Načini rada, opis karakteristika i dodjela pinova NE555 čipa

Prilikom razvoja elektroničkih uređaja često postaje potrebno generirati impulse određene duljine ili generirati pravokutni signal zadane frekvencije i određenog omjera duljine i pauze. Iskusnom dizajneru neće biti teško dizajnirati takav uređaj na zasebnim digitalnim elementima, ali je prikladnije koristiti specijalizirani mikro krug za tu svrhu.

Što je NE555 čip i gdje se može koristiti

NE555 čip je razvijen 70-ih godina prošlog stoljeća i još uvijek je vrlo popularan među profesionalcima i amaterima. To je mjerač vremena zatvoren u kućištu s 8 pinova.Dostupan u DIP ili raznim verzijama za površinsku montažu (SMD).

Mikrokrug sadrži dva komparatora - gornji i donji. Na njihovim se ulazima formira referentni napon, jednak 2/3 i 1/3 napona napajanja. Razdjelnik tvore otpornici otpor 5 kOhm. Komparatori kontroliraju RS flip-flop. Na njegov izlaz spojeno je međuspremno pojačalo i tranzistorski prekidač. Svaki komparator ima jedan slobodan ulaz, služi za dovod vanjskih upravljačkih signala. Gornji komparator se aktivira kada se pojavi visoka razina i prebacuje izlaz mikrosklopa na nisku razinu. Donji "čuvar" snižava napon ispod 1/3 VCC i postavlja izlaz timera na logičku jedinicu.

Glavne karakteristike NE555 čipa

Karakteristike mjerača vremena različitih proizvođača mogu se razlikovati u malim granicama, ali nitko nema temeljnih odstupanja (osim mikro krugova nepoznatog podrijetla, od njih možete očekivati ​​bilo što):

• Napon napajanja je standardno naznačen od +5 do +15 V, iako tehnički listovi sadrže ograničenja od 4,5 ... 18 V.
• Izlazna struja je 200 mA.
• Izlazni napon je maksimalno VCC minus 1,6 V, ali ne manji od 2 V uz napon napajanja od 5 V.
• Potrošnja struje pri 5 V nije veća od 5 mA, na 15 V - do 13 mA.
• Pogreška u formiranju trajanja impulsa nije veća od 2,25%.
• Maksimalna radna frekvencija je 500 kHz.

Svi parametri navedeni su za temperaturu okoline od +25 °C.

Mjesto i namjena pinova

Izlazi timera su standardno raspoređeni, bez obzira na dizajn kućišta - uzlaznim redoslijedom od tipke u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (gledano odozgo), od 1 do 8. Svaki izlaz ima svoju svrhu:

1. GND – zajednička žica za napajanje uređaja.
2. TRIG - kada se primjenjuje niska razina, pokreće drugi (niži prema shemi) komparator, na njegovom izlazu se pojavljuje logička jedinica koja postavlja unutarnji RS flip-flop na 0. Na njega je spojen vanjski vremenski RC krug. Ima prednost u odnosu na THR.
3. VAN - Izlaz. Visoka razina signala je nešto niža od napona napajanja, niska razina je 0,25 V.
4. RESET - resetiranje. Bez obzira na signale na drugim ulazima, ako postoji niska razina, vraća izlaz na 0 i onemogućuje mjerač vremena.
5. CTRL - upravljanje. Uvijek ima razinu 2/3 napona tračnice napajanja. Ovdje možete primijeniti vanjski signal i njime modulirati izlaz.
6. THR - kada se pojavi visoka razina (više od 2/3 napajanja), prvi (gornji prema shemi) okidač se postavlja na 1, a unutarnji RS japanke prelazi u stanje logičke jedinice.
7. DIS - pražnjenje kondenzatora za podešavanje vremena. Kada se na izlazu pojavi okidač visoke razine, otvara se unutarnji tranzistor, dolazi do brzog pražnjenja. Tajmer je spreman za sljedeći ciklus rada.
8. VCC – izlazna snaga. Može se napajati naponom od 5 do 15 V.

Opis načina rada NE555 čipa

Iako arhitektura mjerača vremena dopušta da se koristi u različitim načinima, postoje tri tipična načina rada za NE555.

Jedan vibrator (multivibrator u stanju pripravnosti)

Početni položaj:

• ulaz 2 visoka logička razina;
• na ulazima R i S okidača - nule;
• izlaz okidača - 1;
• tranzistor kruga pražnjenja je otvoren, kondenzator C je ranžiran;
• izlaz 3 je razina 0.

Kada se na ulazu 2 pojavi nulta razina, donji komparator se prebacuje na 1, okrećući okidač na 0. Na izlazu mikrosklopa pojavljuje se visoka razina.Istodobno, tranzistor se zatvara, prestaje shuntirati kondenzator. Počinje se puniti kroz otpornik R. Čim napon na njemu dosegne 2/3 VCC, gornji komparator će raditi, vraćati okidač na 1, a izlaz timera na 0. Tranzistor će se uključiti i isprazniti kapacitivnost . Tako će se na izlazu formirati pozitivan impuls čiji je početak određen vanjskim signalom na ulazu 2, a završetak ovisi o vremenu napunjenosti kondenzatora koje se izračunava po formuli t=1,1⋅R⋅ C.

multivibrator

Kada se primijeni napajanje, kondenzator se prazni, na ulazu 2 (i 6) logička 0, na izlazu timera 1 (ovaj proces je opisan u prethodnom odjeljku). Nakon punjenja kapacitivnosti kroz R1 i R2 do razine od 2/3 VCC, visoka razina na ulazu 6 će okrenuti izlaz 3 na nulu, a tranzistor za pražnjenje će se uključiti. Ali kondenzator se neće isprazniti izravno, već kroz R2. Kao rezultat toga, krug će doći u svoj izvorni položaj, a ciklus će se ponavljati iznova i iznova. Iz opisa procesa se vidi da je vrijeme punjenja određeno zbrojem otpora R1, R2 i kapacitivnosti kondenzatora, a vrijeme pražnjenja postavljeno je pomoću R1 i C. možete staviti varijabilne otpornike i brzo kontrolirati frekvenciju i radni ciklus impulsa. Formule za izračun:

• trajanje impulsa t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
• trajanje pauze t2=0,693⋅R2⋅C;
• brzina ponavljanja impulsa f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.

Vrijeme pauze ne može premašiti vrijeme pulsa. Kako bi se zaobišlo ovo ograničenje, krugovi pražnjenja i punjenja su odvojeni uključivanjem diode u krug (katoda na pin 6, anoda na pin 7).

Schmittov okidač

Na 555 čipu možete izgraditi Schmittov okidač.Ovaj uređaj pretvara sporo mijenjajući signal (sinusoidni, pilasti, itd.) u kvadratni val. Ovdje se ne koriste vremenski krugovi, signal se dovodi na ulaze 2 i 6, međusobno povezane. Kada se dosegne prag od 2/3 VCC, izlazni napon naglo prelazi na 1, kada padne na razinu od 1/3, također se naglo smanjuje na nulu. Zona nejasnoća je 1/3 napona napajanja.

Prednosti i nedostatci

Glavna prednost NE555 čipa je njegova jednostavnost korištenja - za izgradnju strujnog kruga dovoljan je mali uvez, koji je pogodan za izračun. Istodobno, cijena uređaja je niska.

Glavni nedostatak timera je izražena ovisnost trajanja impulsa o naponu napajanja. To je zbog činjenice da se kondenzator u krugu jednog vibratora ili multivibratora puni kroz otpornik (ili kroz dva), a gornji terminal otpornika spojen je na sabirnicu napajanja. Struju kroz otpor formira napon VCC - što je veći, to je veća struja, brže će se puniti kondenzator, što će komparator prije raditi, to će biti generirani vremenski interval kraći. Iz nekog nepoznatog razloga, ovaj trenutak nije u tehničkoj dokumentaciji, ali je dobro poznat programerima.

Drugi nedostatak mjerača vremena je taj što su granični naponi komparatora formirani unutarnjim razdjelnicima i ne mogu se podesiti. To ograničava mogućnosti primjene NE555.

I još jedna neugodna karakteristika. U vezi sa push-pull shemom za konstrukciju izlaznog stupnja, u trenutku preklapanja (kada je gornji tranzistor već otvoren, a donji još nije zatvoren ili obrnuto) postoji prolazni strujni impuls. Njegovo trajanje je kratko, ali dovodi do dodatnog zagrijavanja mikrosklopa i stvara smetnje u strujnim krugovima.

Koji su analozi

Tijekom postojanja timera razvijen je i pušten veliki broj klonova. Proizvode ih razne tvrtke, ali svi u nazivu sadrže broj 555. Među tvornicama koje proizvode analoge, postoje i popularni proizvođači elektroničkih komponenti i nepoznati proizvođači iz jugoistočne Azije. Ako prvi daju deklarirane parametre, od potonjeg ne treba očekivati ​​jamstva. Odstupanja od deklariranih karakteristika mogu biti velika.

U SSSR-u je razvijen sličan mjerač vremena KR1006VI1. Njegova je funkcionalnost potpuno ista kao i original, s jednom iznimkom: njegov izlaz 2 ima prednost nad izlazom 6 (a ne obrnuto, kao NE555). To se mora uzeti u obzir pri izradi shema. I još nešto: KR indeks znači da se mikrosklop proizvodi samo u DIP8 paketu.

Primjeri praktične upotrebe

Opseg praktične primjene mjerača vremena je širok, u okviru ovog pregleda neće biti moguće u potpunosti obraditi temu. Ali najčešće primjere vrijedi razmotriti.

U načinu rada s jednim vibratorom na nekoliko mikro krugova moguće je izgraditi kodnu bravu s vremenskim ograničenjem za biranje koda. Drugi način je koristiti ga kao signalni uređaj za dostizanje granične razine (osvjetljenje, razina napunjenosti spremnika, itd.) u kombinaciji s raznim senzorima.

U multivibratorskom načinu rada (astabilni način rada), mjerač vremena nalazi najširu primjenu. Na nekoliko mjerača vremena možete izgraditi prekidač za vijenac s odvojenom regulacijom frekvencije treptanja, vremena i vremena pauze.Moguće je koristiti NE555 kao osnovu za vremenski relej i formirati vrijeme uključivanja potrošača od 1 do 25 sekundi. Možete napraviti metronom za glazbenika. Ovo je najčešće korišteni način rada čipa i nemoguće je opisati sve aplikacije.

Kao Schmittov okidač, mjerač vremena se koristi rijetko. Ali u bistabilnom načinu rada bez elemenata za podešavanje frekvencije, NE555 se koristi kao debouncer ili prekidač s dvije tipke u start-stop načinu rada. Zapravo, koristi se samo ugrađeni RS flip-flop. Također je poznato da se na temelju timera gradi PWM kontroler.

Postoje zbirke sklopova koji opisuju različite primjene NE555 timera. Oni opisuju tisuće načina korištenja čipa. Ali ni to možda neće biti dovoljno za znatiželjni um dizajnera, a on će pronaći dodatnu upotrebu timera koja još nigdje nije opisana. Mogućnosti koje su postavili programeri mikrosklopa to dopuštaju.

Slični članci: