Самоделки на таймере 555: Электронные самоделки на таймере 555.Что можно сделать на этой микросхеме. — YouTube

Электронные самоделки на таймере 555 Что можно сделать на этой микросхеме – Artofit

Electronic SchematicsSoapVladimirProgrammingYoutubeAudioBar SoapComputer ProgrammingYoutubers

• 
  Advertisement

• Сверлильный станок для печатных плат. За основу взяты узлы из неисправного привода CD-ROM. Электродвигатель привода сверла взят от принтера Canon.

• 
  Advertisement

• РАДИОПЕРЕДАТЧИК ДЛЯ УПРАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ В пятом номере журнала Юный Техник за 1985 год была опубликована статья описывающая полупроводниковые генераторы, разработанные харьковским изобретателем Е. П. Максимчуком на транзисторах с очень низковольтным питанием. Как утверждалось в статье автором .( Инженером В. МИНСТЕР. ). Такие схемы, по всем правилам схемотехники работать не должны: необычайно

• LED SunGun: Intro: A follower of mine on Instructables wanted to build a LED light to be used in Photography and wanted my help, so I took up the challenge and built this LED SUN GUN which runs on AC. It is cheap in comparison to the one…

• 
  Advertisement
• 
  Advertisement
• 
  Advertisement

Как подобрать параметры микросхемы ne555

Микросхемы 555 применяются довольно часто в радиолюбительской практике – они практичны, многофункциональны и очень просты в использовании. На таких микросхемах можно реализовать любую конструкцию – как простейшие триггеры Шмитта с парочкой дополнительных элементов, так и многоступенчатые кодовые замки.

NE555 была разработана уже довольно давно, даже в советских журналах «Радио», «Моделист-конструктор», на аналогах этой микросхемы можно было встретить немало самоделок. На сегодняшний день эта микросхема активно применяется в конструкциях со светодиодами.

Описание микросхемы

Это разработка компании из США Signetics. Именно ее специалисты смогли реализовать на практике работы Камензинда Ганса. Это, можно сказать, отец интегральной микросхемы – в тяжелых условиях высокой конкуренции инженерам удалось сделать продукт, который вышел на мировой рынок и завоевал широкую популярность.

В те годы у микросхемы 555 серии не было в мире аналогов – очень высокая плотность монтажа элементов в устройстве и крайне низкая себестоимость. Именно благодаря этим параметрам она заслужила высокую популярность среди конструкторов.

Отечественные аналоги

После началось массовое копирование этого радиоэлемента – советский аналог микросхемы носил название КР1006ВИ1. Между прочим, она во всех отношениях является уникальной разработкой, даже несмотря на то, что у нее много аналогов. Только у отечественных микросхем вход остановки приоритетнее, чем вход запуска. Ни в одной из зарубежных конструкций нет такой особенности. Но эту особенность обязательно нужно учитывать при проектировании схем, в которых оба входа активно используются.

Где применяется?

Но нужно заметить, что приоритеты входов не очень сильно влияют на работоспособность микросхемы. Это только мелкий нюанс, который нужно учитывать в редких случаях. Для снижения потребляемой мощности в середине 70-х был налажен выпуск КМОП-элементов. В СССР микросхемы на полевиках носили название КР1441ВИ1.

Генераторы на микросхеме 555 очень часто используются в конструкциях радиолюбителей. Несложно реализовать на этой микросхеме и реле времени, причем задержку можно установить от нескольких миллисекунд до часов. Существуют и более сложные элементы, в основе которых находится 555 схема – они содержат в себе устройства по предотвращению дребезжания контактов, ШИМ-контроллеры, восстановления сигнала цифрового типа.

Внутри таймера имеется встроенный делитель напряжения – именно он позволяет задать строго фиксированный нижний и верхний порог, при котором происходит срабатывание компараторов. Именно отсюда можно сделать вывод о главном недостатке – пороговыми значениями невозможно управлять, а из конструкции исключить делитель тоже нельзя, существенно сужается область практического применения микросхемы 555. Схемы мультивибраторов и одновибраторов построить можно, но более сложные конструкции не получится.

При изготовлении таймеров на биполярных транзисторах выскакивает один большой недостаток – выходной каскад переходит в противоположное состояние. И при каждом переключении появляется сквозной паразитный ток, пиковое значение его может быть около 400 мА. При этом существенно увеличиваются потери на тепло.

Но избавиться от такой проблемы можно, достаточно установить полярный конденсатор не более 0,1 мкФ между управляющим выводом и минусом питания.

А чтобы существенно повысить помехоустойчивость, в цепи питания устанавливается неполярный конденсатор емкостью 1 мкФ. При практическом применении микросхем 555 важно учитывать, влияют ли на их работу пассивные элементы — резисторы и конденсаторы. Но нужно заметить одну особенность – при использовании таймеров на КМОП-элементах эти все недостатки просто уходят, нет необходимости применять дополнительные конденсаторы.

Основные параметры микросхем

Если вы решите изготовить таймер на микросхеме 555, то нужно знать ее основные особенности. Всего в приборе имеется пять узлов, их можно разглядеть на диаграмме. По входу находится делитель напряжение резистивного типа. С его помощью происходит формирование двух опорных напряжений, необходимых для работы компараторов. Выходы компараторов соединяются с RS-триггером и внешним контактом для сброса. И только после этого на усилительное устройство, где увеличивается значение сигнала.

Питание микросхем

В окончании находится транзистор, у которого коллектор открыт – он выполняет ряд функций, зависит все от того, какая конкретно задача перед ним стоит. Рекомендуется на интегральные микросхемы NE, SA, NA подавать напряжение питания в диапазоне 4,5-16 В. Только для в случае применения микросхем 555 с аббревиатурой SE допускается увеличение до 18 В.

Максимальный ток потребления при напряжении 4,5 В может достигать 10-15 мА, минимальное значение – 2-5 мА. Существуют микросхемы КМОП, у которых ток потребления не превышает 1 мА. У отечественных ИМС типа КР1006ВИ1 ток потребления не превышает 100 мА. Подробное описание микросхемы 555 и ее отечественных аналогов можно найти в даташитах.

Эксплуатация микросхемы

Условия эксплуатации зависят напрямую от того, какая фирма производит микросхему. В качестве примера можно привести два аналога – NE555 и SE555. У первой диапазон температур, в котором она нормально будет работать, находится в интервале 0-70 градусов. У второй же он намного шире – от -55 до +125 градусов. Поэтому такие параметры всегда нужно учитывать при проектировании устройств. Желательно ознакомиться со всеми типовыми значениями напряжений и токов на выводах Reset, TRIG, THRES, CONT. Для этого можно воспользоваться даташитом к конкретной модели – в ней вы найдете исчерпывающую информацию.

От этого зависит и практическое применение схемы. Радиолюбителями микросхема 555 используется довольно часто – в системах управления даже существуют задающие генераторы для радиопередатчиков на этом элементе. Преимущество его перед любым транзисторным или ламповым вариантом – невероятно высокая стабильность частоты. И нет надобности подбирать элементы с высокой стабильностью, устанавливать дополнительные устройства для выравнивания напряжения. Достаточно установить простую микросхему и усилить сигнал, который будет вырабатываться на выходе.

Назначение выводов ИМС

На микросхемах 555 серии присутствует всего восемь выводов, тип корпуса PDIP8, SOIC, TSSOP. Но во всех случаях назначение выводов одинаковое. УГО элемента – это прямоугольник, подписанный «G1» в случае генератора одиночных импульсов и «GN» для мультивибратора. Назначение выводов:

1. GND – общий, по порядку он первый (если считать от ключа-метки). На этот вывод подается минус от источника питания.
2. TRIG – вход запуска. Именно на этот вывод подается низкоуровневый импульс и он поступает на второй компаратор. В результате происходит запуск ИМС и появляется на выходе сигнал с высоким уровнем. Причем длительность сигнала зависит от значений С и R.
3. OUT – выход, на котором появляется сигнал высокого и низкого уровней. Переключение между ними занимает не более 0,1 мкс.
4. RESET – сброс. Этот вход обладает наивысшим приоритетом, он управляет таймером, причем не зависит это от того, есть ли напряжение на остальных ножках микросхемы. Чтобы разрешить запуск, нужно наличие напряжения свыше 0,7В. В том случае, если импульс меньше 0,7В, то работа микросхемы 555 запрещается.
5. CTRL – контрольный вход, который соединяется с делителем напряжения. И если нет никаких внешних факторов, которые могут повлиять на работу, выдается на этом выходе напряжение 2/3 от питающего. При подаче управляющего сигнала на этот вход на выходе образуется модулированный импульс. В случае с простыми схемами этот выход соединяется к конденсатору.
6. THR – остановка. Это вход 1-го компаратора, в случае появления на нем напряжения 2/3 от питающего происходит остановка работы триггера и таймер переводится в пониженный уровень. Но обязательное условие – на ножке TRIG не должно быть сигнала запуска (так как у него приоритет).
7. DIS – разряд. Он соединяется непосредственно с транзистором, расположенным внутри микросхемы 555. У него коллектор общий. В цепи эмиттер-коллектор устанавливается конденсатор, который необходим для того чтобы задать время.
8. VCC – подключение к плюсу источника питания.

Режим одновибратора

Всего существует три работы режима микросхемы NE555, один из них – одновибратор. Чтобы осуществить формирование импульсов, приходится применять конденсатор полярного типа и резистор.

Работа схемы происходит таким образом:

1. Ко входу таймера прикладывается напряжение – низкоуровневый импульс.
2. Происходит переключение режима работы микросхемы.
3. На выводе «3» появляется сигнал с высоким уровнем.

Рассчитать время, в течение которого проходит сигнал, можно по простой формуле:

По прошествии этого времени на выходе произойдет формирование низкоуровневого сигнала. В режиме мультивибратора выводы «4» и «8» соединяются. При разработке схем на основе одновибратора нужно учитывать такие нюансы:

1. Напряжение питания не может влиять на время импульса. При увеличении напряжения скорость зарядки конденсатора, который задает время, больше. Следовательно, увеличивается амплитуда сигнала на выходе.
2. Если произвести подачу дополнительного импульса на вход (уже после основного), то он не повлияет на работоспособность таймера до окончания времени t.

Чтобы повлиять на функционирование генератора, можно воспользоваться одним из способов:

1. На вывод RESET подать низкоуровневый сигнал. При этом таймер вернется в состояние по умолчанию.
2. Если на вход «2» идет низкоуровневый сигнал, то на выходе всегда будет высокий импульс.

При помощи одиночных импульсов, подаваемых на вход, и изменения параметров времязадающих компонентов, можно на выходе получить прямоугольный сигнал нужной длительности.

Схема мультивибратора

Изготовить металлоискатель на микросхеме 555 сможет любой начинающий радиолюбитель, но для этого нужно изучить особенности работы этого прибора. Мультивибратор – это специальный генератор, который вырабатывает с определенной периодичностью прямоугольные импульсы. Причем строго задается амплитуда, длительность и частота – зависят значения от того, какая задача стоит перед устройством.

Для формирования повторяющихся сигналов применяются резисторы и конденсаторы. Длительность сигнала t1, паузы t2, частоту f, и период T можно найти по следующим формулам:

Исходя из этих выражений, можно увидеть, что пауза по длительности не должна быть больше времени сигнала. Другими словами, скважность не будет никогда больше 2. От этого напрямую зависит практическое применение микросхемы 555. Схемы различных устройств и конструкций строятся по даташитам — инструкциям. В них даны все возможные рекомендации для сборки приборов. Скважность можно найти по формуле S=T/t1. Чтобы увеличить этот показатель, необходимо добавить в схему полупроводниковый диод. Его катод соединяется с шестой ножкой, а анод с седьмой.

Если посмотреть в даташит, то в нем указывается обратная величина скважности – ее можно посчитать по формуле D=1/S. Измеряется она в процентах. Работу схемы мультивибратора можно описать следующим образом:

1. При подаче питания конденсатор полностью разряжен.
2. Таймер переводится в высокоуровневое состояние.
3. Конденсатор накапливает заряд и на нем напряжение достигает максимума – 2/3 от питающего.
4. Происходит переключение микросхемы и на выходе появляется низкоуровневый сигнал.
5. Конденсатор разряжается в течение t1 до уровня 1/3 от питающего напряжения.
6. Микросхема 555 переключается снова и на выходе образуется опять высокоуровневый сигнал.

Такой режим работы называется автоколебательным. На выходе постоянно изменяется величина сигнала, микросхема-таймер 555 равные промежутки времени находится в различных режимах.

Прецизионный триггер Шмитта

В таймерах типа NE555 и аналогичных имеется встроенный компаратор с двумя порогами – нижним и верхним. Кроме того, в нем присутствует специальный RS-триггер. Именно это позволяет реализовать конструкцию прецизионного триггера Шмитта. Напряжение, поступающее на вход, делится при помощи компаратора на три равные части. И как только достигает уровень значения порога, происходит переключение режима работы микросхемы. Гистерезис при этом увеличивается, его величина достигает значения 1/3 от напряжения питания. Используется прецизионный триггер в конструкциях систем с автоматическим регулированием.

Каждый радиолюбитель не раз встречался с микросхемой NE555. Этот маленький восьминогий таймер завоевал колоссальную популярность за функциональность, практичность и простоту использования. На 555 таймере можно собрать схемы самого различного уровня сложности: от простого триггера Шмитта, с обвеской всего в пару элементов, до многоступенчатого кодового замка с применением большого количества дополнительных компонентов.

В данной статье детально ознакомимся с микросхемой NE555, которая, несмотря на свой солидный возраст, по-прежнему остается востребована. Стоит отметить, что в первую очередь данная востребованность обусловлена применением ИМС в схемотехнике с использованием светодиодов.

Описание и область применения

NE555 является разработкой американской компании Signetics, специалисты которой в условиях экономического кризиса не сдались и смогли воплотить в жизнь труды Ганса Камензинда. Именно он в 1970 году сумел доказать важность своего изобретения, которое на тот момент не имело аналогов. ИМС NE555 имела высокую плотность монтажа при низкой себестоимости, чем заслужила особый статус.

Впоследствии её стали копировать конкурирующие производители из разных стран мира. Так появилась отечественная КР1006ВИ1, которая так и осталась уникальной в данном семействе. Дело в том, что в КР1006ВИ1 вход останова (6) имеет приоритет над входом запуска (2). В импортных аналогах других фирм такая особенность отсутствует. Данный факт следует учитывать при разработке схем с активным использованием двух входов.

Однако в большинстве случаев приоритеты не влияют на работу устройства. С целью снижения мощности потребления, ещё в 70-х годах прошлого века был налажен выпуск таймера КМОП-серии. В России микросхема на полевых транзисторах получила название КР1441ВИ1.

Наибольшее применение 555 таймер нашёл в построении схем генераторов и реле времени с возможностью задержки от микросекунд до нескольких часов. В более сложных устройствах он выполняет функции по исключению дребезга контактов, ШИМ, восстановлению цифрового сигнала и так далее.

Особенностью таймера является внутренний делитель напряжения, который задаёт фиксированный верхний и нижний порог срабатывания для двух компараторов. Ввиду того что делитель напряжения нельзя исключить, а пороговым напряжением нельзя управлять, область применения NE555 сужается.

Таймер на биполярных транзисторах имеет один существенный недостаток, связанный с переходом выходного каскада из одного состояния в противоположное. Каждое переключение сопровождается паразитным сквозным током, который в пике может достигать 400 мА, увеличивая тепловые потери. Решение проблемы заключается в установке полярного конденсатора ёмкостью до 0,1 мкФ между выводом управления (5) и общим проводом. Благодаря ему, повышается стабильность при запуске и надёжность всего устройства. Кроме того, для повышения помехоустойчивости цепь питания дополняют неполярным конденсатором 1 мкФ.

Таймеры, собранные на КМОП-транзисторах, лишены перечисленных недостатков и не нуждаются в монтаже внешних конденсаторов.

Основные параметры ИМС серии 555

Внутреннее устройство NE555 включает в себя пять функциональных узлов, которые можно видеть на логической диаграмме. На входе расположен резистивный делитель напряжения, который формирует два опорных напряжения для прецизионных компараторов. Выходные контакты компараторов поступают на следующий блок – RS-триггер с внешним выводом для сброса, а затем на усилитель мощности. Последним узлом является транзистор с открытым коллектором, который может выполнять несколько функций, в зависимости от поставленной задачи.

Рекомендуемое напряжение питания для ИМС типа NA, NE, SA лежит в интервале от 4,5 до 16 вольт, а для SE может достигать 18В. При этом ток потребления при минимальном Uпит равен 2–5 мА, при максимальном Uпит – 10–15 мА. Некоторые ИМС 555 КМОП-серии потребляют не более 1 мА. Наибольший выходной ток импортной микросхемы может достигать значения в 200 мА. Для КР1006ВИ1 он не выше 100 мА.

Качество сборки и производитель сильно влияют на условия эксплуатации таймера. Например, диапазон рабочих температур NE555 составляет от 0 до 70°C, а SE555 от -55 до +125°C, что важно знать при конструировании устройств для работы в открытой окружающей среде. Более детально ознакомиться с электрическими параметрами, узнать типовые значения напряжения и тока на входах CONT, RESET, THRES, и TRIG можно в datasheet на ИМС серии XX555.

Расположение и назначение выводов

NE555 и её аналоги преимущественно выпускаются в восьмивыводном корпусе типа PDIP8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное. Условное графическое обозначение таймера представляет собой прямоугольник с надписью G1 (для генератора одиночных импульсов) и GN (для мультивибраторов).

1. Общий (GND). Первый вывод относительно ключа. Подключается к минусу питания устройства.
2. Запуск (TRIG). Подача импульса низкого уровня на вход второго компаратора приводит к запуску и появлению на выходе сигнала высокого уровня, длительность которого зависит от номинала внешних элементов R и С. О возможных вариациях входного сигнала написано в разделе «Одновибратор».
3. Выход (OUT). Высокий уровень выходного сигнала равен (Uпит-1,5В), а низкий – около 0,25В. Переключение занимает около 0,1 мкс.
4. Сброс (RESET). Данный вход имеет наивысший приоритет и способен управлять работой таймера независимо от напряжения на остальных выводах. Для разрешения запуска необходимо, чтобы на нём присутствовал потенциал более 0,7 вольт. По этой причине его через резистор соединяют с питанием схемы. Появление импульса менее 0,7 вольт запрещает работу NE555.
5. Контроль (CTRL). Как видно из внутреннего устройства ИМС он напрямую соединен с делителем напряжения и в отсутствие внешнего воздействия выдаёт 2/3 Uпит. Подавая на CTRL управляющий сигнал, можно получить на выходе модулированный сигнал. В простых схемах он подключается к внешнему конденсатору.
6. Останов (THR). Является входом первого компаратора, появление на котором напряжения более 2/3Uпит останавливает работу триггера и переводит выход таймера в низкий уровень. При этом на выводе 2 должен отсутствовать запускающий сигнал, так как TRIG имеет приоритет перед THR (кроме КР1006ВИ1).
7. Разряд (DIS). Соединен напрямую с внутренним транзистором, который включен по схеме с общим коллектором. Обычно к переходу коллектор-эмиттер подключают времязадающий конденсатор, который разряжается, пока транзистор находится в открытом состоянии. Реже используется для наращивания нагрузочной способности таймера.
8. Питание (VCC). Подключается к плюсу источника питания 4,5–16В.

Режимы работы NE555

Таймер 555 серии работает в одном из трёх режимов, рассмотрим их более детально на примере микросхемы NE555.

Одновибратор

Принципиальная электрическая схема одновибратора приведена на рисунке. Для формирования одиночных импульсов, кроме микросхемы NE555, понадобится сопротивление и полярный конденсатор. Схема работает следующим образом. На вход таймера (2) подают одиночный импульс низкого уровня, который приводит к переключению микросхемы и появлению на выходе (3) высокого уровня сигнала. Продолжительность сигнала рассчитывается в секундах по формуле:

По истечении заданного времени (t) на выходе формируется сигнал низкого уровня (исходное состояние). По умолчанию вывод 4 объединен с выводом 8, то есть имеет высокий потенциал.

Во время разработки схем нужно учесть 2 нюанса:

1. Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
2. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после основного, не повлияет на работу таймера, пока не истечет время t.

На работу генератора одиночных импульсов можно влиять извне двумя способами:

• подать на Reset сигнал низкого уровня, который переведёт таймер в исходное состояние;
• пока на вход 2 поступает сигнал низкого уровня, на выходе будет оставаться высокий потенциал.

Таким образом, с помощью одиночных сигналов на входе и параметров времязадающей цепочки можно получать на выходе импульсы прямоугольной формы с чётко заданной длительностью.

Мультивибратор

Мультивибратор представляет собой генератор периодических импульсов прямоугольной формы с заданной амплитудой, длительностью или частотой, в зависимости от поставленной задачи. Его отличие от одновибратора состоит в отсутствии внешнего возмущающего воздействия для нормального функционирования устройства. Принципиальная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке.

В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R₁, R₂ и конденсатор С₁. Время импульса (t₁), время паузы(t₂), период (T) и частоту (f) рассчитывают по нижеприведенным формулам: Из данных формул несложно заметить, что время паузы не сможет превысить время импульса, то есть достичь скважности (S=T/t₁) более 2 единиц не удастся. Для решения проблемы в схему добавляют диод, катод которого соединяют с выводом 6, а анод с выводом 7.

В datasheet на микросхемы часто оперируют величиной, обратной скважности — Duty cycle (D=1/S), которую отображают в процентах.

Схема работает следующим образом. В момент подачи питания конденсатор С₁ разряжен, что переводит выход таймера в состояние высокого уровня. Затем С₁ начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 U_ПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе появляется низкий уровень сигнала. Начинается процесс разряда конденсатора (t₁), который продолжается до нижнего порогового значения 1/3 U_ПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера устанавливается высокий уровень сигнала. В результате схема переходит в автоколебательный режим.

Прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером

Внутри таймера NE555 встроен двухпопроговый компаратор и RS-триггер, что позволяет реализовывать прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение делится компаратором на три части, при достижении каждой из которых происходит очередное переключение. При этом величина гистерезиса (обратного переключения) равна 1/3 U_ПИТ. Возможность применения NE555 в качестве прецизионного триггера востребована в построении систем автоматического регулирования.

3 наиболее популярные схемы на основе NE555

Одновибратор

Практический вариант схемы одновибратора на TTL NE555 приведен на рисунке. Схема питается однополярным напряжением от 5 до 15В. Времязадающими элементами здесь являются: резистор R₁ – 200кОм-0,125Вт и электролитический конденсатор С₁ – 4,7мкФ-16В. R₂ поддерживает на входе высокий потенциал, пока некоторое внешнее устройство не сбросит его до низкого уровня (например, транзисторный ключ). Конденсатор С₂ защищает схему от сквозных токов в моменты переключения.

Активизация одновибратора происходит в момент кратковременного замыкания на землю входного контакта. При этом на выходе формируется высокий уровень длительностью:

Таким образом, данная схема формирует задержку выходного сигнала относительно входного на 1 секунду.

Мигание светодиодом на мультивибраторе

Отталкиваясь от рассмотренной выше схемы мультивибратора можно собрать простую светодиодную мигалку. Для этого к выходу таймера последовательно с резистором подключают светодиод. Номинал резистора находят по формуле:

U_ВЫХ – амплитудное значение напряжения на выводе 3 таймера.

Количество подключаемых светодиодов зависит от типа применяемой микросхемы NE555, её нагрузочной способности (КМОП или ТТЛ). Если необходимо мигать светодиодом мощностью более 0,5 Вт, то схему дополняют транзистором, нагрузкой которого станет светодиод.

Реле времени

Схема регулируемого таймера (электронное реле времени) показана на рисунке. С её помощью можно вручную задавать длительность выходного сигнала от 1 до 25 секунд. Для этого последовательно с постоянным резистором в 10 кОм устанавливают переменный номиналом в 250 кОм. Ёмкость времязадающего конденсатора увеличивают до 100 мкФ.

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии на выводе 2 присутствует высокий уровень (от источника питания), а на выводе 3 низкий уровень. Транзисторы VT1, VT2 закрыты. В момент подачи на базу VT1 положительного импульса по цепи (Vcc-R2-коллектор-эмиттер-общий провод) протекает ток. VT1 открывается и переводит NE555 в режим отсчета времени. Одновременно на выходе ИМС появляется положительный импульс, который открывает VT2. В результате ток эмиттера VT2 приводит к срабатыванию реле. Пользователь может в любой момент прервать выполнение задачи, кратковременно закоротив RESET на землю.

Транзисторы SS8050, приведенные на схеме, можно заменить на КТ3102.

Рассмотреть все популярные схемы на основе NE555 в одной статье невозможно. Для этого существуют целые сборники, в которых собраны практические наработки за всё время существования таймера. Надеемся, что приведенная информация послужит ориентиром во время сборки схем, в том числе нагрузкой которых служат светодиоды.

Таймер NE555 является, пожалуй, самой популярной интегральной микросхемой своего времени. Несмотря на то, что он был разработан более 40 лет назад (в 1972 году) он до сих пор выпускается многими производителями. В этой статье, постараемся подробно осветить вопросы описания и применения таймера NE555.

10 лучших схем таймеров с использованием IC 555

Описываемые здесь схемы представляют собой 10 лучших схем малых таймеров с использованием универсальной микросхемы IC 555, которая генерирует заранее определенные временные интервалы в ответ на мгновенные входные сигналы.

Временные интервалы можно использовать для включения или активации нагрузки, управляемой реле, в течение желаемого периода времени и автоматического отключения по истечении периода задержки. Временной интервал можно установить, подобрав соответствующие номиналы для внешнего резистора, конденсатора сети.

Содержимое

Внутренняя схема IC 555

На изображении ниже представлена ​​внутренняя схема стандартной IC 555. Мы видим, что она состоит из 21 транзистора, 4 диодов и 15 резисторов.

Каскад с тремя резисторами по 5 кОм работает как каскад делителя напряжения, который обеспечивает 1/3 уровня напряжения на неинвертирующем входе триггерного компаратора операционного усилителя и 2/3 деления напряжения на инвертирующем входе порогового компаратора операционный усилитель

С помощью этих триггерных входов два операционных усилителя управляют триггерным каскадом R/S (сброс/установка), который дополнительно управляет условиями ВКЛ/ВЫКЛ комплементарного выходного каскада и управляющего транзистора Q6

Выходное состояние триггера Flop также можно установить, активировав контакт сброса 4 микросхемы.

Как работают таймеры IC 555

Когда IC 555 сконфигурирован в режиме моностабильного таймера, вывод TRIGGER 2 удерживается на уровне напряжения питания через внешний резистор RT.

В этой ситуации Q6 остается насыщенным, что удерживает внешний времязадающий конденсатор CD замкнутым на землю, в результате чего на выводе OUTPUT 3 должен быть низкий логический уровень или уровень 0 В.

Стандартное действие таймера IC 555 инициируется подачей запускающего импульса 0 В на контакт 2. Этот импульс 0 В, будучи ниже 1/3 уровня напряжения питания постоянного тока или Vcc, заставляет выход триггерного компаратора изменить состояние.

Из-за этого R/S-триггер также изменяет свое состояние выхода, отключая Q6 и переводя выход OUTPUT 3 в высокий уровень. При выключении Q6 отключается короткое замыкание на CD. Это позволяет конденсатору CD заряжаться через времязадающий резистор RD до тех пор, пока напряжение на CD не достигнет 2/3 уровня питания или Vcc.

Как только это происходит, триггер R/S возвращается в свое предыдущее состояние, включая Q6 и вызывая быструю разрядку CD. В этот момент выходной контакт 3 снова возвращается в свое прежнее низкое состояние. Вот как IC 555 завершает временной цикл.

В соответствии с одной из характеристик микросхемы, после срабатывания она перестает реагировать на любые последующие срабатывания до тех пор, пока не завершится временной цикл. Но если кто-то хочет завершить временной цикл, это можно сделать в любой момент, подав отрицательный импульс или 0 В на оставшийся контакт 4.9.0003

Синхронизирующий импульс, генерируемый на выходе IC, в основном имеет форму прямоугольной волны, временной интервал которой определяется величинами R и C.

Формула для расчета: tD (временная задержка) = 1,1 (значение R x значение C) Другими словами, временной интервал, создаваемый IC 555, прямо пропорционален произведению R и C. формула задержки. Здесь tD в миллисекундах, R в килоомах и C в мкФ.

Показывает диапазон кривых временной задержки и линейно изменяющиеся значения относительно соответствующих значений RT и C.

Можно установить задержки в диапазоне от 10 мкс до 100 мкс, выбрав соответствующие значения конденсаторов от 0,001 мкФ. до 100 мкФ и резисторы от 1 кОм до 10 мОм.

Простые схемы таймера IC 555

На первом рисунке ниже показано, как сделать таймер IC 555 с фиксированным выходным периодом. Здесь он установлен на 50 секунд.

По сути, это моностабильная конструкция IC 555.

На соседнем рисунке показаны формы сигналов, полученные на указанных выводах микросхемы в процессе переключения.

Действия, описанные на изображении осциллограммы, начинаются, как только контакт 2 TRIGGER заземляется при нажатии кратковременного переключателя START S1.

Мгновенное появление прямоугольного импульса на выводе 3 и одновременная генерация экспоненциальной пилообразной формы на выводе 7 DISCHARGE.

Период времени, в течение которого этот прямоугольный импульс остается активным, определяется значениями R1 и C1. Если R1 заменить переменным резистором, эта синхронизация выходного сигнала может быть установлена ​​в соответствии с предпочтениями пользователя.

Светодиодная подсветка указывает на включение и выключение выходного контакта 3 микросхемы

Переменный резистор может быть выполнен в виде потенциометра, как показано на следующем рисунке 2.

производить периоды времени от 1,1 секунды до 120 секунд с помощью различных настроек потенциометра R1.

Обратите внимание на резистор серии 10K, который очень важен, так как защищает микросхему от возгорания в случае, если потенциометр установлен на минимальное значение. Резистор серии 10 K также обеспечивает минимальное значение сопротивления, необходимое для правильной работы схемы при минимальной настройке потенциометра.

Кратковременное нажатие переключателя S1 позволяет микросхеме запустить временную последовательность (на выводе 3 устанавливается высокий уровень и загорается светодиод), в то время как нажатие кнопки сброса S2 позволяет мгновенно завершить или сбросить временную последовательность, чтобы выходной контакт 3 вернулся в исходное состояние. Состояние 0 В (светодиод гаснет постоянно)

IC 555 позволяет использовать нагрузки с максимальным током до 200 мА. Хотя эти нагрузки обычно являются неиндуктивными, индуктивная нагрузка, такая как реле, также может эффективно использоваться непосредственно между контактом 3 и землей, как показано на следующих схемах.

На 3-м рисунке ниже мы видим, что реле может быть подключено к контакту 3 и земле, а также к контакту 3 и плюсу. Обратите внимание на диод свободного хода, подключенный к катушке реле, он настоятельно рекомендуется для нейтрализации опасной обратной ЭДС от катушки реле в моменты выключения.

Контакты реле могут быть подключены с предусмотренной нагрузкой для их включения/выключения в зависимости от установленных временных интервалов.

На 4-й принципиальной схеме показана стандартная схема регулируемого таймера IC 555, имеющая два набора временных диапазонов и выходное реле для переключения требуемой нагрузки.

Хотя схема выглядит правильно, эта базовая схема может иметь несколько отрицательных аспектов.

1. Во-первых, эта конструкция будет постоянно потреблять некоторый ток, даже когда выход схемы находится в выключенном состоянии.
2. Во-вторых, поскольку два конденсатора C1 и C3 имеют широкий диапазон допусков, потенциометр необходимо откалибровать по двум индивидуальным шкалам.

Вышеупомянутые недостатки можно реально преодолеть, настроив схему следующим образом. Здесь мы используем реле DPDT для процедур.

На этой 5-й диаграмме таймера IC 555 мы видим, что контакты реле соединены параллельно с выключателем START S1, которые оба находятся в «нормально разомкнутом» режиме и обеспечивают отсутствие утечки тока, когда цепь выключена.

Чтобы запустить цикл синхронизации, кратковременно нажмите S1.

Это мгновенно приводит в действие IC 555. В начале можно ожидать, что C2 будет полностью разряжен. Из-за этого на выводе 2 микросхемы создается отрицательный триггер включения, который инициирует временной цикл, и реле RY1 включается.

Контакты реле, подключенные параллельно S1, позволяют IC 555 оставаться под напряжением даже после отпускания S2.

По истечении установленного периода времени реле деактивируется, а его контакты возвращаются в положение Н/З, отключая питание от всей цепи.

Временная задержка выхода схемы в основном определяется значениями резистора R1 и потенциометра R5, а также значениями C1 или C2 и в зависимости от положения селекторного переключателя S3 a.

Сказав это, мы должны также отметить, что время дополнительно зависит от того, как отрегулированы потенциометры R6 и R7.

Переключаются через переключатель S3 b и интегрируются с контактом 5 УПРАВЛЕНИЯ напряжением ИС.

Эти потенциометры введены для эффективного шунтирования внутреннего напряжения IC 555, которое в противном случае могло бы нарушить синхронизацию выходного сигнала системы.

Благодаря этому усовершенствованию схема теперь может работать с предельной точностью даже при использовании конденсаторов с непостоянными допусками.

Кроме того, эта функция также позволяет схеме работать с одиночной шкалой времени, откалиброванной для считывания двух отдельных диапазонов времени в соответствии с положением селекторного переключателя.

Для настройки описанной выше точной схемы таймера IC 555 R5 должен быть изначально настроен на максимальный диапазон. После этого S3 может быть выбран в положение 1.

Затем, путем проб и ошибок, отрегулируйте R6, чтобы получить 10-секундную шкалу времени включения. Выполните те же процедуры для выбора положения 2 с помощью потенциометра R7 для получения точной шкалы в 100 секунд

Таймеры для автомобильных фар

зажигание выключено.

Вместо этого фарам разрешается оставаться включенными в течение заданной задержки после того, как водитель заблокирует зажигание автомобиля и пойдет к месту назначения, которым может быть его дом или офис. Это позволяет владельцу видеть путь и комфортно въезжать в пункт назначения с видимым освещением фар.

Затем, по истечении периода задержки, схема IC 555 выключает фары.

Как это работает

Когда ключ зажигания S2 включен, реле RY1 получает питание через D3. Реле разрешает работу фар через верхние контакты реле и переключатель S1, так что фары работают нормально через S1.

В этот момент конденсатор C3, связанный с выводом 2 микросхемы, остается полностью разряженным, так как оба его вывода находятся под положительным потенциалом.

Однако, когда ключ зажигания S2 выключен, конденсатор C3 подвергается воздействию потенциала земли через катушку реле, что внезапно вызывает появление отрицательного триггера на контакте 2.

Это запускает выходной контакт 3 IC 555. , и позволяет реле оставаться под напряжением, даже если зажигание выключено. В зависимости от значений временных компонентов R1 и C1 реле остается под напряжением, поддерживая включенными фары (в течение 50 секунд), пока, наконец, не истечет период времени, и контакт 3 микросхемы не отключится, обесточив реле и фонари.

Схема не создает помех обычному функционированию фар при движении автомобиля.

Следующая 7-я схема таймера, показанная ниже, также является таймером автомобильных фар, который управляется вручную вместо замка зажигания.

В схеме используется реле DPDT с двумя наборами контактов. Моностабильное действие IC 555 запускается однократным нажатием S1. Это включает реле, и оба контакта перемещаются вверх и подключаются к положительному источнику питания.

Пара контактов с правой стороны включает фары, а контакты с левой стороны питают цепь IC 555. C3 вызывает появление мгновенного отрицательного импульса на выводе 2, который запускает режим счета IC, а вывод 3 становится высоким, фиксируя реле.

Теперь фары включены. В зависимости от значений R1 и C1 выход контакта 3 удерживает реле и фары включенными (в данном случае в течение 50 секунд), пока C1 не зарядится до 2/3 Vcc, установив низкий уровень на контакте 3 и выключив реле. и фары.

1-минутный таймер освещения крыльца

Эта 8-я схема показывает простую схему таймера освещения крыльца, которую можно активировать на минуту только в ночное время. В дневное время сопротивление LDR становится низким, что поддерживает его соединение с R5 высоким.

В связи с этим нажатие S1 не влияет на контакт 2 микросхемы. Однако с наступлением темноты сопротивление LDR становится бесконечным, развивая почти 0 В на стыке R4 и R5.

В этом состоянии, когда переключатель S1 нажат, вызывает отрицательный триггер на выводе 2 IC 555, который активирует вывод 3 на высокий уровень, а также включает реле. Загорается крыльцо, присоединенное к контактам реле.

Цепь остается активированной около 1 минуты, пока C1 не зарядится до 2/3 Vcc. IC теперь сбрасывается на низкий уровень на контакте 3, обесточивая реле и выключая свет на крыльце.

Переключатель S1 может быть в виде небольшого скрытого переключателя рядом с дверной ручкой/петлей или под ковриком, который активируется, когда владелец наступает на коврик.

Применение тахометра

Схема моностабильного таймера с использованием микросхемы IC 555 также может быть эффективно реализована для создания схемы тахометра, которая предоставит пользователю точную информацию о частоте и фазе двигателя.

Входящая частота от двигателя сначала преобразуется в прямоугольную волну хорошего размера через RC-цепь дифференциатора, а затем подается на вывод № 2 моностабильного.

Сеть дифференциатора преобразует передние и задние фронты сигнала прямоугольной формы в соответствующие импульсы запуска.

9-я практическая схема ниже показывает, как RC-цепочка и транзистор преобразуют любой входной сигнал с любой амплитудой в хорошо сформированные прямоугольные волны для генерации идеальных импульсов запуска, переключаясь между полным уровнем Vcc IC и землей.

Заключение

Во всех схемах, представленных до сих пор, 555 функционирует как моностабильный (однократный) генератор периода синхронизации. Требуемые сигналы запуска подаются на контакт 2 TRIGGER, а на выходной контакт 3 подается синхронизированный импульс.

Во всех конструкциях сигнал, подаваемый на контакт 2 TRIGGER, имеет соответствующие размеры для формирования импульса с отрицательным фронтом.

Обеспечивает переключение амплитуды триггера с уровня «выключено», превышающего 2/3 напряжения питания, на значение «включено», ниже 1/3 уровня питания.

Однократное срабатывание моностабильной микросхемы фактически происходит, когда потенциал на выводе 2 снижается до 1/3 уровня напряжения питания.

Для этого требуется, чтобы длительность запускающего импульса на выводе 2 была больше 100 наносекунд, но меньше импульса, который должен появиться на выводе 3. истекает.

Набор «Три пятерки»: дискретный таймер 555

Обзор

Дискретный таймер 555 «Three Fives» от Evil Mad Scientist Laboratories представляет собой точную и функциональную копию классической интегральной схемы таймера NE555, одной из самых классических, популярных и универсальных микросхем всех времен.

Набор Three Fives был разработан Эриком Шлепфером в сотрудничестве с Evil Mad Scientist Laboratories. Комплект с любовью разработан, чтобы напоминать (разросшуюся) интегральную схему, основанную на сверхтолстой матовой печатной плате. Он поставляется в комплекте с красивой алюминиевой подставкой для дисплея, которая дает печатной плате восемь ножек в форме выводов интегральной схемы в корпусе DIP.

Загрузить техническое описание (файл PDF размером 1,7 МБ).

Набор для сборки

Набор «Три пятерки» продается как простой в сборке набор для пайки [?]. Он включает в себя печатную плату, резисторы и транзисторы, составляющие электрическую цепь, а также печатные инструкции по сборке. В комплект также входит подставка «IC Leg» и 8 винтовых клемм с цветовой маркировкой.

Для сборки набора «Три пятерки» требуются базовые навыки пайки электроники и инструменты, но никаких дополнительных знаний в области электроники не предполагается и не требуется. Вы предоставляете стандартные инструменты для пайки: паяльник + припой и маленькие («заподлицо») кусачки для проводов, а также крестовую отвертку.

Комплект имеет простую конструкцию «сквозного отверстия» («нигде ничего не монтируется на поверхность!»), и (при условии, что у вас есть предыдущий опыт пайки) его сборка займет примерно час.

Использование дискретного таймера 555 «Три пятерки»

Схема «Три пятерки» является прямой реализацией «эквивалентной схемы» из таблицы данных NE555, построенной с использованием резисторов и отдельных транзисторов 2N3904 и 2N3906. Он поставляется с клеммами и точками пайки, так что вы можете подключиться к нему и создать классические схемы таймера 555 и генератора. Используя эти клеммные колодки и точки пайки, вы можете подключать оголенные провода, наконечники, зажимы типа «крокодил» и/или паяные соединения — как вам удобно.

И, в отличие от версии с чипом, вы даже можете подключить датчики для контроля того, что происходит внутри внутри цепи .

В Интернете доступно удивительно большое количество отличных 555 примеров схем (например, более 100 здесь). На фото справа вы видите простую светодиодную мигалку 555, собранную из комплекта Three Fives.

Хотя комплект Three Fives будет работать без модификации в большинстве примеров схем, некоторые рабочие характеристики отличаются от характеристик интегральных схем 555; дополнительные сведения см. в абсолютных максимальных номинальных и электрических характеристиках в техническом описании.

Дополнительные характеристики

Размер комплекта

• Печатная плата комплекта Three Fives имеет размеры 5,215 × 3,175 дюйма (13,25 × 8,06 см) и (номинально) толщину 0,100 дюйма (2,54 мм).
• Включая подставку для интегральных схем и клеммные стойки, номинальный общий размер собранного комплекта составляет 5,215 × 3,9 × 1,70 дюйма (13,25 × 9,9 × 4,3 см).

Материалы и конструкция

• Декоративная подставка гладкая на ощупь и изготовлена ​​из анодированного алюминия.
• Печатная плата в комплекте имеет увеличенную толщину для повышения жесткости и покрыта матово-черной паяльной маской. Он поставляется с предварительно установленными восемью резьбовыми вставками 8-32 для клеммных колодок.
• Все материалы (включая печатную плату и подставку) соответствуют требованиям RoHS (не содержат свинца).
• Входящие в комплект винты клеммных колодок представляют собой винты с накатанной головкой из нержавеющей стали с пластиковыми колпачками с цветовой маркировкой (1 красный, 1 черный, 6 серых).
  
  Самоделки на таймере 555: Электронные самоделки на таймере 555.Что можно сделать на этой микросхеме. — YouTube