить текущее состояние компаратора, мы должны уменьшить напряжение триггерного контакта.

Контакт № 3: Контакт 3 называется выходным. Контакт 3 должен быть подключен к нагрузке, что означает, что ИС может управлять нагрузкой через выходной контакт. ИС может подавать ток до 200 мА через этот контакт.

Контакт № 4: Контакт № 4 используется для сброса схемы триггера.

Контакт № 5: Контакт № 5 напрямую подключен к инвертирующему выводу первого компаратора. Этот вывод используется для управления входным напряжением первого компаратора путем подачи внешнего напряжения.

Контакт № 6: Поскольку инвертирующий вывод первого компаратора подключен к точке 2/3 В пост. будет высоким. Вывод № 6 или пороговый вывод используется для подачи порогового напряжения, превышающего 2/3 В постоянного тока.
На самом деле, вывод № 2 или триггер и вывод № 6 или вывод порога используются для управления выходом компараторов.

Штифт № 7: Штифт № 7 называется выпускным штифтом. Он подключен к коллекторному выводу транзистора.

Контакт № 8: Контакт № 8 или Vcc используется для подачи питания на IC555. Напряжение от 4,5В до 15В можно подать на IC555.

Внутренняя блок-схема IC 555:

Вы можете видеть на рисунке ниже, что внутренняя схема не имеет. блоков. Первый блок — это схема делителя напряжения. Цепь делителя напряжения выполнена из трех последовательно соединенных резисторов по 5 кОм. Следующий блок — компараторы. Здесь используется компаратор на OpAmp. В схеме два компаратора. Следующий блок — схема RS Flip-flop.

Выходы компараторов отданы на схему триггера. Затем выход схемы триггера поступает на выход схемы инвертора. Функция схемы инвертора заключается в том, что она инвертирует выход триггера, что означает, что если выход триггера высокий, то выход инвертора будет низким. Контакт № 3 или выходной контакт микросхемы подключен к выходу схемы инвертора. Разрядная цепь с использованием NPN-транзистора также подключена к выходу триггерной схемы.

нажмите на картинку для увеличения

Приложения IC 555:

IC 555 в основном используется для приложений, связанных с синхронизацией. Например,

1. IC 555 используется для генерации тонов.
2. Используется для создания цепи сигнализации.
3. Они также используются для приложений с частотным разделением.
4. IC 555 используется в качестве релаксационного генератора.
5. Они также используются в цифровых схемах счетчиков.
6. IC 555 широко используется для проектов в области электроники.

Читайте также:

• Что такое SCR? Как работает СКР? Приложения SCR.
• Простой способ понять, что такое Logic Gate.
  
  Применение 555 таймера: Микросхема 555 практическое применение — Схеми радіоаматорів