Схема таймер ne555: Микросхема 555 практическое применение — Схеми радіоаматорів

схемы (микросхемы) на ne555, интегральный таймер

Содержание

• 1 Описание
  • 1.1 Основные параметры ИМС серии 555
  • 1.2 Питание микросхем
  • 1.3 Преимущества и недостатки микросхемы
  • 1.4 Как избавиться от недостатков
• 2 Отечественные аналоги
• 3 Области применения
  • 3.1 Сигнализатор темноты
  • 3.2 Модуль сигнализации
  • 3.3 Таймер
  • 3.4 Точный генератор
  • 3.5 Расположение и назначение выводов
• 4 Режимы работы NE555
  • 4.1 Одновибратор
  • 4.2 Мультивибратор
  • 4.3 Прецизионный триггер Шмидта с RS триггером
• 5 3 наиболее популярные схемы на основе ne555

Современный рынок насыщен разнообразными устройствами, позволяющими реализовать практически любые потребности пользователей. При этом не возникает необходимости вникать в устройство используемого гаджета, и тем более, изучать принцип работы компонентов, из которых он изготовлен. Все давно привыкли к тому, что электрические часы, будильники, таймеры, кодовые замки  включаются и выключаются путем легкого прикосновения к сенсорной кнопке и исправно выполняют свои функции без участия потребителя.

В основу работы всех этих устройств положена микросхема NE555, которая была разработана почти 50 лет назад и до сих пор не утратила своей актуальности при создании электронных устройств, в основу действия которых положен триггер Шмидта, позволяющий управлять сигналами «включено» — «выключено» в самых различных вариациях.

Описание

Созданию микросхемы NE555, реализованному в 1970 году специалистами компании Signetics (США), предшествовали теоретические разработки Ганса Камензинда, который сумел доказать важность, не имевшего на тот момент времени аналогов, изобретения. Таймер NE555 явился первой и единственной «таймерной» микросхемой, доступной рядовым потребителям, которая позволяла собирать миниатюрные и недорогие устройства за счет плотной компановки элементов в кристалле микросхемы.

Основные параметры ИМС серии 555

Микросхема NE 555 состоит из пяти функциональных узлов:

• делителя напряжения;
• двух прецизионных компараторов;
• триггера;
• транзистора с открытым коллектором на выходе

РИСУНОК 1

Устройство микросхемы NE 555

Параметры работы микросхемы во многом определяются качеством сборки аналогов. Для таймера NE 555 диапазон рабочих температур составляет: 0° — 70° С, а для SE 555 он шире: от -55°С до +125°С.

Существенное влияние на точность работы схемы NE555оказывает вариант исполнения: гражданский или «военный». У последнего выше точность и продолжительнее ресурс работы. Корпус выполнен из керамики или металла.

Питание микросхем

Рекомендуемый интервал питания микросхем 555 и их аналогов лежит в интервале 4,5 V  — 16V. Для микросхемы с индексом SE может достигать 18V.

Потребляемый ток в норме составляет 2-5 мА, при пиковых значениях: 10-15 мА.

Выходной ток у китайских аналогов и отечественной микросхемы КР1006ВИ1 составляет не более 100 мА. У оригинальных импортных микросхем NE/SE 555 он около 200 мА.

Преимущества и недостатки микросхемы

У микросхемы 555 «таймерного» типа существует множество преимуществ. Именно поэтому она популярна столь долгое время.

Внутренний делитель задает верхний и нижний порог срабатывания для двух встроенных компараторов. Это одновременно является достоинством, та как не требуется вводить дополнительные элементы, одновременно это и недостаток: пороговым напряжением микросхемы нельзя управлять.

Кроме этого в процессе эксплуатации выявился и еще один недостаток: при каждом переключении возникает паразитный сквозной ток, достигающий в пиковых значениях силы в 400 мА. За счет этого увеличиваются тепловые потери. Микросхема нагревается.

Как избавиться от недостатков

Решение проблемы давно найдено. Оно заключается в установке между проводом вывода управления и общим проводом полярного конденсатора небольшой емкости (до 0,1 мкФ). Этот конденсатор стабилизирует работу микросхемы при запуске.

Помехоустойчивость работы микросхемы достигается установкой в цепь питания неполярного конденсатора емкостью 1 мкФ. Вариации микросхемы NE 555, собранные на КМОП-транзисторах, не несут в себе указанных недостатков. Для их стабильной работы нет необходимости устанавливать внешние конденсаторы.

Отечественные аналоги

К концу 70-х годов прошлого века в СССР была «разработана» собственная микросхема «таймерного» типа, получившая наименование КР1441ВИ1. В отличие от американской, в ней были использованы полевые транзисторы. Поскольку новых разработок в США не появлялось, и копировать было не с чего, то  КР1441ВИ1 так и осталась единственной и уникальной.

Особенностью советской/российской разработки является приоритет останова над входом запуска.

Области применения

Сложно найти направления в развитии электроприборов, в которой бы не нашел применение  таймер NE/SE 555. На нем успешно конструируют платы генераторов и реле времени, с возможностью управления интервалом от микросекунд до нескольких часов, используют при создании датчиков освещенности и контроля уровня жидкости, охранной сигнализации и кодовых замков.

Сигнализатор темноты

С устройствами, включающимися или выключающимися при изменении силы светового потока (освещенности), каждый вольно или невольно сталкивается каждый день:

• на улицах с помощью таких устройств включаются фонари освещения;
• в подъездах – дежурное освещение лестничных площадок;
• в квартирах — различные устройства имеющий суточный ритм работы.

Принцип действия устройства, реагирующего на изменение освещенности, основан на том, что при изменении сопротивления фоторезистора, на входе NE555 меняется потенциал. Это влечет изменение напряжения на выходе и включает реле.

РИСУНОК 2

Принципиальная схема датчика света

Модуль сигнализации

Сигнализация, собранная с использованием микросхемы 555, использует ее как одновибратор, который, получив сигнал от датчика, генерирует управляющий сигнал включающий сирену. Продолжительность, тональность и громкость звучания регулируется введенными в схему переменными резисторами.

РИСУНОК 3

Принципиальная схема сигнализации

Метроном

 

Аналог механического прибора, задающего ритм определенной частоты и используемый музыкантами в процесс обучения и репетиций, имеет электронный аналог, собираемый с использованием таймера 555.

В данном случае микросхема работает в режиме мультивибратора, генерирующего периодические импульсы, которые регулируются  транзисторами Q₁ и  Q₂, обеспечивающими регулировку частоты импульсов. Непосредственно частота имульсов регулируется потенциометром Р₁ . Для получения щелчка, схожего с щелчком механического метронома, в схему добавлен транзистор Q₃ .

РИСУНОК 4

Принципиальная схема метронома

Таймер

Пример использования микросхемы по «прямому» назначению – отсчету интервала времени. Работа устройства основана на способности переключать режимы, выдавая сигналы на включение/выключение.

При разряженном конденсаторе потенциал на входе 555 обнулен. В процесс зарядки, требующей определенного времени, «отсчитывается» заданный интервал. После достижения заданного значения зарядки происходит разряд конденсатора, изменение потенциала. Таймер срабатывает на включение или выключение.

РИСУНОК 5

Принципиальная схема таймера

Точный генератор

Используется для регулирования параметров выходных импульсов в различных электронных устройствах. В частности – в высокочастотных преобразователях, входящих в блоки питания LED-лент.

РИСУНОК 6

Принципиальная схема таймера

Расположение и назначение выводов

Микросхема NE555 имеет восемь выходов. В настоящее время встречаются микросхемы в прямоугольных DIP-корпусах, хотя, изредка, можно встретить микросхему в круглом металлическом корпусе. От этого назначение выводов не меняется.

Расположение и нумерация показана на рисунке:

РИСУНОК 7

Расположение и назначение выводов NE555

Режимы работы NE555

У микросхемы возможны три режима работы. Каждый из них используется в различных электронных устройствах.

Одновибратор

В этом режиме микросхема формирует одиночные импульсы. Эта способность реализуется в охранной сигнализации, таймерах включения/выключения.

Мультивибратор

В режиме мультивибрации происходит генерация одинаковых по амплитуде и частоте  импульсов прямоугольной формы. Это свойство реализуется в электронных метрономах или в конструкциях блоков питания для светодиодных лент.

Прецизионный триггер Шмидта с RS триггером

Способность делить компаратором входное напряжение на три части, по достижении пикового значения каждой го из которых происходит очередное переключение. Это свойство реализуется в системах автоматического регулирования различных устройств.

3 наиболее популярные схемы на основе ne555

1. Одновибратор

Стабильное состояние микросхемы в этом режиме – выключена. Включается она только на то время, в течение которого на вход подается внешний импульс. Время, на которое  одновибратор на 555 переходит в активное состояние, определяется емкостью конденсатора и/или RC цепочкой.

Используется в приборах что-либо включающих или выключающих.

2. Мигание светодиодом на мультивибраторе

Светодиодная мигалка может найти применение при устройстве иллюминации, в новогодних гирляндах или в светооформительских целях. Непосредственно к микросхеме невозможно подключить светодиоды мощностью более 0,5Вт, поэтому, для управления более мощной светодиодной цепью (лентой) потребуется дополнительное реле.

3. Реле времени

Принцип работы реле времени уже был описан выше. В этом режиме как нельзя лучше реализуются свойства микросхемы NE555, которая собственно, и была создана для использования в устройствах, измеряющих временные интервалы.

реле времени и фотореле. Использование таймера 555 в качестве триггера Шмитта

Микросхема NE555 — аналоговый таймер, состоит из делителя напряжения, двух компараторов, асинхронного RS-триггер и ключа. Может работать как одновибратор, мультивибратор, прецизионный триггер Шмитта. В даташите приведены схемы детектора пропуска импульсов, широтно-импульсного модулятора, позиционно-импульсного модулятора. В интернете можно найти массу схем на основе таймера NE555.

Микросхема NE556 содержит два, а NE558 — четыре таймера в одном корпусе. Помимо биполярной, существует также КМОП версии этого таймера: LMC555, GLC555, TS555, ICM7555 и другие. Напряжение питания биполярной версии таймера от 5 до 15В, потребляемый ток до 15мА. В момент переключения таймера возникает скачок потребляемого тока, причиной которого является сквозной ток выходного каскада микросхемы. Поэтому для повышения надежности работы схемы рекомендуется ставить конденсатор по питанию емкостью 0.1-1 мкФ как можно ближе к выводам, а также вывод 5 соединить с общим проводом через конденсатор 0.01-0.1мкФ. КМОП версии таймера не требуют этих конденсаторов. Они могут работать при понижении питания до 2В, а потребляемый ток значительно меньше, порядка 100 мкА. Выходной ток может достигать 200мА.

Назначение выводов

1. общий провод
2. запуск, если напряжение на этом выводе будет меньше 1/3 Vcc
3. выход
4. сброс триггера
5. контроль напряжения делителя
6. остановка, если напряжение на выводе превысит 2/3 Vcc
7. разряд конденсатора через транзистор
8. плюс питания

Если нужен одиночный импульс заданной длительности, используем таймер в режиме одновибратора:

Конденсаторы C2, C3 как говорилось выше, нужны для защиты от помех во время переключения. Их ставить необязательно. Цепь R1C1 нужна для запуска одновибратора сразу после подачи питания. Конденсатор C4 и резистор R3 задают длительность формируемого импульса. Она определяется по формуле:

t = 1.1 * RC

Емкость нужно брать в фарадах, а сопротивление в Омах, но для удобства лучше емкость подставлять в микрофарадах, а сопротивление в мегаомах. Результат будет в секундах. Для указанных на схеме номиналов расчетное время работы составит 11 секунд. В реальности чуть более 12 секунд из-за тока утечки конденсатора.

После подачи питания загорается нижний по схеме светодиод, спустя примерно 12 секунд загорается верхний, а нижний гаснет. Схема будет оставаться в этом состоянии пока мы не нажмем на кнопку или кратковременно не прервем питание.

Нигде не нашел информации о максимальной емкости конденсатора времязадающей цепочки. Дело в том что слишком большая емкость может вывести из строя внутренний транзистор, который замыкает конденсатор на землю для его разряда. Максимальный ток этого транзистора 200мА и чтобы его не превысить я на всякий случай поставил резистор R2 номиналом 47 Ом. При емкости конденсатора C4 менее 100мкФ его можно не ставить.

Теперь схема мультивибратора:

Здесь светодиоды будут гореть по очереди. Конденсатор C1 в этой схеме уже обязателен, без него у меня переход из низкого уровня в высокий был плавным: нижний светодиод начинал слабо светиться еще до того как погасал верхний. Частота импульсов находится по формуле:

f = 1.443 / C * (R1 + 2R2)

длительность импульса:

t_H = 0.693 C * (R1 + R2)

длительность паузы:

t_L = 0.693 C * R2

Для указанных на схеме номиналов:

f = 1.443 / 0.0001 * (1000 + 2 * 100000) = 0.072Гц

t_H = 0.693 * 0.0001 * (1000 + 100000) = 6.99с

t_L = 0.693 * 0. 0001 * 100000 = 6.93с

Получить коэффициент заполнения меньше 50% в этой схеме нельзя, т.к. ток заряда и ток разряда проходят через общий резистор R2. Можно поставить параллельно R2 диод, исключив таким образом этот резистор из цепи заряда конденсатора.

Теперь заряд конденсатора идет по цепи R1D1C3, а разряд через резистор R2 и внутренний транзистор. Длительность импульса и длительность паузы находяться по одной формуле t = 1.1 R * C Для нахождения длительности импульса в формулу подставляется сопротивление R2, а для нахождения длительности паузы — R1. Для указанных на схеме номиналов:

длительность импульса:

t_H = 1.1 * 10000 * 0.0001 = 1.1c

длительность паузы:

t_L = 1.1 * 100000 * 0.0001 = 11c

Заменив резистор на переменный и добавив еще один диод можно получить простой шим-регулятор. Вот его схема:

Вращая ручку переменного резистора можно менять время горения диодов. Переменный резистор лучше взять с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота. Российские маркируются буквой «А», импортные — «B». Но и без маркировки отличить линейный от логарифмического не составит труда: в среднем положении ручки у линейного сопротивление обоих плеч будет примерно одинаковым, а у логарифмического отличаться в разы. Уменьшив емкость конденсатора можно увеличить частоту шим, при этом яркость светодиодов будет меняться плавно. Для управления более мощной нагрузкой можно добавить в схему полевой транзистор.

Таймер NE555 можно использовать в качестве триггера Шмитта и построить на нем фотореле:

Резистором R1 задается уровень освещенности при котором реле срабатывает, а подбором резистора R3 устанавливается гистерезис. Гистерезис без резистора R3 будет 1/3 от напряжения питания. Для фотореле такой гистерезис в большинстве случаев будет приемлем и можно резистор R3 не ставить. Но вот для термореле гистерезис нужен минимальный и без этого резистора не обойтись.

Заменив фототранзистор на терморезистор можно получить термореле. Но мне такая схема не понравилась: для получения минимального гистерезиса требуется точный подбор резистора R3. Проще сделать термореле на компараторе.

Учебное пособие по таймеру 555

. Как настроить микросхему таймера 555

Филип Кейн

Таймер 555 был представлен более 40 лет назад. Благодаря своей относительной простоте, простоте использования и низкой стоимости он использовался буквально в тысячах приложений и до сих пор широко доступен. Здесь мы описываем, как настроить стандартную микросхему 555 для выполнения двух наиболее распространенных функций — таймера в моностабильном режиме и генератора прямоугольных импульсов в нестабильном режиме.

555 Комплект учебных пособий по таймеру Включает:

Кол-во	Описание	Изготовитель P/N
1	Стандартный таймер с одной 8-контактной пластиковой погружной трубкой	НЕ555П
1	400-точечная макетная плата без пайки, 3,3 дюйма (Д) x 2,1 дюйма (Ш)	ВБУ-301-Р
10	Резистор из углеродной пленки 10 кОм	CF1/4W103JRC
1	Щелочная батарея 9 В	АЛК 9В 522
1	Аккумуляторная защелка 9 В с 6-дюймовыми выводами 26AWG	БК6-Р
2	3-контактный ползунковый переключатель SPDT	СС-12Е17
2	Радиальный конденсатор 0,01 мкФ, 2,54 мм, объем	СС-12Е17
1	Радиальный конденсатор 4,7 мкФ, 2,5 мм, объем	ТАП475К025СКС-ВП
10	Резистор из углеродной пленки 1,0 МОм 1/4 Вт 5%	CF1/4W105JRC
10	Резистор из углеродной пленки 220 Ом 1/4 Вт 5%	CF1/4W221JRC
10	Светодиод Uni-Color Red 660nm 2-Pin T-1¾ Box	УТ1871-81-М1-Р
100	Резистор из углеродной пленки 3 кОм 1/4 Вт 5%	CF1/4W302JRC
10	Резистор из углеродной пленки 330 кОм 1/4 Вт 5%	CF1/4W334JRC
1	Радиальный конденсатор 1 мкФ, 25 В, 2,5 мм, оптом	ТАП105К025СКС-ВП

555 Сигналы и разводка (8-контактный DIP)

На рис. 1 показаны входные и выходные сигналы таймера 555 в том виде, в котором они размещены в стандартном 8-контактном корпусе с двойным расположением выводов (DIP).

Контакт 1 — Земля (земля)
Этот контакт подключен к заземлению цепи.

Контакт 2 — Триггер (TRI)
Низкое напряжение (менее 1/3 напряжения питания), кратковременно приложенное к
Триггерный вход приводит к тому, что выход (вывод 3) становится высоким. Выход останется высоким
пока на вход Threshold (вывод 6) не будет подано высокое напряжение.

Контакт 3 – Выход (OUT)
В состоянии низкого уровня на выходе напряжение будет близко к 0 В. В высоком состоянии выхода напряжение будет
на 1,7 В ниже напряжения питания. Например, если напряжение питания 5В.
выходное высокое напряжение будет 3,3 вольта. Выход может подавать или потреблять до 200 мА
(максимум зависит от напряжения питания).

Рисунок 1: Сигналы 555 и разводка контактов

Контакт 4 — Сброс (RES)
Низкое напряжение (менее 0,7 В), подаваемое на контакт сброса, приведет к тому, что выход (контакт 3) станет низким. Этот
вход должен оставаться подключенным к Vcc, когда он не используется.

Контакт 5 — Управляющее напряжение (CON)
Вы можете управлять пороговым напряжением (контакт 6) через управляющий вход (внутренне
установить на 2/3 напряжения питания). Вы можете изменять его от 45% до 90% напряжения питания. Это позволяет вам
изменять длину выходного импульса в моностабильном режиме или выходную частоту в нестабильном режиме
режим. Когда он не используется, рекомендуется, чтобы этот вход был подключен к заземлению цепи через конденсатор 0,01 мкФ.

Контакт 6 – Порог (TRE)
Как в нестабильном, так и в моностабильном режиме напряжение на времязадающем конденсаторе контролируется через вход Threshold. Когда напряжение на этом входе поднимается выше порогового значения, выходной сигнал переходит от высокого уровня к низкому.

Контакт 7 — Разряд (DIS)
, когда напряжение на времязадающем конденсаторе превышает пороговое значение. Через этот вход разряжается времязадающий конденсатор

Контакт 8 – Напряжение питания (VCC)
Это положительная клемма напряжения питания. Диапазон напряжения питания обычно находится между
+5В и +15В. Временной интервал RC не будет сильно изменяться в диапазоне напряжения питания.
(примерно 0,1%) в нестабильном или моностабильном режиме.

Моностабильная схема

На рис. 2 показана базовая схема моностабильного таймера 555.

Рис. 2: Базовая схема моностабильного мультивибратора 555.


Согласно временной диаграмме на рис. 3 импульс низкого напряжения, подаваемый на вход триггера (контакт 2), заставляет выходное напряжение на контакте 3 изменяться с низкого на высокий. Значения R1 и C1 определяют, как долго выход будет оставаться высоким.

Рисунок 3: Временная диаграмма для 555 в моностабильном режиме.


В течение временного интервала состояние триггерного входа не влияет на выход. Однако, как показано на рисунке 3, если вход триггера все еще низкий в конце временного интервала, выходной сигнал останется высоким. Убедитесь, что триггерный импульс короче желаемого временного интервала. Схема на рис. 4 показывает один из способов сделать это с помощью электроники. Он производит короткий низкий импульс, когда S1 замкнут. Резисторы R1 и C1 выбраны так, чтобы генерировать триггерный импульс, который намного короче временного интервала.

Рис. 4. Схема запуска по фронту.


Как показано на рис. 5, установка на контакте 4 (сброс) низкого уровня до окончания временного интервала остановит таймер.

Рис. 5. Сброс таймера до окончания временного интервала.


Сброс должен вернуться к высокому уровню, прежде чем можно будет запустить другой временной интервал.

Расчет временного интервала
Используйте следующую формулу для расчета временного интервала для моностабильной цепи:

T = 1,1 * R1 * C1

Где R1 — сопротивление в омах, C1 — емкость в фарадах, а T — временной интервал. Например, если вы используете резистор 1 МОм с конденсатором 1 мкФ (0,000001 Ф), временной интервал будет равен 1 секунде:

T = 1,1 * 1000000 * 0,000001   = 1,1

Выбор RC-компонентов для моностабильной работы
1. Сначала выберите значение для C1.
(Доступный диапазон номиналов конденсаторов невелик по сравнению с номиналами резисторов. Легче найти соответствующий номинал резистора для данного конденсатора.)

2. Затем вычислите значение R1, которое в сочетании с C1 даст желаемый временной интервал.

Р1 =	T       1.1 * C1

Избегайте использования электролитических конденсаторов. Их фактическое значение емкости может значительно отличаться от их номинального значения. Кроме того, они пропускают заряд, что может привести к неточным значениям времени. Вместо этого используйте конденсатор с меньшим номиналом и резистор с большим номиналом.

Для стандартных таймеров 555 используйте резисторы времени от 1 кОм до 1 МОм.

Пример моностабильной схемы
На рис. 6 показана полная схема моностабильного мультивибратора 555 с простым запуском по фронту. Замыкающий переключатель S1 запускает 5-секундный интервал времени и включает LED1. По истечении временного интервала LED1 выключится. При нормальной работе переключатель S2 подключает контакт 4 к напряжению питания. Чтобы остановить таймер до окончания временного интервала, вы устанавливаете S2 в положение «Сброс», которое соединяет контакт 4 с землей. Перед началом следующего временного интервала вы должны вернуть S2 в положение «Таймер».

Рис. 6: Полный переключатель сброса цепи таймера 555.


Нестабильная схема

На рис. 7 показана базовая нестабильная схема 555.

Рис. 7: Базовая схема нестабильного мультивибратора 555.


В нестабильном режиме конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R2. Пока конденсатор заряжается, выход высокий. Когда напряжение на C1 достигает 2/3 напряжения питания, C1 разряжается через резистор R2, и выход становится низким. Когда напряжение на C1 падает ниже 1/3 напряжения питания, C1 возобновляет зарядку, выход снова становится высоким, и цикл повторяется.

Временная диаграмма на рисунке 8 показывает выходной сигнал таймера 555 в нестабильном режиме.

Рис. 8. Таймер 555 в нестабильном режиме.


Как показано на рисунке 8, заземление контакта сброса (4) останавливает генератор и устанавливает низкий уровень выходного сигнала. Возврат вывода Reset в высокое состояние перезапускает осциллятор.

Расчет периода, частоты и рабочего цикла
На рис. 9 показан 1 полный цикл прямоугольной волны, генерируемой нестабильной схемой 555.

Рис. 9: Нестабильная прямоугольная волна за один полный цикл.


Период (время завершения одного цикла) прямоугольной волны представляет собой сумму времени высокого (Th) и низкого (Tl) выходного сигнала. То есть:

T = Th + Tl

где T — период в секундах.

Вы можете рассчитать время максимума и минимума выхода (в секундах), используя следующие формулы:

Th = 0,7 * (R1 + R2) * C1
Tl = 0,7 * R2 * C1

или, используя приведенную ниже формулу, вы можете рассчитать период напрямую.

Т = 0,7 * (R1 + 2 * R2) * С1

Чтобы найти частоту, просто возьмите обратную величину периода или используйте следующую формулу:

f =

1    Т

=

1.44            (R1 + 2*R2) * C1

Где f выражается в циклах в секунду или в герцах (Гц).

Например, в нестабильной схеме на рисунке 7, если R1 равен 68 кОм, R2 равен 680 кОм, а C1 равен 1 мкФ, частота составляет приблизительно 1 Гц:

=

1.44                                                    (68000 + 2 * 680000) * 0,000001

= 1,00 Гц

Рабочий цикл — это процент времени, в течение которого выходной сигнал находится на высоком уровне в течение одного полного цикла. Например, если выход высокий в течение Th секунд и низкий в течение Tl секунд, то рабочий цикл (D) равен:

D =

Th       Th + Tl

* 100

Однако на самом деле вам просто нужно знать значения R1 и R2 для расчета рабочего цикла.

Д =

R1 + R2      R1 + 2*R2

* 100

C1 заряжается через R1 и R2, но разряжается только через R2, поэтому рабочий цикл будет больше 50 процентов. Однако вы можете получить рабочий цикл, очень близкий к 50%, выбрав комбинацию резисторов для желаемой частоты так, чтобы R1 был намного меньше, чем R2.

Например, если сопротивление R1 равно 68 000 Ом, а сопротивление R2 равно 680 000 Ом, коэффициент заполнения будет примерно 52 процента:

Д =

68000 + 680000      68000 + 2 * 680000

* 100 = 52,38%

Чем меньше R1 по сравнению с R2, тем ближе рабочий цикл будет к 50%.

Чтобы получить рабочий цикл менее 50%, подключите диод параллельно R2.

Выбор компонентов RC для нестабильной работы
1. Сначала выберите C1.
2. Рассчитайте общее значение комбинации резисторов (R1 + 2*R2), обеспечивающей желаемую частоту.

(R1 + 2*R2) =

1,44 f*C1

3. Выберите значение для R1 или R2 и рассчитайте другое значение.
Например, скажем (R1 + 2 * R2) = 50K, и вы выбираете резистор 10K для R1. Тогда R2 должен быть резистором 20 кОм.

Для рабочего цикла, близкого к 50%, выберите значение для R2, ​​которое значительно выше, чем R1. Если R2 велико по сравнению с R1, вы можете изначально игнорировать R1 в своих расчетах. Например, предположим, что значение R2 будет в 10 раз больше R1. Используйте эту модифицированную версию приведенной выше формулы для расчета значения R2:

R2 =

0,7 f*C1

Затем разделите результат на 10 или больше, чтобы найти значение R1.

Для стандартных таймеров 555 используйте резисторы времени от 1 кОм до 1 МОм.

Пример нестабильной цепи

На рис. 10 показан генератор прямоугольных импульсов 555 с частотой примерно 2 Гц и рабочим циклом примерно 50 процентов. Когда переключатель SPDT S1 находится в положении «Пуск», на выходе попеременно горит светодиод 1 и светодиод 2. Когда S1 находится в положении «Стоп», светодиод 1 остается включенным, а светодиод 2 остается выключенным.

Рис. 10: Полная схема генератора прямоугольных импульсов 555 с переключателем пуска/останова.

Версии малой мощности

Стандарт 555 имеет несколько характеристик, которые нежелательны для цепей с батарейным питанием. Для этого требуется минимальное рабочее напряжение 5 В и относительно высокий ток потребления. Во время выходных переходов он производит всплески тока до 100 мА. Кроме того, требования к его входному смещению и пороговому току налагают ограничение на максимальное значение резистора времени, что ограничивает максимальный временной интервал и нестабильную частоту.

Версии таймера 555 с низким энергопотреблением, такие как 7555, TLC555 и программируемый CSS555, были разработаны для повышения производительности, особенно в приложениях с питанием от батареи. Они совместимы по выводам со стандартным устройством, имеют более широкий диапазон напряжения питания (например, от 2 В до 16 В для TLC555) и требуют значительно меньшего рабочего тока. Они также способны создавать более высокие выходные частоты в нестабильном режиме (1-2 МГц в зависимости от устройства) и значительно более длинные временные интервалы в моностабильном режиме.

Эти устройства имеют низкий выходной ток по сравнению со стандартным 555. Для нагрузок более 10–50 мА (в зависимости от устройства) вам потребуется добавить схему увеличения тока между выходом 555 и нагрузкой.

Для получения дополнительной информации

Считайте это кратким введением в таймер 555. Для получения дополнительной информации обязательно изучите лист технических данных производителя для конкретной детали, которую вы используете. Кроме того, как подтвердит быстрый поиск в Google, в Интернете нет недостатка в информации и проектах, посвященных этой ИС. Например, на следующем веб-сайте представлена ​​более подробная информация как о стандартной, так и о КМОП-версии таймера 555.

---

В течение почти двух десятилетий Фил Кейн был техническим писателем в индустрии программного обеспечения и иногда писал статьи для журналов для энтузиастов электроники. Он имеет степень бакалавра в области электронных инженерных технологий и дополнительную степень в области компьютерных наук. Фил всю жизнь интересовался наукой, электроникой и исследованием космоса. Ему нравится проектировать и создавать электронные гаджеты, и он очень хотел бы, чтобы хотя бы один из этих гаджетов однажды отправился на Луну или Марс.

Создание простой схемы push-on-push-off с использованием таймера 555

Если вы любитель или проявляете большой интерес к электронным схемам, вы должны быть знакомы с микросхемой таймера 555 и тремя популярными схемами — моностабильным мультивибратором, нестабильным мультивибратором и бистабильным мультивибратором. Угадайте, мы даже можем использовать эту микросхему в качестве переключателя. Это тип кнопки, которая сохраняет свое состояние, т.е. при первом нажатии включает нагрузку, а при втором нажатии отключает нагрузку. Мы можем использовать эту схему в сочетании с цифровыми отладочными платами, такими как Arduino, для разработки схем, в которых нам нужно активировать микроконтроллер, обнаруживая небольшой импульс (например, датчик движения).

В этом руководстве мы узнаем, как использовать микросхему таймера 555 в качестве переключателя в сочетании с некоторыми дополнительными компонентами. Мы спроектируем схему на макетной плате и с помощью кнопки продемонстрируем ее работу.

Компоненты, необходимые для схемы защелки таймера 555

Компоненты, необходимые для создания простого нажимного выключателя , перечислены ниже.

• 555 таймер IC
• Резисторы 220 кОм * 2
• Резистор 100 кОм
• Резистор 1 кОм
• Электролитический конденсатор 1 мкФ
• Светодиод с резистором 220 Ом
• Реле SPDT
• Диод In4007
• BC557 PNP-транзистор

Введение в микросхему таймера 555

Когда дело доходит до проектирования схем таймера, первое, что приходит нам на ум, — это микросхема таймера 555. Это самая старая технология, и поэтому вы можете полагаться на нее вслепую, и, что самое приятное, она доступна по цене. Внутренняя схема таймера 555 обсуждается ниже: 

PIN 1 и PIN 8: Они подключены между землей и Vcc с помощью трех резисторов 5 кОм. Это также дает IC его культовое имя. Эти резисторы создают цепь делителя напряжения со значением 1/3 и 2/3 напряжения питания, так как контакт 1 — это земля, а контакт 8 — это Vcc. Неинвертирующий вход (+) одного компаратора подключен к выходу 1/3 делителя напряжения, а инвертирующий вход (-) другого компаратора подключен к выводу 2/3 делителя напряжения.

КОНТАКТ 2:  Это пусковой контакт ИС, который подключен к инвертирующему входу (-) компаратора.

PIN 3:  Это выход микросхемы, который через схему выходного драйвера подключен к выходу триггера.

PIN 4:  Это контакт сброса, который подключен к контакту сброса триггера. Подключив этот контакт к земле, мы можем сбросить эту микросхему. По этой причине мы видим, что в большинстве цепей 555 он подключен к Vcc.

PIN 5:  Это управляющий контакт, который подключен к значению 2/3 делителя напряжения и инвертирующему входу (-) компаратора. Если мы хотим изменить опорное напряжение, мы можем подать внешнее напряжение через этот контакт. Как правило, в большинстве схем таймера 555 мы видим, что этот вывод подключен к конденсатору для получения стабильного опорного напряжения.

PIN 6: Он подключен к неинвертирующему (+) входу схемы компаратора, выход которой подключен к выводу сброса триггера.

PIN 7: Это разгрузочный штифт, который подключен к коллектору BJT.

Как работает переключатель с фиксацией таймера 555?

PIN 2 и 6 таймера 555 являются триггерами и пороговыми контактами соответственно. В этой схеме мы будем следить за напряжением на этих выводах. Когда напряжение на контакте 2 падает ниже 1/3 напряжения питания, этот контакт включает выход (контакт 3), а когда напряжение на контакте 6 падает ниже 2/3 напряжения питания, этот контакт выключает выход ( пин 3).

Схема защелки 555-таймера Цепь

Схема 555-таймера на основе выключателя приведена ниже.

В схеме соединены контакты 2 и 6, а также контакты 4 и 8. Выход схемы делителя напряжения подключен к выводу 6 микросхемы. Один резистор схемы делителя напряжения подключен через конденсатор 1 мкФ к выходному контакту 3 через резистор 100к. Кнопка подключается между контактом 2 и плюсовой клеммой конденсатора. Светодиод также подключен через токоограничивающий резистор на выходе ИС.

Работа схемы нажимного переключателя

Два резистора 220 кОм образуют цепь делителя напряжения. Выход этой схемы делителя напряжения подается на вывод 6 микросхемы. Когда мы первоначально включаем схему, делитель напряжения находится в сбалансированном состоянии, поэтому выход выключен. Когда мы нажимаем кнопку, конденсатор начинает заряжаться через резистор R3, и, таким образом, R3 потребляет больше тока, что создает несбалансированное состояние.