Când se dezvoltă dispozitive electronice, devine adesea necesar să se genereze impulsuri de o anumită lungime sau să se genereze un semnal dreptunghiular cu o anumită frecvență și un anumit raport dintre lungime și pauză. Pentru un designer cu experiență nu va fi dificil să proiecteze un astfel de dispozitiv pe elemente digitale separate, dar este mai convenabil să folosești un microcircuit specializat în acest scop.
Conţinut
Ce este cipul NE555 și unde poate fi folosit
Cipul NE555 a fost dezvoltat în anii 70 ai secolului trecut și este încă foarte popular printre profesioniști și amatori. Este un cronometru închis într-o carcasă cu 8 pini.Disponibil în versiuni DIP sau diferite cu montare la suprafață (SMD).
Microcircuitul conține două comparatoare - superior și inferior. La intrările lor se formează o tensiune de referință, egală cu 2/3 și 1/3 din tensiunea de alimentare. Divizorul este format din rezistențe rezistență 5 kOhm. Comparatoarele controlează flip-flop-ul RS. La ieșirea acestuia sunt conectate un amplificator tampon și un comutator tranzistor. Fiecare comparator are o intrare liberă, servește la furnizarea de semnale de control extern. Comparatorul superior este declanșat atunci când apare un nivel ridicat și comută ieșirea microcircuitului la un nivel scăzut. „Garza” inferioară scade tensiunea sub 1/3 VCC și setează ieșirea temporizatorului la o unitate logică.
Principalele caracteristici ale cipului NE555
Caracteristicile cronometrului de la diferiți producători pot diferi în limite mici, dar nimeni nu are abateri fundamentale (cu excepția microcircuitelor de origine necunoscută, vă puteți aștepta la ceva de la ele):
- Tensiunea de alimentare este indicată în mod standard de la +5 la +15 V, deși fișele de date conțin limite de 4,5 ... 18 V.
- Curentul de ieșire este de 200 mA.
- Tensiunea de ieșire este de maxim VCC minus 1,6 V, dar nu mai puțin de 2 V cu o tensiune de alimentare de 5 V.
- Consumul de curent la 5 V nu este mai mare de 5 mA, la 15 V - până la 13 mA.
- Eroarea în formarea duratei pulsului nu este mai mare de 2,25%.
- Frecvența maximă de funcționare este de 500 kHz.
Toți parametrii sunt specificați pentru o temperatură ambientală de +25 °C.
Locația și scopul știfturilor
Ieșirile temporizatorului sunt aranjate standard, indiferent de designul carcasei - în ordine crescătoare de la cheie în sens invers acelor de ceasornic (când este privită de sus), de la 1 la 8. Fiecare ieșire are propriul scop:
- GND – cablul de alimentare comun al dispozitivului.
- TRIG - când se aplică un nivel scăzut, pornește al doilea comparator (inferior conform schemei), la ieșire apare o unitate logică, setând bistacul RS intern la 0. La acesta este conectat un circuit RC de temporizare extern. Are prioritate față de THR.
- OUT - Ieșire. Nivelul ridicat al semnalului este puțin mai mic decât tensiunea de alimentare, nivelul scăzut este de 0,25 V.
- RESET - resetare. Indiferent de semnalele de pe alte intrări, dacă există un nivel scăzut, resetează ieșirea la 0 și dezactivează temporizatorul.
- CTRL - management. Are întotdeauna un nivel de 2/3 din tensiunea șinei de alimentare. Aici puteți aplica un semnal extern și puteți modula ieșirea cu acesta.
- THR - când apare un nivel ridicat (mai mult de 2/3 din sursa de alimentare), primul declanșator (de sus conform schemei) este setat la 1 și cel intern Flip-flop RS intră în starea de unitate logică.
- DIS - descărcarea condensatorului de reglare a timpului. Când apare un declanșator de nivel înalt la ieșire, tranzistorul intern se deschide, are loc o descărcare rapidă. Cronometrul este pregătit pentru următorul ciclu de funcționare.
- VCC – putere de ieșire. Poate fi alimentat cu o tensiune de la 5 la 15 V.
Descrierea modurilor de operare ale cipului NE555
Deși arhitectura temporizatorului îi permite să fie utilizat într-o varietate de moduri, există trei moduri tipice de funcționare pentru NE555.
Un singur vibrator (multivibrator standby)
Poziția de pornire:
- intrare 2 nivel logic ridicat;
- la intrările R și S ale declanșatorului - zerouri;
- ieșire de declanșare - 1;
- tranzistorul circuitului de descărcare este deschis, condensatorul C este șuntat;
- ieșirea 3 este nivelul 0.
Când apare un nivel zero la intrarea 2, comparatorul inferior comută la 1, trecând declanșatorul la 0. Un nivel ridicat apare la ieșirea microcircuitului.În același timp, tranzistorul se închide, încetând să mai șunteze condensatorul. Începe să se încarce prin rezistorul R. De îndată ce tensiunea pe aceasta ajunge la 2/3 din VCC, comparatorul superior va funcționa, va seta declanșatorul înapoi la 1 și ieșirea temporizatorului la 0. Tranzistorul va porni și va descărca capacitatea. . Astfel, la ieșire se va forma un impuls pozitiv, al cărui început este determinat de un semnal extern la intrarea 2, iar finalizarea depinde de timpul de încărcare a condensatorului, care se calculează prin formula t=1,1⋅R⋅ C.
multivibrator
Când se aplică putere, condensatorul este descărcat, la intrarea 2 (și 6) 0 logic, la ieșirea temporizatorului 1 (acest proces este descris în secțiunea anterioară). După încărcarea capacității prin R1 și R2 la nivelul de 2/3 VCC, un nivel ridicat la intrarea 6 va inversa ieșirea 3 la zero, iar tranzistorul de descărcare se va porni. Dar condensatorul nu se va descărca direct, ci prin R2. Ca urmare, circuitul va ajunge în poziția inițială, iar ciclul se va repeta din nou și din nou. Din descrierea procesului, se poate observa că timpul de încărcare este determinat de suma rezistențelor R1, R2 și capacitatea condensatorului, iar timpul de descărcare este stabilit de R1 și C. În loc de R1 și R2, puteți pune rezistențe variabile și puteți controla rapid frecvența și ciclul de lucru al impulsurilor. Formule de calcul:
- durata pulsului t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
- durata pauzei t2=0,693⋅R2⋅C;
- rata de repetare a pulsului f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.
Timpul de pauză nu poate depăși timpul pulsului. Pentru a evita această limitare, circuitele de descărcare și încărcare sunt separate prin includerea unei diode în circuit (catod la pinul 6, anod la pinul 7).
declanșatorul Schmitt
Pe cipul 555, puteți construi un declanșator Schmitt.Acest dispozitiv convertește un semnal care se schimbă lent (sinusoid, dinți de ferăstrău etc.) într-o undă pătrată. Aici, circuitele de temporizare nu sunt utilizate, semnalul este alimentat la intrările 2 și 6, interconectate. Când se atinge pragul de 2/3 VCC, tensiunea de ieșire trece brusc la 1, când scade la nivelul de 1/3, scade și ea brusc la zero. Zona de ambiguitate este 1/3 din tensiunea de alimentare.
Avantaje și dezavantaje
Principalul avantaj al cipului NE555 este ușurința în utilizare - pentru a construi un circuit, este suficientă o legare mică, care se pretează bine la calcul. În același timp, costul dispozitivului este scăzut.
Principalul dezavantaj al temporizatorului este dependența pronunțată a duratei impulsului de tensiunea de alimentare. Acest lucru se datorează faptului că condensatorul din circuitul unic vibrator sau multivibrator este încărcat printr-un rezistor (sau prin două), iar terminalul superior al rezistenței este conectat la magistrala de alimentare. Curentul prin rezistență este format din tensiunea VCC - cu cât este mai mare, cu atât este mai mare, cu atât condensatorul se va încărca mai repede, cu cât comparatorul va funcționa mai devreme, cu atât intervalul de timp generat va fi mai scurt. Dintr-un motiv necunoscut, acest moment nu se află în documentația tehnică, dar este bine cunoscut dezvoltatorilor.
Un alt dezavantaj al temporizatorului este că tensiunile de prag ale comparatoarelor sunt formate din divizoare interne și nu pot fi reglate. Acest lucru limitează posibilitățile de aplicare ale NE555.
Și încă o caracteristică neplăcută. În legătură cu schema push-pull pentru construirea etajului de ieșire, în momentul comutării (când tranzistorul superior este deja deschis, iar cel inferior nu este încă închis sau invers) există un impuls de curent direct. Durata sa este scurtă, dar duce la încălzirea suplimentară a microcircuitului și generează interferențe în circuitele de putere.
Care sunt analogii
În timpul existenței cronometrului, au fost dezvoltate și eliberate un număr mare de clone. Sunt produse de diverse companii, dar toate conțin în nume numărul 555. Printre fabricile care produc analogi se numără atât producători populari de componente electronice, cât și producători necunoscuți din Asia de Sud-Est. Dacă primii furnizează parametrii declarați, atunci nu ar trebui să se aștepte garanții de la cel din urmă. Abaterile de la caracteristicile declarate pot fi mari.
În URSS, a fost dezvoltat un cronometru similar KR1006VI1. Funcționalitatea sa este exact aceeași cu cea originală, cu o singură excepție: ieșirea sa 2 are prioritate față de ieșirea 6 (și nu invers, ca NE555). Acest lucru trebuie luat în considerare la proiectarea schemelor. Și încă ceva: indicele КР înseamnă că microcircuitul este produs numai în pachetul DIP8.
Exemple de utilizare practică
Sfera de aplicare practică a cronometrului este larg; în cadrul acestei revizuiri, nu va fi posibilă acoperirea completă a subiectului. Dar cele mai comune exemple merită luate în considerare.
În modul vibrator unic pe mai multe microcircuite, este posibil să construiți un cod de blocare cu o limită de timp pentru formarea codului. O altă modalitate este de a-l folosi ca dispozitiv de semnalizare pentru atingerea unui nivel de prag (iluminare, nivel de umplere a rezervorului, etc.) împreună cu diverși senzori.
În modul multivibrator (mod astable), cronometrul găsește cea mai largă aplicație. Pe mai multe cronometre, puteți construi un comutator ghirlandă cu reglare separată a frecvenței de clipire, la timp și timpul de pauză.Este posibil să utilizați NE555 ca bază pentru un releu de timp și să formați un timp de pornire a consumatorului de la 1 la 25 de secunde. Puteți construi un metronom pentru un muzician. Acesta este cel mai folosit mod de cip și este imposibil de descris toate aplicațiile.
Ca declanșator Schmitt, temporizatorul este folosit rar. Dar în modul bistabil fără elemente de setare a frecvenței, NE555 este folosit ca un debouncer sau un comutator cu două butoane în modul pornire-oprire. De fapt, este folosit doar flip-flop-ul RS încorporat. De asemenea, se știe construirea unui controler PWM bazat pe cronometru.
Există colecții de circuite care descriu diverse aplicații ale temporizatorului NE555. Ei descriu mii de moduri de a folosi cipul. Dar chiar și acest lucru poate să nu fie suficient pentru mintea iscoditoare a designerului și va găsi o utilizare suplimentară a temporizatorului care nu a fost încă descrisă nicăieri. Posibilitățile stabilite de dezvoltatorii microcircuitului permit acest lucru.
Articole similare:
