Расчет ne555: Онлайн калькулятор расчета параметров 555 таймера

Онлайн калькулятор расчета параметров 555 таймера

Для реализации логических цепей, участвующих в работе сигнализаций, датчиков, преобразователей, усилители применяются специальные таймеры. Данное устройство позволяет генерировать на выходе импульсы прямоугольной формы с определенными параметрами. За счет чего такое приспособление выступает и в роли таймера, и в роли генератора импульсов. Для того чтобы рассчитать периоды положительного и отрицательного импульса, необходимо оперировать величиной сопротивлений и емкостью конденсатора.

Схема 555 таймера

Посмотрите на рисунок, здесь приведена принципиальная схема работы 555 таймера (аналог микросхема КР1006ВИ1 )

Выводы:

1 — Земля.

2 — Запуск.

3 — Выход.

4 — Сброс.

5 — Контроль.

6 — Останов.

7 — Разряд.

8 — Плюс питания.

Как видите, конструктивно он состоит из резисторов R1, R2 и конденсатора C.

Поэтому, чтобы рассчитать длительность высокого и низкого уровня, необходимо воспользоваться такими расчетными формулами:

Длительность высокого уровня импульса на выходе работы схемы вычисляется по формуле:

T1 = 0,7 * (R1+R2) * C, где

R1 и R2 – величина сопротивления соответствующих резисторов, указанных на схеме;

C – емкость конденсатора.

Для вычисления низкого уровня импульса на выходе работы схемы используется формула:

T2 = 0,7 * R1 * C

Для определения величины полного периода применяется формула:

T = 0,7 * C * (2*R1+R2)

Для расчета частоты смены импульсов на выходе таймера 555 используется формула:

F = 1.45 / ((R1+2*R2)*C)

Подбирая параметры сопротивлений и емкости в цепи, вы сможете собрать 555 таймер с требуемыми величинами высокого и низкого сигнала на выходе. Чтобы не считать параметры по формулам выше, вы можете воспользоваться нашим онлайн-калькулятором.

555-й таймер. Часть 1. Как устроен и как работает таймер NE555. Расчёт схем на основе NE555

Эта статья посвящена микросхеме, сохраняющей популярность уже более 30 лет и имеющей множество клонов. Встречайте — таймер NE555 (он же — LM555, LC555, SE555, HA555, а также
множество других, есть даже советский аналог — КР1006ВИ1). Такую популярность этой микросхеме обеспечили простота, дешивизна, широкий диапазон напряжений питания (4,5-18В), высокая точность и стабильность (температурный дрейф 0,005% /

oС, дрейф от напряжения питания — менее 0,1% / Вольт), ну и конечно же, самое главное, — широчайшие возможности применения.

Но, обо всём по порядку. Начнём мы с того, как эта микросхема устроена.

Итак, функциональная схема таймера показана на рисунке 1.

Ноги:

1. GND — земля/общий провод.

2. Trigger — инвертирующий вход компаратора, ответственного за установку триггера. Когда напряжение на этой ноге становится меньше 1/3 Vcc (то есть меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе компаратора) — на вход SET триггера поступает логическая 1. Если при этом отсутствуют сигналы сброса на входах Reset, то триггер установится (на его выходе появится логический 0, так как выход инвертированный).

3. Output — выход таймера. На этом выводе присутствует инвертированный сигнал с выхода триггера, то есть когда триггер взведён (на его выходе ноль) — на выводе Output высокий уровень, когда триггер сброшен — на этом выводе низкий уровень.

4. Reset — сброс. Если этот вход подтянуть к низкому уровню, триггер сбрасывается (на его выходе устанавливается 1, а на выходе таймера низкий уровень).

5. Control — контроль/управление. Этот вывод позволяет изменять порог срабатывания компаратора, управляющего сбросом триггера. Если вывод 5 не задействован, то этот порог определяется внутренним делителем напряжения на резисторах и равен 2/3 Vcc. Вывод Control можно использовать, например, для организации обратной связи по току или напряжению (об этом я позднее расскажу).

6. Threshold — порог. Когда напряжение на этом выводе становится выше порогового (которое при незадействованном выводе 5, как вы помните, равно 2/3 Vcc) — происходит сброс триггера и на выходе таймера устанавливается низкий уровень.

7. Discharge — разряд. На этом выходе 555-й таймер имеет транзистор с открытым коллектором. Когда триггер сброшен — этот транзистор открыт и на выходе 7 присутствует низкий уровень, когда триггер установлен — транзистор закрыт и вывод 7 находится в Z-состоянии. (Почему эта нога называется «разряд» вы скоро поймёте.)

8. Vcc — напряжение питания.

Далее, давайте рассмотрим, в чём же основная идея использования этого таймера. Для этого добавим к нашей схеме пару элементов внешней обвязки (смотрим рисунок 2). 4-ю и 5-ю ноги мы пока не будем использовать, поэтому будем считать, что 4-я нога у нас гвоздём прибита к напряжению питания, а 5-я просто болтается в воздухе (с ней и так ничего не будет).

Итак, пусть изначально у нас на второй ноге присутствует высокий уровень. После включения наш триггер сброшен, на выходе триггера высокий уровень, на выходе таймера низкий уровень, на 7-й ноге тоже низкий уровень (транзистор внутри микрухи открыт).

Чтобы произошло переключение триггера — необходимо подать на вторую ногу уровень ниже 1/3 Vcc (тогда переключится компаратор и сформирует высокий уровень на входе Set нашего триггера). Пока уровень на 2-й ноге остаётся выше 1/3 Vcc — наш таймер находится в стабильном состоянии и никаких переключений не происходит.

Ну что ж, — давайте кратковременно подадим на 2-ю ногу низкий уровень (на землю её коротнём, да и всё) и посмотрим что будет происходить.

Как только уровень на 2-й ноге упадёт ниже 1/3 Vcc — у нас сработает компаратор, подключенный к устанавливающему входу триггера (S), что, соответственно, вызовет установку триггера.

На выходе триггера появится ноль (поскольку выход триггера инвертирован), при этом на выходе таймера (3-я нога) установится высокий уровень. Кроме этого транзистор на 7-й ноге закроется и 7-я нога перейдёт в Z-состояние.

При этом через резистор Rt начнёт заряжаться конденсатор Ct (поскольку он больше не замкнут на землю через 7-ю ногу микрухи).

Как только уровень на 6-й ноге поднимется выше 2/3 Vcc — сработает компаратор, подключенный ко входу R2 нашего триггера, что приведёт к сбросу триггера и возврату схемы в первоначальное состояние.

Вот мы и рассмотрели работу схемы, называемой одновибратором или моностабильным мультивибратором, короче говоря, устройства, формирующего единичный импульс.

Как нам теперь узнать длительность этого импульса? Очень просто, — для этого достаточно посчитать, за какое время конденсатор Ct зарядится от 0 до 2/3 Vcc через резистор Rt от постоянного напряжения Vcc.

Сначала решим эту задачку в общем виде. Пусть у нас конденсатор заряжается через резистор R напряжением Vп от начального уровня U0.

Вспоминаем, как связаны ток и напряжение на конденсаторе: i=C*dU/dt. Ток через резистор: i=(Vп-U)/R. Поскольку это один и тот же ток, который течёт через резистор и заряжает конденсатор, то мы можем составить простое дифференциальное уравнение, описывающее процесс заряда нашего конденсатора: C*dU/dt=(Vп-U)/R.

Преобразуем наше уравнение к виду: RC*dU/dt + U = Vп

Это дифференциальное уравнение имеет решение, вида: U=U0+(Vп-U0)*(1-e-t/RC) ( формула 1 )

Теперь вернёмся к нашей схеме. Зная, что U0=0, напряжение питания равно Vcc, а конечное напряжение равно 2/3 Vcc, найдём время заряда:

2/3 Vcc = Vcc*(1-e-t/RC)

2/3 = 1-e-t/RC

1-2/3 = e-t/RC

ln(1/3) = -t/RC

Отсюда получаем длительность импульса нашего одновибратора:

t = RC*(-ln(1/3)) ≈ 1,1*RC

А теперь мы нашу схему немного изменим. Добавим в неё ещё один резистор, и чуть изменим подключение ног (смотрим рисунок 3).

Так, что у нас получилось? На старте конденсатор Ct разряжен (напряжение на нём меньше 1/3 Vcc), значит сработает компаратор запуска и сформирует высокий уровень на входе S нашего триггера. Напряжение на 6-й ноге меньше 2/3 Vcc, значит компаратор, формирующий сигнал на входе R2, — выключен (на его выходе низкий уровень, то есть сигнала Reset нет).

Следовательно сразу после включения наш триггер установится, на его выходе появится логический 0, на выходе таймера установится высокий уровень, транзистор на 7-й ноге закроется и конденсатор Ct начнёт заряжаться через резисторы R1, R2. При этом напруга на 2-й и 6-й ногах начнёт расти.

Когда эта напруга вырастет до 1/3 Vcc — пропадёт сигнал Set (отключится компаратор установки триггера), но триггеру пофиг, на то он и триггер, — если уж он установился, то сбросить его можно только сигналом Reset.

Сигнал Reset сформируется верхним на нашем рисунке компаратором, когда напряжение на конденсаторе, а вместе с ним на 2-й и 6-й ногах, достигнет значения 2/3 Vcc (то есть как только напряжение на конденсаторе станет чуть больше — сразу сформируется Reset).

Этот сигнал (Reset) сбросит наш триггер и на его выходе установится высокий уровень. При этом на выходе таймера установится низкий уровень, транзистор на 7-й ноге откроется и конденсатор Ct начнёт разряжаться через резистор R2. Напряжение на 2-й и 6-й ногах начнёт падать. Как только оно станет чуть меньше 2/3 Vcc — верхний компаратор снова переключится и сигнал Reset пропадёт, но установить триггер теперь можно только сигналом Set, поэтому он так и останется в сброшенном состоянии.

Как только напряжение на Ct снизится до 1/3 Vcc (станет чуть ниже) — снова сработает нижний компаратор, формирующий сигнал Set, и триггер снова установится, на его выходе снова появится ноль, на выходе таймера — единица, транзистор на 7-й ноге закроется и снова начнётся заряд конденсатора.

Далее этот процесс так и будет продолжаться до бесконечности — заряд конденсатора через R1,R2 от 1/3 Vcc до 2/3 Vcc (на выходе таймера высокий уровень), потом разряд конденсатора от 2/3 Vcc до 1/3 Vcc через резистор R2 (на выходе таймера низкий уровень).

Таким образом наша схема теперь работает как генератор прямоугольных импульсов, то есть мультивибратор в автоколебательном режиме (когда импульсы сами возникают, без каких-либо внешних воздействий).

Осталось только посчитать длительности импульсов и пауз. Для этого снова воспользуемся формулой 1, которую мы вывели выше.

При заряде конденсатора напряжением Vcc через R1,R2 от 1/3 Vcc до 2/3 Vcc, имеем:

2/3 Vcc = 1/3 Vcc + (Vcc-1/3 Vcc)*(1-e-t/(R1+R2)C)

1/3 = 2/3*(1-e-t/(R1+R2)C)

1/2 = 1-e-t/(R1+R2)C

e-t/(R1+R2)C = 1/2

t/(R1+R2)C = -ln(1/2)

Отсюда получаем длительность импульса нашего мультивибратора:

tи = -ln(1/2)*(R1+R2)*C ≈ 0,693*(R1+R2)C

Аналогично находим длительность паузы, только теперь у нас начальный уровень 2/3 Vcc, конденсатор мы не заряжаем от Vcc, а разряжаем на землю (т. е. вместо Vп в формулу нужно подставить ноль, а не Vcc) и разряд идёт только через резистор R2:

1/3 Vcc = 2/3 Vcc + (0-2/3 Vcc)*(1-e-t/R2*C)

2/3*(1-e-t/R2*C) = 1/3

1-e-t/R2*C = 1/2

e-t/R2*C = 1/2

t/R2*C = -ln(1/2)

Отсюда получаем длительность паузы мультивибратора:

tп = -ln(1/2)*R2*C ≈ 0,693*R2*C

Ну и дальше уже несложно посчитать для нашего мультивибратора период импульса и частоту:

T = tи + tп = -ln(1/2)*(R1+2*R2)*C ≈ 0,693*(R1+2*R2)*C

f = 1/T

Продолжение: Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью, на 555-м таймере.

Микроконтроллеры и Технологии - Расчет таймера NE555(КР1006ВИ1)

Заполните одно из значений ниже, и нажмите кнопку "Рассчитать" и калькулятор определит вам целый ряд возможных вариантов для сопротивлений резисторов R1, R2 и значение емкости конденсатора C1. Для ввода дробного значения используйте символ точка. Например 0.5 секунды.

Назначение выводов:

Вывод №1 - Земля(GND).

Вывод подключается к минусу питания или к общему проводу схемы.

Вывод №2 - Запуск(TRIG).

Этот вывод является одним из входов компаратора №2. При подаче на этот вход импульса низкого уровня, который должно быть не более 1/3 напряжения питания, происходит запуск таймера и на выводе №3 появляется напряжение высокого уровня на время, которое задается внешним сопротивлением Ra+Rb и конденсатором С. Данный режим работы называется - режим моностабильного мультивибратора. Импульс, подаваемый на вывод №2, может быть как прямоугольным, так и синусоидным и по длительности он должен быть меньше чем время заряда конденсатора С.

Вывод №3 - Выход(OUT).

Высокий уровень равен напряжению питания минус 1,7 Вольта. Низкий уровень равен примерно 0,25 вольта. Время переключения с одного уровня на другой происходит примерно за 100 нс.

Вывод №4 - Сброс(RST).

При подаче на этот вывод напряжения низкого уровня (не более 0,7в) произойдет сброс таймера и на выходе его установится напряжение низкого уровня. Если в схеме нет необходимости в режиме сброса, то данный вывод необходимо подключить к плюсу питания.

Вывод №5 - Управление(CVOLT).

Обычно, этот вывод не используется. Однако его применение может значительно расширить функциональность таймера. При подаче напряжения на этот вывод можно управлять длительностью выходных импульсов таймера, а значит отказаться от RC времязадающей цепочки. Подаваемое напряжение на этот вход в режиме моностабильного мультивибратора может составлять от 45% до 90% напряжения питания. А в режиме мультивибратора от 1,7в и до напряжения питания. Соответственно на выходе получится FM модулированный сигнал.

Если этот вывод не используется, то его лучше подключить через конденсатор 0,01мкФ к общему проводу.

Вывод №6 - Стоп(THR).

Этот вывод является одним из входов компаратора №1. При подаче на этот вывод импульса высокого уровня (не менее 2/3 напряжения питания), работа таймера останавливается, и на выходе таймера устанавливается напряжение низкого уровня. Как и на вывод №2, на этот вывод можно подавать импульсы как прямоугольные, так и синусоидные.

Вывод №7 - Разряд(DISC).

Этот вывод соединен с коллектором транзистора Т1, эмиттер которого соединен с общим проводом. При открытом транзисторе конденсатор С разряжается через переход коллектор-эмиттер и остается в разряженном состоянии пока не закроется транзистор. Транзистор закрыт, когда на выходе таймера высокий уровень и открыт, когда на выходе низкий уровень.

Вывод №8 - Питание(VCC).

Напряжение питания таймера составляет от 4,5 до16 вольт.

об устройстве и сборка своими руками

Один из наиболее часто используемых компонентов электроники – таймер-генератор. Современный формат выпуска его конструкций организован в виде специализированных сборок, применяемых в миллионах различных устройств. Наиболее распространенный таймер такого типа, или, с другим названием, – реле времени, 555 серия микросхем, впервые выпущенная и разработанная компанией Signetic в 1971 году.

За неимением конкуренции на тот период, она получила очень высокое признание и распространение в схемах электрических приборов. Характеристики и выдаваемый сигнал серии таймеров NE555 (изначальное название) позволил применять их при разработке генераторов, модуляторов, систем задержки, различных фильтров, преобразователей напряжения. С развитием цифровой техники, микросхема не потеряла свою актуальность и применяется уже в качестве ее элемента.

Основная задача таймера 555 – создавать одиночные или множественные импульсы с точным разграничением временных интервалов между ними. Внешний вид микросхемы NE555

Особенности и характеристики

Простой генератор импульсов на основе 555

Наиболее известная особенность 555 серии микросхем, снижающей количество областей их применения – внутренний делитель напряжения. Он задает фиксированный уровень порога срабатывания обоих компараторов устройства, сменить который невозможно.

Питание таймера 555 серии осуществляется напряжением от 4,5 до 16 вольт. Ток потребления непосредственно зависит от этого параметра и составляет от 2 до 15 мА. Характеристики выходного сигнала отличаются у различных производителей. В основном, его ток не превышает 200 мА.

Температурные режимы также зависят от сборки. Обычные NE555 рассчитаны на эксплуатацию в промежутке от 0 до 70°С. Военные варианты таймера (исторически обозначенные серией SE) допускают более широкий диапазон – от -55 до 125°С.

В период активности таймера на выходе присутствует напряжение, оно равно приходящему на шине питания за вычетом 1,75В. В остальных случаях на этом контакте 0,25В, при общем напряжении +5В. Терминология описывает эти состояния, как высокий и низкий уровень сигнала.

Запуск таймера к генерации производится импульсным сигналом 1/3 вольт от питания устройства. Форма его любая – синусная или прямоугольная. Элементы схемы, определяющие временные параметры срабатывания

Время срабатывания изменения состояния устанавливается характеристиками внешнего конденсатора между контактом разряда и землей, а также сопротивлением двух резисторов. Первый расположен на шине питания и соединяет ее с входом останова работы микросхемы. Второй находится на линии между предыдущим и контактом разряда, но до описанной ранее емкости.

Достоинства и недостатки

Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.

Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом. Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство

Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.

Режимы работы устройства

Основные режимы использования микросхемы 555 серии – одновибратор, мультивибратор и триггер Шмитта.

Первый применяется для создания единовременного сигнала заданной длительности при подаче входного напряжения на стартовый контакт чипа.

Второй – для генерации множества автоколебательных импульсов прямоугольной формы.

Третий, благодаря эффекту памяти предыдущего сигнала и трех вариантов исходящих согласно внутренней логики, в системах задержки и цифровых устройствах.

Одновибратор

В этой схеме, при подаче сигнала любой формы на второй вход 555 серии, будет генерироваться импульс на третьем ее выходе. Его длительность зависит от характеристик сопротивления R и емкости C. Вычислить необходимое время действия исходящего сигнала можно по формуле t=1,1*C*R. Схема одновибратора

Мультивибратор

В отличие от предыдущей схемы, мультивибратору для начала постоянной генерации не нужна подача внешнего сигнала. Достаточно только произвести подключение питания. На выходе импульсы прямоугольной формы с изменением состояния в течение t2 и с периодом действия t1.

Их время рассчитываться от параметров R1 и R2 по формулам:

Период и частота:


Чтобы достичь времени импульса большего, чем время паузы, используют диод, соединяющий катодом 7 контакт микросхемы (разряд), с 6 (останов) через свой анод.

Мультивибратор

Прецизионный триггер Шмитта

Функциональность в рамках инвертирующего прецизионного переключателя в 555 серии обеспечивается наличием двух порогового компаратора и RS — триггера. Напряжение на входе разделяется на три части, при достижении пороговых значений которых и изменяется состояние выдачи сигнала устройством.

Разграничение делается по полярности, причем для переключения достаточно 1/3 общего вольтажа питания любого из полюсов. На выходе, при получении порогового сигнала на входе, возникает импульс, инвертированный полярно относительно изначального. Его уровень постоянен и длится он ровно то время, которое действует инициирующий импульс.

Проще говоря, триггер Шмитта — это инвертирующий одновибратор с памятью полярности предыдущего сигнала.

Используется подобная схема в системах, где требуется избавление от излишнего шума и приведение его последовательностей к необходимым пороговым значениям. Схема триггера Шмитта с графиком выравниваемых уровней сигнала

Область применения НЕ555

Возможности микросхемы дают широкий спектр техники, в которой она используется. Мультивибраторы на 555 серии встречаются практически во всех схемах генерации сигналов.

Примером служат различные звуковые и световые оповещающие устройства, детекторы металла, освещенности, влажности или касания. Таймер, заложенный в микросхему, позволяет создавать реле времени, для контроля работы различного оборудования по определенным человеком периодам.

Варианты исполнения в виде триггера Шмитта применяются как фильтрующие преобразователи зашумленных сигналов, для придания им правильной прямоугольной формы. Актуальность подобные схемы имеют и в цифровой технике, в которой используются только два вида импульсов – его наличие и отсутствие.

Отечественные и зарубежные производители

Микросхема-таймер 555 серии настолько популярна, что ее аналоги изготавливаются мощностями практически всех известных брендов микроэлектронной промышленности. Причем территориально расположенных не только в США, но и других странах мира. Среди них: Texas Instrument, Sanyo, RCA, Raytheon, NTE Silvania, National, Motorola, Maxim, Lithic Systems, Intersil, Harris, Fairchild, Exar ECG Phillips и множество других.

Зачастую номер серии от конкурентов содержит отсылку к оригинальной NE555. Встречается маркировки NE555N, НЕ555Р или им подобные. Российская КР1006ВИ1

Производится таймер и в России, с маркировкой микросхемы КР1006ВИ1 с биполярными транзисторами и КР1441ВИ1 по КМОП технологии. Национальный вариант немного отличается от классического 555 серии – в нем вход остановки обладает большим приоритетом, чем сигнал запуска.

Как сделать реле времени 555 своими руками

Одним из вариантов ознакомления с таймером 555 серии будет изготовление своими руками реле времени. Схема достаточно проста, считается классической и доступна к повторению специалистом любого уровня. Схема таймера отключения

Запуск производится нажатием тумблера SB1. Длительность подстраивается резистором R2. На представленной схеме среднее время работы находится в пределах 6 секунд. Для его увеличения, без изменения характеристик R2 повышают емкость C1.

Если требуется суточный цикл работы, то понадобится конденсатор на 1600 мкФ. Если устройство будет применяться в условиях, близких к реальности, – количество фарад меняют на более подходящее к нужному времени работы. Расчет производится согласно формуле: T=C1*R2, где C1 емкость соответствующего конденсатора на схеме, R2 среднее сопротивление мегаом подстроечного резистора.

Более точная калибровка времени действия будет устанавливаться в процессе использования переменным резистором R2.

Немного о нумерации используемых контактов микросхемы 555 серии, то есть ее распиновка:

  1. «Земля» (GND) – минус питания.
  2. «Запуск» (Trigger) – на контакт поступает импульс, начинающий работу таймера. Инициируется нажатием тумблера.
  3. «Выход» (Output) – пока таймер активен, на контакте генерируется исходящий сигнал. Его вольтаж равный Vпитания-1,7В, через ограничивающий резистор R3 позволяет открыть базу транзистора VT1. В свою очередь, полупроводниковый усилитель начинает пропускать напряжение на пусковое реле К1, которое уже коммутирует ток к потребителю. Диод VD1 в схеме предотвращает бросок паразитных токов в моменты активации.
  4. «Сброс» (Reset) – при подаче отрицательного сигнала таймер переводится в 0 и останавливается. Чтобы такого не произошло, в схеме сделан подвод положительного полюса питания через сопротивление к этому контакту.
  5. «Контроль» (Control Voltage) – для такого простого устройства, этот вход микросхемы соединяется массой через емкость. Подобная конструкция повышает помехоустойчивость всей сборки.
  6. «Остановка» (Threshold) – в схеме контакт просто присоединен к положительному полюсу питания. В более сложных системах, кратковременное его замыкание на минус остановит работу таймера.
  7. «Разряд» (Discharge) – контакт предназначен для соединения 555 микросхемы с задающей временный интервал емкостью.
  8. «Питание» (VCC) – плюс напряжения схемы.

Конструкции на интегральном таймере 555 - Каталог статей - Каталог статей

Путь в радиолюбительство начинается, как правило, с попытки сборки несложных схем. Если сразу же после сборки схема начинает подавать признаки жизни, - мигать, пищать, щелкать или разговаривать, то путь в радиолюбительство почти открыт. Насчет «разговаривать», скорее всего, получится не сразу, для этого придется прочитать немало книг, спаять и наладить некоторое количество схем, может быть, сжечь большую или маленькую кучу деталей (лучше маленькую).

А вот мигалки и пищалки получаются практически у всех и сразу. И лучшего элемента, чем интегральный таймер NE555 найти для этих опытов, просто не удастся. Для начала рассмотрим схемы генераторов, но перед этим обратимся к фирменной документации - DATA SHEET. Прежде всего, обратим внимание на графическое начертание таймера, которое показано на рисунке 1.

А на рисунке 2 показано изображение таймера из отечественного справочника. Здесь оно приведено просто для возможности сравнения обозначений сигналов у них и у нас, к тому же «наша» функциональная схема показана более подробно и понятно.

Далее показаны еще два рисунка, позаимствованные из даташита. Ну, просто, как рекомендации фирмы производителя.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Одновибратор на базе 555

На рисунке 3 изображена схема одновибратора. Нет, это не половинка мультивибратора, хотя сам он вырабатывать колебания не может. Ему требуется посторонняя помощь, пусть даже небольшая.

Рисунок 3. Схема одновибратора 

Логика действия одновибратора достаточно проста. На вход запуска 2 подается кратковременный импульс низкого уровня, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 получается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1*R*C. Если подставить в формулу R в омах, а C в фарадах, то время T получится в секундах. Соответственно при килоомах и микрофарадах результат будет в миллисекундах.

А на рисунке 4 показано, как сформировать запускающий импульс с помощью простой механической кнопки, хотя это вполне может быть полупроводниковый элемент, - микросхема или транзистор.

Рисунок 4.

В целом одновибратор (иногда называют моновибратор, а у бравых военных в ходу было слово кипп-реле) работает следующим образом. При нажатии на кнопку, импульс низкого уровня на выводе 2 приводит к тому, что на выходе таймера 3 устанавливается высокий уровень. Неспроста этот сигнал (вывод 2) в отечественных справочниках называется запуском.

Транзистор, соединенный с выводом 7 (DISCHARGE) в этом состоянии закрыт. Поэтому, ничто не мешает заряжаться времязадающему конденсатору C. Во времена кипп-реле, конечно, никаких 555 не было, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм работы был такой же.

Пока конденсатор заряжается, на выходе удерживается напряжение высокого уровня. Если в это время на вход 2 подать еще импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса таким образом уменьшить или увеличить нельзя, повторного запуска одновибратора не произойдет.

Другое дело, если подать импульс сброса (низкий уровень) на 4 вывод. На выходе 3 сразу же появится низкий уровень. Сигнал «сброс» имеет высший приоритет, и поэтому может быть подан в любой момент.

По мере заряда напряжение на конденсаторе возрастает, и, в конце концов, достигает уровня 2/3U. Как было рассказано в предыдущей статье, это есть уровень срабатывания, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, что является окончанием выходного импульса.

На выводе 3, появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор C. На этом формирование импульса заканчивается. Если после окончания выходного импульса, но не раньше, подать еще один запускающий импульс, то на выходе сформируется выходной, такой же, как и первый.

Конечно, для нормальной работы одновибратора запускающий импульс должен быть короче, чем импульс, формирующийся на выходе.

На рисунке 5 показан график работы одновибратора.

Рисунок 5. График работы одновибратора

Как можно использовать одновибратор?

Или как говаривал кот Матроскин: «А какая от этого одновибратора польза будет?» Можно ответить, что достаточно большая. Дело в том, что диапазон выдержек времени, который можно получить от этого одновибратора, может достигать не только несколько миллисекунд, но и доходить до нескольких часов. Все зависит от параметров времязадающей RC цепочки.

Вот, пожалуйста, почти готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или нехитрой тиристорной схемой, а в концах коридора поставить пару кнопок! Кнопку нажал, прошел коридор, и не надо заботиться о выключении лампочки. Все произойдет автоматически по окончании выдержки времени. Ну, это просто информация к размышлению. Освещение в длинном коридоре, конечно, не единственный вариант применения одновибратора.

Как проверить 555?

Проще всего спаять несложную схему, для этого почти не понадобится навесных деталей, если не считать таковыми единственный переменный резистор и светодиод для индикации состояния выхода.

У микросхемы следует соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, изменяемое переменным резистором. К выходу таймера можно подсоединить вольтметр или светодиод, конечно же, с ограничительным резистором.

Но можно ничего и не паять, более того, провести опыты даже при «наличии отсутствия» собственно микросхемы. Подобные исследования можно проделать с помощью программы – симулятора Multisim. Конечно, такое исследование очень примитивно, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой работы таймера 555. Результаты «лабораторной работы» показаны на рисунках 6, 7 и 8.

Рисунок 6.

На этом рисунке можно увидеть, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Около него можно рассмотреть надпись «Key = A», говорящую о том, что величину резистора можно изменять, нажимая клавишу A. Минимальный шаг регулировки 1%, вот только огорчает, что регулирование возможно лишь в сторону увеличения сопротивления, а уменьшение возможно только «мышкой».

На этом рисунке резистор «уведен» до самой «земли», напряжение на его движке близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). При таком положении движка на выходе таймера высокий уровень, поэтому выходной транзистор закрыт, и светодиод LED1 не светится, о чем говорят его белые стрелки.

На следующем рисунке показано, что напряжение несколько увеличилось.

Рисунок 7.

Но увеличение происходило не просто так, а с соблюдением некоторых границ, а, именно, порогов срабатывания компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если выразить в десятичных дробях в процентах будут 33,33… и 66,66… соответственно. Именно в процентах показана введенная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследования.

Так вот, на рисунке 6 показано, что резистор введен на 65%, а напряжение на нем 7,8В, что несколько меньше расчетных 8 вольт. При этом светодиод на выходе погашен, т.е. на выходе таймера до сих пор высокий уровень.

Рисунок 8.

Дальнейшее незначительное увеличение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (меньше не дают возможности программы) приводит к зажиганию светодиода LED1, что и показано на рисунке 8, - стрелочки возле светодиода приобрели красный оттенок. Такое поведение схемы говорит о том, что симулятор Multisim работает достаточно точно.

Если продолжить увеличивать напряжение на выводах 2 и 6, то никакого изменения на выходе таймера не произойдет.

Генераторы на таймере 555

Диапазон частот, генерируемый таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов времязадающей цепи.

Если не требуется строго прямоугольная форма сигнала, то можно сгенерировать частоту до нескольких мегагерц. Иногда такое вполне допускается, - форма не важна, но импульсы присутствуют. Чаще всего такая небрежность по поводу формы импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на фронт или спад импульса. Согласитесь, в этом случае «прямоугольность» импульса никакого значения не имеет.

Генератор импульсов формы меандр

Один из возможных вариантов генератора импульсов формы меандр показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема генераторов импульсов формы меандр

Временные диаграммы работы генератора показаны на рисунке 10.

Рисунок 10. Временные диаграммы работы генератора

Верхний график иллюстрирует сигнал на выходе (вывод 3) таймера. А на нижнем графике показано, как изменяется напряжение на времязадающем конденсаторе.

Все происходит точно так же, как уже было рассмотрено в схеме одновибратора показанной на рисунке 3, только не используется запускающий одиночный импульс на выводе 2.

Дело в том, что при включении схемы на конденсаторе C1 напряжение равно нулю, именно оно и переведет выход таймера в состояние высокого уровня, как показано на рисунке 10. Конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R1.

Напряжение на конденсаторе возрастает по экспоненте до тех пор, пока не достигнет порога верхнего порога срабатывания 2/3*U. В результате таймер переключается в нулевое состояние, поэтому конденсатор C1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3*U. По достижении этого порога на выходе таймера устанавливается высокий уровень и все начинается сначала. Формируется новый период колебаний.

Здесь следует обратить внимание на то, что конденсатор C1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Поэтому время заряда и разряда равны, а, следовательно, форма колебаний на выходе такого генератора близка к меандру.

Частота колебаний такого генератора описывается очень сложной формулой f = 0,722/(R1*C1). Если сопротивление резистора R1 при расчетах указать в Омах, а емкость конденсатора C1 в Фарадах, то частота получится в Герцах. Если же в этой формуле сопротивление будет выражено в килоомах (КОм), а емкость конденсатора в микрофарадах (мкФ) результат получится в килогерцах (КГц). Чтобы получился генератор с регулируемой частотой, то достаточно резистор R1 заменить переменным.

Генератор импульсов с регулируемой скважностью

Меандр, конечно, хорошо, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности импульсов. Именно так осуществляется регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока (ШИМ регуляторы), это которые с постоянным магнитом.

Меандром называют прямоугольные импульсы, у которых время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Такое название в электронику пришло из архитектуры, где меандром называют рисунок кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называют периодом импульса (T = t1 + t2).

Скважность и Duty cycle

Отношение периода импульса к его длительности S = T/t1 называется скважностью. Это величина безразмерная. У меандра этот показатель равен 2, поскольку t1 = t2 = 0,5*T. В англоязычной литературе вместо скважности чаще применяется обратная величина, - коэффициент заполнения (англ. Duty cycle) D = 1/S, выражается в процентах.

Если несколько усовершенствовать генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с регулируемой скважностью. Схема такого генератора показана на рисунке 11.

Рисунок 11.

В этой схеме заряд конденсатора C1 происходит по цепи R1, RP1, VD1. Когда напряжение на конденсаторе достигнет верхнего порога 2/3*U, таймер переключается в состояние низкого уровня и конденсатор C1 разряжается по цепи VD2, RP1, R1 до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до нижнего порога 1/3*U, после чего цикл повторяется.

Изменение положения движка RP1 дает возможность регулировать длительность заряда и разряда: если длительность заряда возрастает, то уменьшается время разряда. При этом период следования импульса остается неизменным, меняется только скважность, или коэффициент заполнения. Ну, это как кому удобней.

На основе таймера 555 можно сконструировать не только генераторы, но и еще много полезных устройств, о которых будет рассказано в следующей статье. Кстати, существуют программы – калькуляторы для расчета частоты генераторов на таймере 555, а в программе – симуляторе Multisim для этих целей есть специальная закладка.

Расчет мощности цепей

Пожалуйста, продолжайте читать ..... это выглядит долго, но это начальный уровень и легко

Я сделал много простых проектов, основанных на микроконтроллерах, но не учел мощность и требуемый ток (для работы схемы). Но теперь, когда я занимался своим другим проектом, т. Е. «Платой разработки микроконтроллеров 8051» на плате для тестирования, я обнаружил, что не все функциональные блоки (16x2LCD, max232 для последовательного порта, ADC0848, реле и т. Д.) Могут работать одновременно с одним и тем же источником питания, поскольку необходимого тока было недостаточно для их работы.

Поэтому, чтобы они работали, я добавил дополнительные материалы, и они работали совершенно идеально. Но теперь я знаю, что мне не хватало некоторых мощных и текущих вычислений, которые я должен был сделать, прежде чем паять их. Эти расчеты важны при разработке или создании любого коммерческого продукта, а также для экономии энергии в мире.

Поэтому я решил рассчитать мощность в простой 555 нестабильной схеме таймера. Нестабильный таймер 555, как показано

Vcc = 5 В, R1 = R2 = 1 кОм, C = 0,1 мкФ

Чтобы рассчитать потребляемую мощность, я мог бы непосредственно найти ее с помощью мультиметра, но я хочу рассчитать мощность теоретически на основе данных таблицы производителя.

Техническое описание NE555 здесь

Что я сделал?

Мы знаем, что сила это:

п = Я В = Я 2 R = V 2 р п знак равно я В знак равно я 2 р знак равно В 2 р

Так

  1. мощность на выводе триггера = максимальное напряжение на триггере * максимальный ток на триггере = 2,2 В (из таблицы) х 2 мкА (из таблицы) = 4,4 мкВт

  2. Выходная мощность = максимальное напряжение, время тока, протекающего через нагрузку. Допустим, выход подключен к светодиоду с резистором 1 кОм. Максимальное выходное напряжение при высоком = 3,3 В (из таблицы) и токе = 4,3 мА (например, когда светодиод подключен к выходу). Поэтому, когда конденсатор заряжается, выходной сигнал высокий, а когда он разряжается, выходной сигнал низкий. Максимальное выходное напряжение низкого напряжения = 0,4 В, поэтому я рассчитываю мощность на выходе в течение одного периода времени, а затем умножаю на любое время, когда я запускаю схему.

  3. мощность на выводе сброса: здесь мы предполагаем, что вывод сброса всегда подключен к Vcc = 5 В, поэтому максимальная мощность = максимальное напряжение * максимальный ток = 1 В x 0,4 мА = 0,4 мВт

  4. Мощность при управляющем напряжении = 0, поскольку она подключена к клемме конденсатора, другая клемма которой заземлена.

  5. Я не знаю, как рассчитать мощность, поступающую в Vcc контакт. Я знаю функциональную блок-схему, и я не думаю, что это так просто, как делитель напряжения, так как питание должно подаваться на операционный усилитель, триггер SR и т. Д.

  6. Рассеиваемая мощность в R1, R2 = (ток через R1 или R2 в квадрате) x (R1 + R2) во время зарядки и разрядки. Поскольку ток через эти резисторы варьируется, я подумал вычислить средний ток через зарядку и разрядку, а затем найти мощность, рассеиваемую за один промежуток времени, и затем суммировать рассеиваемую мощность за одну секунду.

  7. мощность на пороговом выводе будет незначительной, поскольку максимальный ток, протекающий на пороговый вывод, составляет 250 нА (из таблицы данных)

  8. Как рассчитать мощность на выводе

Теперь я хотел бы спросить

  1. Все ли мои значения взяты из таблицы данных для расчетов? Или я принял неправильные значения?

  2. Верны ли мои расчеты?

  3. Если предположить, что с вышеприведенным вопросом все в порядке, то как мне двигаться дальше ... это расчеты мощности с помощью микроконтроллеров и т. Д.

Заранее благодарим за то, что потратили ваше драгоценное время и со мной

Генератор на базе таймера NE555

Микросхема интегрального таймера 555 была разработана 44 года назад, в 1971 году и до сих пор популярна. Пожалуй, ещё ни одна микросхема так долго не служила людям. Чего только на ней не собирали, даже поговаривают, что номер 555 — это число вариантов её применения 🙂 Одно из классических применений 555 таймера — регулируемый генератор прямоугольных импульсов.
В этом обзоре будет описание генератора, конкретное применение будет в следующий раз.

Плату прислали запечатанной в антистатический пакетик, но микросхема очень дубовая и статикой её так просто не убить.

Качество монтажа нормальное, флюс не отмыт


Схема генератора стандартная для получения скважности импульсов ≤2

Даташит NE555

Красный светодиод подключен на выход генератора и при малой выходной частоте — мигает.
По китайской традиции, производитель забыл поставить ограничивающий резистор последовательно с верхним подстроечником. По спецификации, он должен быть не менее 1кОм, чтобы не перегружать внутренний ключ микросхемы, однако, реально схема работает и при меньшем сопротивлении — вплоть до 200 Ом, при котором происходит срыв генерации. Добавить ограничивающий резистор на плату затруднительно из-за особенности разводки печатной платы.
Диапазон рабочих частот выбирается установленной перемычной в одной из четырёх позиций
Частоты продавец указал неверно.

Реально измеренные частоты генератора при питающем напряжении 12В
1 — от 0,5Гц до 50Гц
2 — от 35Гц до 3,5kГц
3 — от 650Гц до 65кГц
4 — от 50кГц до 600кГц
On-Line расчёт цепей генератора (примерный)
Нижний резистор (по схеме) задаёт длительность паузы импульса, верхний резистор задаёт период следования импульсов.
Напряжение питания 4,5-16В, максимальная нагрузка на выходе — 200мА

Стабильность выходных импульсов на 2 и 3 диапазонах невысока из-за применения конденсаторов из сегнетоэлектрической керамики типа Y5V — частота сильно уползает не только при изменении температуры, но даже при изменении питающего напряжения (причём в разы). Рисовать графики не стал, просто поверьте на слово.
На остальных диапазонах стабильность импульсов приемлемая.

Вот что он выдаёт на 1 диапазоне
На максимальном сопротивлении подстроечников

В режиме меандр (верхний 300 Ом, нижний на максимуме)

В режиме максимальной частоты (верхний 300 Ом, нижний на минимум)

В режиме минимальной скважности импульсов (верхний подстроечник на максимуме, нижний на минимуме)

Для китайских производителей: добавьте ограничивающий резистор 300-390 Ом, замените керамический конденсатор 6,8мкФ на электролитический 2,2мкФ/50В, и замените конденсатор 0,1мкФ Y5V на более качественный 47нФ X5R (X7R)
Вот готовая доработанная схема

Себе генератор не переделывал, т. к. указанные недостатки для моего применения не критичны.

Вывод: полезность устройства выясняется, когда какая-либо Ваша самоделка потребует подать на неё импульсы 🙂
Продолжение следует…

NE555 Калькулятор переключателя задержки

Сделайте пожертвование, чтобы сохранить этот сайт ...

К Калькуляторы
Ламповым усилителям требуется некоторое время, чтобы нагреватели нагрелись, прежде чем ламповые начнут работать. проведение.В зависимости от типа трубки это может составлять от десятка секунд до минута.

Но обычно высоковольтное питание трубки включается одновременно с нагревателем. напряжение, часто подаваемое одним и тем же трансформатором. Это означает, что трубка сидит там до минуты при подаче высокого напряжения и отсутствии проводимости. Это может заметно уменьшить срок службы трубки.

Это усугубляется тем, что высокое напряжение в начальном, ненагруженном ситуация может иметь гораздо большее значение, чем при работающем усилителе.

Чтобы продлить срок службы лампы, устройство должно задерживать подачу высокого напряжения до трубчатые нагреватели прогрелись.

Ламповые усилители с ламповым выпрямителем не нуждаются в задержке, потому что ламповые усилители выпрямитель медленно нарастает высокое напряжение ...


Расчет времени задержки в секундах

Длительность выходного импульса t i определяется компонентами 1 рэнд и C 1 уточняется. На схеме выше становится ясно, в каких точках цепи и в каких государства в NE555 имеют влияние на время зарядки конденсатора.
Вы хотите установить длительность импульса t i , тогда вы устанавливаете сопротивление 1 рэнд потенциометр.Для приведенных здесь примерных значений лучше всего подходит потенциометр на 50 кОм или 100 кОм.

Формуляр:

Конденсатор C2 гарантирует, что цепь не будет колебаться. В частности, NE555 может легко попасть в неконтролируемое колебание без этого конденсатора. При работе в качестве стабильного мультивибратора это хуже всего. Причина в том, что на каждом переходном крае на выходе вывода 3 происходит переходный процесс по току. является генерируется на линии + VCC. Решением для NE555 является электролитический конденсатор емкостью не менее 10 мкФ, а в параллельно, керамический конденсатор 100 нФ между + VCC и GND в качестве резервного конденсатора как можно ближе к IC, насколько это возможно.Даже очень небольшие изменения напряжения до + VCC передаются в резисторную сеть. Этот приводит к кратковременным изменениям опорных напряжений. Следствием этого является беспокойство поведение. Особенно на высоких частотах. С конденсатором C2 работа становится более стабильный.

Что означает константа 1.1 в формуле для расчет в длительность импульса?

Процесс зарядки C 1 начинается с уровня GND (0 В) и заканчивается в верхний порог срабатывания (пороговое напряжение).Это относительное напряжение имеет значение 2/3 + V CC bzw. 67% по V CC (0,67 * + V CC ).
Напряжение срабатывания (67% от + V CC ) больше, чем напряжение из постоянная времени R T / C T (R T * С Т ) из 63% (0,63 * + V CC ).Вот почему R T / C T -Время постоянная, умноженная на коэффициент 1,1. Однако из-за неточности из в верхнее триггерное напряжение (из-за допусков внутренних резисторы), погрешность по времени составляет ± 10 процентов. Это означает, что настоящая фактор не 1.1. Он может варьироваться от 1,0 до 1,2 для разброса образца.
Поскольку коэффициент может варьироваться от 1,0 до 1,2, возьмите среднее значение 1,1 и игнорировать допуск в дальнейших расчетах.


Задержка переключатель (Standby Switch) действительно нужен? Подробнее о том, что происходит в прогрев трубок.

Другой Возможность создания схемы задержки от Elliott Sound Products.



Калькулятор таймера 555, Моностабильный калькулятор, Калькулятор Astable

Калькулятор таймера 555-Моностабильный калькулятор, Калькулятор Astable

Эта страница охватывает 555 таймер-калькулятор , включая моностабильный калькулятор и нестабильный калькулятор.В моностабильном режиме калькулятор таймера 555 вычисляет ширину импульса, а в нестабильном режиме калькулятор таймера 555 вычисляет частоту и период.

555 таймер-калькулятор | 555 таймер моностабильный калькулятор

Как уже упоминалось, этот моностабильный калькулятор с таймером 555 используется для расчета ширины импульса на основе входов R и C.

ПРИМЕР №1 Вычислитель таймера 555 в моностабильном режиме:
ВХОДЫ: R = 10 кОм, C = 47 мкФарад,
ВЫХОД: ширина выходного импульса, Tp = 0,517 с

Калькулятор таймера 555 в моностабильном режиме по формуле или уравнениям

Следующие уравнения или формулы используются для калькулятора таймера 555 в моностабильном режиме.


Длина выходного импульса или ширина импульса (Tp) = 1,1 * R * C
R и C показаны на рисунке.

555 таймер-калькулятор | 555 таймер нестабильный калькулятор

Как уже упоминалось, этот нестабильный калькулятор с таймером 555 используется для расчета частоты, периода, высокого и низкого времени на основе входов C, R1, R2.

ПРИМЕР № 2: Калькулятор таймера 555 в нестабильном режиме:
c1 = 100 мкФ, R1 = R2 = 10 кОм
t ВЫСОКИЙ = 1,386 сек, t НИЗКИЙ = 0.693 сек, Частота импульса = 0,481 Гц, период импульса = 2,079 сек. , Продолжительность включения = 66,67%

Калькулятор таймера 555 в нестабильном режиме по формуле или уравнениям

Следующие уравнения или формулы используются для калькулятора таймера 555 в нестабильном режиме.

t HIGH = 0,693 * C1 * (R1 + R2)
t LOW = 0,693 * C1 * R2
Частота импульсов = 1 / (t HIGH + t LOW )
Период импульсов = 1 / Частота импульсов
Рабочий цикл = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2)

Полезные конвертеры и калькуляторы

Ниже приведен список полезных конвертеров и калькуляторов .

Преобразователь

дБмВт в ватт
Калькулятор импеданса полосковой линии
Импеданс микрополосковой линии
Антенна G / T
Темп. к NF

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ

См. Закон Ома
См. Основные сведения об индукторе
См. Основные сведения о резисторе
См. Основные сведения о конденсаторе

Учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи


Поделиться страницей

Перевести страницу

555 Таймер-калькулятор

555 Таймер-калькулятор
Введите значения для R1, R2 и C и нажмите кнопку вычисления, чтобы решить для положительного временного интервала (T1) и отрицательного временного интервала (T2).Например, резистор 10 кОм (R1) и 100 кОм (R2) и конденсатор 0,1 мкФ будет производить выходные временные интервалы 7,62 мс положительный (T1) и 6,93 мс отрицательный (Т2). Частота будет около 70 Гц. R1 должно быть больше чем 1K и C должно быть больше, чем 0,0005 мкФ. Прокрутите страницу вниз, чтобы просмотреть основные 555 информации (распиновка и две основные схемы).
Положительный интервал времени (T1) = 0,693 * (R1 + R2) * C
Отрицательный интервал времени (T2) = 0,693 * R2 * C
Частота = 1.44 / ((R1 + R2 + R2) * C)

Таймер 555

Впервые представленный Signetics Corporation как SE555 / NE555 примерно в 1971 году.

Соединения и функции контактов: (основные схемы см. На схеме ниже)

Контакт 1 (Земля) - контакт заземления (или общий) является наиболее отрицательным потенциалом питания.
                    устройства, которое обычно подключается к общей цепи, когда
                    работает от положительного напряжения питания.Контакт 2 (триггер) - этот контакт является входом, который заставляет выход повышаться и начинаться.
                    временной цикл. Запуск происходит при перемещении триггерного входа
                    от напряжения выше 2/3 напряжения питания до напряжения ниже
                    1/3 предложения.  Например, при питании от источника 12 В триггер
                    входное напряжение должно начинаться с 8 вольт и снижаться до
                    напряжение ниже 4 вольт, чтобы начать отсчет времени.Действие
                    чувствительный к уровню, и напряжение срабатывания может двигаться очень медленно. К
                    Избегайте повторного срабатывания, напряжение срабатывания должно вернуться к значению
                    более 1/3 предложения до конца временного цикла в
                    моностабильный режим. Входной ток триггера составляет около 0,5 мкА.

Контакт 3 (выход) - выходной контакт 555 переходит на высокий уровень на 1,7 вольт меньше
                    чем напряжение питания в начале цикла отсчета времени.Выход
                    возвращается к низкому уровню около 0 в конце цикла. Максимум
                    ток на выходе на низком или высоком уровне
                    примерно 200 мА.

Контакт 4 (сброс): - Низкий логический уровень на этом контакте сбрасывает таймер и возвращает
                    выход в низкое состояние.  Обычно он подключается к + питанию.
                    линия, если не используется.

Контакт 5 (Control) - этот контакт позволяет изменять напряжение срабатывания и пороговое напряжение.
                    приложение внешнего напряжения.Когда таймер работает в
                    нестабильный или колебательный режим, этот вход может использоваться для изменения или
                    частотно модулируйте выход. Если не используется, рекомендуется
                    установка небольшого конденсатора от контакта 5 к земле, чтобы избежать
                    возможны ложные или беспорядочные срабатывания из-за шумовых воздействий.

Контакт 6 (порог) - контакт 6 используется для сброса защелки и перехода на низкий уровень на выходе.
                    Сброс происходит, когда напряжение на этом контакте переходит от напряжения
                    ниже 1/3 напряжения питания до напряжения выше 2/3 напряжения питания.Действие чувствительно к уровню и может двигаться медленно, как
                    триггерное напряжение. 

Контакт 7 (разряд) - этот контакт представляет собой выход с открытым коллектором, который находится в фазе с
                    основной выход на контакте 3 и имеет аналогичную способность понижения тока.

Контакт 8 (V +) - это положительный вывод напряжения питания микросхемы таймера 555.
                    Рабочий диапазон напряжения питания от +4,5 В (минимум) до +16
                    вольт (максимум).Контакты для 556, который является двойным таймером 555 (2 в одном корпусе), являются
показано в таблице ниже. Например, два выхода для двух таймеров модели 556:
на контактах 5 и 9, которые соответствуют выходному контакту 3 модуля 555.

                            555 556 таймер # 1 таймер # 2
            -------------------------------------------------- -----
              Земля 1 7 7
              Триггер 2 6 8
              Результат 3 5 9
              Сброс 4 4 10
              Контроль 5 3 11
              Порог 6 2 12
              Разряд 7 1 13
              + Мощность Vcc 8 14 14
            -------------------------------------------------- -----

На схемах ниже показаны две основные схемы таймера 555. 

Ниже приведено графическое изображение таймера 555, подключенного как светодиодный мигающий индикатор, и питается от аккумулятора на 9 вольт. Светодиод будет гореть во время T1 и выключен в течение времени T2.


Схема 555 ниже - это мигающий велосипедный фонарь, работающий от трех C или D ячеек (4,5 вольта). Две лампы фонарика будут попеременно мигать приблизительная продолжительность цикла 1,5 секунды. Используя резистор 4,7 кОм для R1 и 100 кОм резистор для R2 и 4.Конденсатор 7uF, временные интервалы для двух ламп составляют 341 миллисекунду (T1, верхний индикатор) и 326 миллисекунд (нижний индикатор T2). Лампы управляются транзисторами, чтобы обеспечить дополнительный ток сверх допустимого. Предел 200 мА таймера 555. 2N2905 PNP и 2N3053 NPN могут использоваться для лампы, требующие 500 мА или меньше. Для дополнительного тока используются TIP29 NPN и TIP30. PNP можно было использовать до 1 ампер. PR3 - это лампа для фонарика на 4,5 В, 500 мА. Два диода размещены последовательно с базой транзистора PNP так, чтобы нижняя лампа выключается, когда выход 555 становится высоким в течение времени T1 интервал. Высокий выходной уровень таймера 555 на 1,7 В ниже, чем у напряжение питания. Добавление двух диодов увеличивает необходимое прямое напряжение. для транзистора PNP примерно до 2,1 вольт, так что разница 1,7 вольт от питания к выходу недостаточно для включения транзистора. Ты можешь также используйте светодиод вместо двух диодов, как показано на нижней схеме.


40 Велосипедный светодиодный фонарь

Схема 555 ниже представляет собой мигающий велосипедный фонарь, работающий от четырех C, D или Элементы AA (6 вольт).Два набора из 20 светодиодов будут попеременно мигать примерно с 4,7 цикла в секунду с использованием показанных значений RC (4,7 К для R1, 150 К для R2 и 1 мкФ конденсатор). Временные интервалы для двух ламп составляют около 107 миллисекунд (T1, верхний Светодиоды) и 104 миллисекунды (нижние светодиоды T2). Два транзистора используются для обеспечения дополнительный ток сверх предела 200 мА таймера 555. Один светодиод размещены последовательно с базой PNP-транзистора так, чтобы нижние 20 светодиодов выключается, когда выход 555 становится высоким в течение интервала времени T1. Высота выходной уровень таймера 555 на 1,7 вольт меньше напряжения питания. Добавление светодиода увеличивает прямое напряжение, необходимое для транзистора PNP. примерно до 2,7 вольт, так что разница 1,7 вольт между питанием и выходом недостаточно для включения транзистора. На каждый светодиод подается ток около 20 мА. тока в сумме 220 мА. Схема должна работать с дополнительными До 40 светодиодов для каждой группы, или 81 всего. Схема тоже будет работать с меньшим количеством светодиодов, поэтому его можно собрать и протестировать всего с 5 светодиодами (две группы по два плюс одна) перед добавлением остальных.


Вернуться на первую страницу

Цепи таймера 555 и 556

Цепи таймера 555 и 556 Главная | Карта | Проекты | Строительство | Пайка | Исследование | Компоненты | 555 | Символы | FAQ | Ссылки
Входы | Выход | Astable | Рабочий цикл | Моностабильный | Edge-trigger | Бистабильный | Буфер

Следующая страница: Счетные схемы
См. Также: ИС (микросхемы) | Емкость | AC, DC и электрические сигналы

Введение

Пример обозначения схемы (вверху)

Фактическое расположение контактов (внизу)

8-контактный таймер 555 должен быть одним из самых полезных микросхем, когда-либо созданных, и он используется во многих проекты.С помощью всего лишь нескольких внешних компонентов его можно использовать для создания множества схем, а не все они связаны со временем!

Популярной версией является NE555, и она подходит в большинстве случаев, когда таймер 555 указан. 556 - это двойная версия 555, размещенная в 14-выводном корпусе. два таймера (A и B) используют одни и те же контакты источника питания. Принципиальные схемы на этой странице показывают 555, но все они могут быть адаптированы для использования половины 556.

Выпускаются маломощные версии 555, такие как ICM7555, но они должны быть только используются, когда указано (для увеличения срока службы батареи), поскольку их максимальный выходной ток составляет около 20 мА (при напряжении питания 9 В) слишком мало для многих стандартных цепей 555.ICM7555 имеет такое же расположение штифтов, что и у стандартного 555.

Обозначение схемы для 555 (и 556) представляет собой коробку с контактами, расположенными в соответствии со схемой. схема: например, 555 контакт 8 вверху для питания + Vs, выход 555 контакт 3 справа. Обычно используются только номера контактов, и на них не указывается их функция.

Модели 555 и 556 могут использоваться с напряжением питания (Vs) в диапазоне от 4,5 до 15 В (18 В абсолютного максимум).

Стандартные микросхемы 555 и 556 создают значительный сбой в питании при изменении их выхода. государственный. Это редко проблема в простых схемах без других микросхем, но в более сложных схемах. сглаживающий конденсатор (например, 100 мкФ) должен быть подключен к источникам питания + Vs и 0V. около 555 или 556.

Функции входных и выходных контактов кратко описаны ниже, и есть более полные объяснения. охватывающие различные схемы:

  • Astable - генерирует прямоугольную волну
  • Моностабильный - выдача одиночного импульса при срабатывании
  • Бистабильный - простая память, которая может быть установлена ​​и сброшена
  • Buffer - инвертирующий буфер (триггер Шмитта)
Таблицы данных доступны по адресу:

Входы 555/556

Триггерный вход: при < 1 / 3 Вс ('активный низкий') это делает выход высоким (+ Vs).Он контролирует разряд синхронизирующего конденсатора в нестабильной цепи. Он имеет высокое входное сопротивление> 2 МОм.

Пороговый вход: , когда> 2 / 3 Вс ('активный высокий') это делает выход низким (0 В) *. Он контролирует заряд синхронизирующего конденсатора в нестабильных и моностабильных цепях. Он имеет высокое входное сопротивление> 10 МОм.
* при условии, что вход триггера> 1 / 3 Вс, в противном случае вход триггера переопределит вход порога и будет удерживать выход на высоком уровне (+ Vs).

Вход сброса: , когда меньше 0,7 В («активный низкий»), это делает выход низким (0 В), переопределение других входов. Когда он не требуется, его следует подключить к + Vs. Он имеет входное сопротивление около 10 кОм.

Управляющий вход: может использоваться для регулировки порогового напряжения, которое устанавливается внутри быть 2 / 3 Вс. Обычно эта функция не требуется, и вход подключен к 0V с 0.Конденсатор 01 мкФ для устранения электрических помех. Его можно оставить неподключенным, если шум не является проблемой.

Разрядный штифт не является входом, но он указан здесь для удобства. Он подключен к 0 В, когда выход таймера низкий, и используется для разрядки таймера. конденсатор в нестабильных и моностабильных цепях.


Выход 555/556

Выход стандартной 555 или 556 может сток и источник до 200 мА.Это больше, чем у большинства микросхем, и этого достаточно для непосредственной поставки многих выходных преобразователей, в том числе светодиоды (с последовательно включенным резистором), слаботочные лампы, пьезопреобразователи, громкоговорители (с конденсатором последовательно), катушки реле (с диодной защитой) и некоторые двигатели (с диодом охрана). Выходное напряжение не совсем достигает 0 В и + В, особенно при большом ток течет.

Для переключения больших токов можно подключить транзистор.

Способность как потребителя, так и источника тока означает, что два устройства могут быть подключены к выход так, чтобы один был включен, когда выход низкий, а другой был включен, когда выход высокий.На верхней диаграмме показаны два подключенных таким образом светодиода. Это расположение используется в Проект «Железнодорожный переезд», чтобы красные светодиоды мигали попеременно.

Громкоговорители
Громкоговоритель (минимальное сопротивление 64) может быть подключен к выходу нестабильной цепи 555 или 556, но конденсатор (около 100 мкФ) должны быть подключены последовательно. Выходной сигнал эквивалентен установившемуся постоянному току около ½Vs в сочетании с прямоугольным сигналом переменного тока (аудио). Конденсатор блокирует постоянный ток, но позволяет переменному току проходить, как описано в разделе конденсаторной связи.

Пьезоэлектрические преобразователи могут быть подключены непосредственно к выходу и не требуют конденсатор последовательно.

Катушки реле и другие индуктивные нагрузки
Как и все микросхемы, 555 и 556 должны быть защищены от кратковременных скачков напряжения. возникает при отключении индуктивной нагрузки, такой как катушка реле. Стандарт должен быть подключен защитный диод «назад» через катушку реле, как показано на схеме.

Однако , 555 и 556 требуют подключения дополнительного диода . последовательно с катушкой, чтобы гарантировать, что небольшой «сбой» не может быть передан обратно в ИС.Без этого дополнительного диода моностабильные схемы могут повторно сработать, когда катушка выключен! Ток катушки проходит через дополнительный диод, поэтому он должен быть 1N4001 или аналогичный выпрямительный диод, способный пропускать ток, сигнальный диод типа 1N4148 обычно не подходит .


Начало страницы | Входы | Выход | Astable | Рабочий цикл | Моностабильный | Edge-trigger | Бистабильный | Буфер

555/556 Астабильный

555 нестабильный выход, прямоугольная волна
(Tm и Ts могут быть разными)
555 нестабильная схема
Нестабильная схема генерирует прямоугольную волну, это цифровая форма волны с резкими переходами. между низким (0 В) и высоким (+ Vs).Обратите внимание, что длительность низкого и высокого состояний может быть разные. Схема называется и стабильной, потому что она нестабильна ни в каком состоянии: выходной сигнал постоянно меняется между «низким» и «высоким».

Период времени (T) прямоугольной волны - это время одного полного цикла, но он Обычно лучше рассматривать частоту (f), которая представляет собой количество циклов в секунду.

T = 0,7 × (R1 + 2R2) × C1 и f = 1.4
(R1 + 2R2) × C1

T = период времени в секундах (с)
f = частота в герцах (Гц)
R1 = сопротивление в Ом ()
R2 = сопротивление в Ом ()
C1 = емкость в фарадах (Ф)

Временной период можно разделить на две части: T = Tm + Ts
Время метки (выход высокий): Tm = 0,7 × (R1 + R2) × C1
Пространство-время (низкий выходной сигнал): Ts = 0.7 × R2 × C1

Многие схемы требуют, чтобы Tm и Ts были почти равны; это достигается, если R2 намного больше, чем R1.

Для стандартной нестабильной схемы Tm не может быть меньше Ts, но это не слишком ограничивает, потому что выход может как потреблять, так и исток. Например, можно заставить светодиод кратковременно мигать длинные промежутки, подключив его (с его резистором) между + Vs и выходом. Таким образом горит светодиод во время Ts, поэтому короткие вспышки достигаются с R1 больше, чем R2, что делает Ts коротким, а Tm длинным.Если Tm должно быть меньше Ts, в схему можно добавить диод, как описано ниже. рабочий цикл ниже.

Выбор R1, R2 и C1
R1 и R2 должны быть в диапазоне 1k. до 1М. Лучше всего сначала выбрать C1, потому что конденсаторы доступны всего в нескольких номиналах.
  • Выберите C1 в соответствии с требуемым диапазоном частот (используйте таблицу в качестве руководства).
  • Выберите R2 , чтобы задать требуемую частоту (f).Предположим, что R1 намного меньше R2. (так что Tm и Ts почти равны), тогда вы можете использовать:
    R2 = 0,7
    f × C1
  • Выберите R1 , чтобы он составлял примерно одну десятую R2 (1k мин.) если только вы не хотите, чтобы время метки Tm было значительно больше пространственного времени Ts.
  • Если вы хотите использовать переменный резистор , лучше всего сделать его R2.
  • Если R1 переменный, он должен иметь постоянный резистор не менее 1к в серии
    (это не требуется для R2, ​​если он переменный).

Нестабильная работа
При высоком уровне на выходе (+ Vs) конденсатор C1 заряжается током, протекающим через R1 и R2. Пороговые и триггерные входы контролируют напряжение конденсатора, и когда оно достигает 2 / 3 Vs (пороговое напряжение) выход становится низким, и разрядный вывод подключается к 0 В.

Конденсатор теперь разряжается с током, протекающим через R2 в разрядный штырь. Когда напряжение падает до 1 / 3 Вс (напряжение запуска), выходной сигнал становится высоким. снова, и разрядный штырь отключается, позволяя конденсатору снова начать заряжаться.

Этот цикл повторяется непрерывно, если вход сброса не подключен к 0 В, что вызывает низкий уровень на выходе. при сбросе 0 В.

Нестабильный может использоваться для обеспечения тактового сигнала для таких схем, как счетчики.

Низкочастотный нестабильный (<10 Гц) может использоваться для включения и выключения светодиода, более частые вспышки слишком часты, чтобы их можно было отчетливо разглядеть. Вождение динамика или пьезо преобразователь с низкой частотой менее 20 Гц будет производить серию «щелчков». (по одному для каждого перехода от низкого к высокому уровню), и его можно использовать для создания простого метронома.

Звуковая частота нестабильная (от 20 Гц до 20 кГц) может использоваться для воспроизведения звука от громкоговоритель или пьезоэлектрический преобразователь.Звук подходит для гудков и гудков. Собственная (резонансная) частота большинства пьезопреобразователей составляет около 3 кГц, и это будет заставить их издавать особенно громкий звук.

Рабочий цикл
Рабочий цикл нестабильной схемы - это доля полного цикла, для которой выходной сигнал высокий (время отметки). Обычно указывается в процентах.

Для стандартной нестабильной схемы 555/556 время отметки (Tm) должно быть больше, чем пространство-время (Ts), поэтому скважность должна быть не менее 50%:

Рабочий цикл = ТМ = R1 + R2
Tm + Ts R1 + 2R2

555 нестабильная цепь с диодом на R2
Для достижения рабочего цикла менее 50% параллельно с R2 можно добавить диод, как показано на схеме.Это обходит R2 во время зарядная (отметка) часть цикла так, чтобы Tm зависела только от R1 и C1:

Tm = 0,7 × R1 × C1 (без учета 0,7 В на диоде)
Ts = 0,7 × R2 × C1 (без изменений)

Рабочий цикл с диодом = ТМ = R1
Tm + Ts R1 + R2

Используйте сигнальный диод, например 1N4148.


Примеры проектов с использованием нестабильного 555: Мигающий светодиод | Пустая сигнализация | Значок в форме сердца | "Случайный" флешер
Начало страницы | Входы | Выход | Astable | Рабочий цикл | Моностабильный | Edge-trigger | Бистабильный | Буфер

555/556 Моностабильный

555 моностабильный выход, одиночный импульс
555 моностабильный контур с ручным запуском
Моностабильная схема при срабатывании выдает один выходной импульс.Это называется mono стабильный, потому что он стабилен только в в одном состоянии : «output low». Состояние «высокий выход» является временным.

Длительность импульса называется периодом времени (T) и определяется резистор R1 и конденсатор C1:

период времени, T = 1,1 × R1 × C1

T = период времени в секундах (с)
R1 = сопротивление в Ом ()
C1 = емкость в фарадах (Ф)
Максимальный надежный период времени составляет около 10 минут.

Почему 1.1? Конденсатор заряжается до 2 / 3 = 67%, поэтому он немного длиннее постоянной времени (R1 × C1) - время, необходимое для зарядки до 63%.

  • Сначала выберите C1 (доступно относительно немного значений).
  • Выберите R1 , чтобы указать необходимый период времени. R1 должен быть в пределах 1k до 1 МОм, поэтому используйте постоянный резистор на не менее 1k последовательно, если R1 переменный.
  • Остерегайтесь , что значения электролитического конденсатора неточны, часто встречаются ошибки не менее 20%.
  • Остерегайтесь , что электролитические конденсаторы утекают заряд, что значительно увеличивает период времени. если вы используете резистор высокого номинала - используйте формулу как очень приблизительный ориентир!
    Например, проект таймера должен иметь максимальный период времени. 266 сек (около 4½ минут), но многие электролитические конденсаторы увеличивают это время примерно до 10 минут!

Моностабильный режим
Период синхронизации запускается (запускается), когда входной сигнал
триггера (555 контакт 2) меньше, чем 1 / 3 Vs, это делает выход высоким (+ Vs), и конденсатор C1 запускается заряжать через резистор R1.После начала периода времени дальнейшие импульсы запуска игнорируются.

Порог Вход (555 контакт 6) контролирует напряжение на C1, и когда оно достигает 2 / 3 Vs, период времени равен больше, и выход становится низким. При этом разряд (555 пин 7) есть подключен к 0В, разряжая конденсатор, готовый к следующему триггеру.

Сброс Вход (555 контакт 4) отменяет все другие входы, и отсчет времени может быть отменен. в любое время, подключив сброс к 0 В, это мгновенно понижает выходной сигнал и разряжает конденсатор.Если функция сброса не требуется, контакт сброса должен быть подключен к + Vs.

Сброс при включении или цепь запуска
Сброс при включении или триггер
Может быть полезно убедиться, что моностабильная схема сбрасывается или запускается автоматически, когда источник питания подключен или включен. Это достигается за счет использования конденсатора вместо (или в дополнение к) нажимному переключателю, как показано на схеме.

Конденсатору требуется короткое время для зарядки, кратковременно удерживая вход близким к 0 В, когда цепь включена. Переключатель может быть подключен параллельно конденсатору, если вручную операция тоже требуется.

Это расположение используется для триггера в проекте таймера.

Срабатывание по фронту
Схема запуска по фронту
Если вход триггера все еще меньше 1 / 3 Вс в конце периода времени выходной сигнал будет оставаться высоким до тех пор, пока триггер не станет больше 1 / 3 Vs.Этот Ситуация может возникнуть, если входной сигнал поступает от двухпозиционного переключателя или датчика.

Моностабильный можно сделать с запуском по фронту , реагируя только на изменений входного сигнала, путем подключения триггерного сигнала через конденсатор ко входу триггера. Конденсатор внезапно проходит изменяется (AC), но блокирует постоянный (DC) сигнал. Для получения дополнительной информации см. Страницу емкость. Схема срабатывает по отрицательному фронту, потому что она реагирует на внезапное падение входного сигнала.

Резистор между триггером (555 контакт 2) и + Vs обеспечивает нормальный высокий уровень триггера (+ Vs).


Примеры проектов, использующих моностабильный 555: Регулируемый таймер | Электронный замок | Светочувствительная сигнализация
Начало страницы | Входы | Выход | Astable | Рабочий цикл | Моностабильный | Edge-trigger | Бистабильный | Буфер

555/556 Бистабильный (триггер) - схема памяти

555 бистабильная схема
Схема называется стабильной bi , потому что она стабильна в двух состояниях : высоком уровне вывода и низком уровне вывода.Он также известен как «триггер».

Имеет два входа:

  • Триггер (555 контакт 2) устанавливает на выходе высокий уровень .
    Триггер - активный низкий уровень, он работает, когда < 1 / 3 Vs.
  • Reset (555 контакт 4) устанавливает на выходе низкий уровень .
    Сброс - это «активный низкий уровень», он сбрасывается при <0,7 В.
Цепи сброса по включению, триггера по включению и триггера по фронту могут использоваться, как описано выше для моностабильного.

Примеры проектов, использующих 555 бистаблей: Викторина | Модель железнодорожного сигнала


Начало страницы | Входы | Выход | Astable | Рабочий цикл | Моностабильный | Edge-trigger | Бистабильный | Буфер

555/556 Инвертирующий буфер (триггер Шмитта) или НЕ вентиль

555 инвертирующая буферная схема
(вентиль НЕ)
символ затвора НЕ
Вход буферной схемы имеет очень высокий импеданс (около 1 МОм). поэтому для него требуется всего несколько мкА, но выход может потреблять или отдавать до 200 мА.Это позволяет источнику сигнала с высоким сопротивлением (например, LDR) переключать выходной преобразователь с низким сопротивлением (например, лампу).

Это инвертирующий буфер или НЕ вентиль, потому что Логическое состояние выхода (низкий / высокий) является обратным состоянию входа:

  • Низкий входной сигнал (< 1 / 3 Vs) делает выходным высоким значением , + Vs
  • Входной высокий (> 2 / 3 Вс) делает выходным низким , 0 В
Когда входное напряжение находится в диапазоне от 1 / 3 до 2 / 3 Вс, выходное остается в нынешнем состоянии.Эта промежуточная область ввода представляет собой мертвое пространство, где нет ответа, свойство, называемое гистерезисом , похоже на люфт в механической связи. Этот тип схемы называется триггером Шмитта .

Если требуется высокая чувствительность, гистерезис является проблемой, но во многих схемах он полезен. имущество. Это дает входу высокую помехоустойчивость, потому что, как только на выходе схемы переключается на высокий или низкий уровень входного сигнала должен измениться как минимум на 1 / 3 Вс чтобы переключить выход обратно.


Начало страницы | Входы | Выход | Astable | Рабочий цикл | Моностабильный | Edge-trigger | Бистабильный | Буфер
Следующая страница: Счетные схемы | Изучение электроники

© Джон Хьюс 2007, Клуб электроники, www.kpsec.freeuk.com
Этот сайт был взломан с использованием ПРОБНОЙ версии WebWhacker. Это сообщение не появляется на лицензированной копии WebWhacker.

Проектирование 555 Astables

  • Изучив этот раздел, вы должны уметь:
  • • Рассчитайте значения R и C, чтобы получить нестабильную требуемую частоту.
  • • Изучите методы изменения рабочего цикла.
  • • Узнайте о методах уменьшения воздействия шума.

Рис. 4.4.1 Разработка нестабильного устройства 555 для создания этой волны

Разработка 555 нестабильных генераторов

Если требуется осциллятор определенной частоты и отношения метки к пространству (см. Рис. 4.4.1), метод будет заключаться в вычислении периодического времени на основе требуемой частоты и времени разряда и времени заряда с использованием формул для t D и t C , описанные в модуле «Осцилляторы» 4.3. Для этого потребуются некоторые детали компонентов.

Начиная с C1, подходящее значение можно принять из диаграммы на рис. 4.4.2, которая показывает, что для нестабильного устройства с частотой 1 кГц и, следовательно, для периода времени 1 мс будет достаточно конденсаторов от 1 нФ до 1 мкФ, в зависимости от того, какое из общих сопротивлений (обозначенных красными линиями) было выбрано.

Рис. 4.4.2 Поиск подходящих значений для C1

Производители

указывают максимальное общее сопротивление, которое может использоваться с их конкретным вариантом 555, и эти максимальные значения обычно составляют от 10 до 20 МОм, однако использование таких высоких значений может увеличить ошибку между расчетными и фактическими частотами, поэтому для многих применений Можно рекомендовать максимум 1 МОм.Минимальное значение общего сопротивления для комбинации R1 и R2 в значительной степени зависит от значения R1. Соединение R1 / R2 подключено к контакту 6 и контакту 2 входа триггера. Если значение R1 меньше примерно 1 кОм, существует опасность того, что вход триггера не сможет достичь достаточно низкого напряжения для запуска компаратора. 1, и поэтому колебания не могут быть.

Из этого можно предположить, что если R1 должно быть 1 кОм или выше, а R1 + R2 должно оставаться ниже 1 МОм; Конденсатор 10 нФ позволит рассчитать подходящее общее сопротивление около 100 кОм.

Пример

Рис. 4.4.3 Цепь 555 для 1 кГц


Отношение метки к пространству 2: 1

Рис. 4.4.4 Выход 1 кГц


Отношение метки к пространству 2: 1

Разработать нестабильный датчик 555 с частотой 1 кГц и отношением метки к пространству 2: 1.

Периодическое время T = 1 / f = 1/1000 = 1 мс

Время зарядки t C = 2 / 3T = 667 мкс

Время разряда t D = 1 / 3T = 333 мкс

Предполагая (из Рис. 4.4.1), будет использоваться конденсатор 10 нФ, который разряжается только через R2:

т D = 0.7 х R2 х C1

Перестановка формулы для нахождения R2 дает:

Во время зарядки C1 заряжается через R1 + R2, следовательно:

т C = 0,7 x (R1 + R2) x C1

Преобразование формулы для поиска (R1 + R2) дает:

Так как R1 = (R1 + R2) - R2, тогда:

R1 = 95,3 кОм - 47,6 кОм = 47,7 кОм

Выбор ближайшего предпочтительного значения для R1 и R2 дает значение 47 кОм для обоих резисторов.

Чтобы проверить, что два 47кОм дадут требуемую частоту 1 кГц, просто примените формулу частоты для нестабильного 555, используя рассчитанные значения:

Отношение метки к пространству

Базовая нестабильная конструкция 555, описанная выше, использует два синхронизирующих резистора при генерации прямоугольных импульсов.Во время периода высокого уровня (зарядки) синхронизирующий конденсатор (C1 на рис. 4.4.3) заряжается через R1 и R2, но при разрядке C1 используется только R2.

В этой базовой конфигурации сопротивление, используемое для отсчета времени высокого периода, всегда должно быть больше, чем сопротивление, используемое в течение низкого периода. Следовательно, высокий период волны всегда должен быть длиннее, чем период минимума. Отсюда следует, что базовая версия 555 astable производит прямоугольные волны, которые могут быть почти, но никогда не могут быть прямоугольными с соотношением пространства меток 1: 1.

Рабочий цикл

Рис. 4.4.5 Влияние рабочего цикла на уровень постоянного тока

Отношение метки к пространству прямоугольного или импульсного генератора часто называют рабочим циклом. Это более полезный термин, когда цель выходной волны - управлять каким-либо устройством, например двигателем. Это дает более полезное сравнение с мощностью, подаваемой на двигатель, чем описание отношения метки к пространству на выходе. При изменении рабочего цикла изменяется среднее напряжение постоянного тока или уровень постоянного тока на выходе, как показано на рис.4.4.5 и, следовательно, мощность, подаваемая для управления скоростью двигателя. Это также важно для управления устройствами вывода, такими как лампы, обогреватели и многие другие.

Рабочий цикл - это термин, который описывает процентную долю каждого цикла, занятую активным или высоким периодом. Например, прямоугольная волна с отношением метки к пространству 1: 1 имеет рабочий цикл 50%, поэтому высокий период занимает 50% от общего периода. В форме волны, иллюстрирующей отрицательные импульсы на рис. 4.4.5, рабочий цикл может составлять около 80%, в то время как в форме волны положительного импульса рабочий цикл может составлять около 20%.

50% рабочий цикл, нестабильный

Хотя основная форма нестабильного генератора 555 ограничивается производством выходного сигнала с рабочим циклом, который всегда превышает 50%, одним из больших преимуществ использования таймера 555 в качестве нестабильного генератора является легкость, с которой схема может быть модифицирован для увеличения рабочего цикла.

Рис. 4.4.6 Один к одному нестабильному соотношению метки к пространству

Если требуется полностью симметричная выходная волна (рабочий цикл 50%), альтернативным методом является использование схемы, показанной на рис.4.4.6. В этой конфигурации, показанной с использованием распиновки фактической микросхемы 555 IC, конденсатор синхронизации по-прежнему подключен к контактам 2 и 6, как в базовой нестабильной схеме, но теперь к выходу, контакту 3 подключен единственный резистор синхронизации.

Эксплуатация

Во время высокого периода формы сигнала C1 заряжается от высокого выхода через R1 до тех пор, пока напряжение на выводе 6 не достигнет 2 / 3Vcc и не запустит компаратор 1. Теперь выход становится низким, и C1 разряжается через R1, пока напряжение на выводе 2 не упадет до 1. / 3Vcc, когда компаратор 2 срабатывает и начинает новый период зарядки.Поскольку на рис. 4.4.6 для заряда и разряда используется только один резистор, время заряда и разряда теперь равно 0,7CR, что дает упрощенную формулу для приблизительной частоты колебаний.

Однако у этого решения есть некоторые недостатки для достижения 50% рабочего цикла. Удивительно, но схема не всегда может обеспечивать рабочий цикл 50%. Одна из причин этого заключается в том, что конструкция предполагает, что выход 555 изменяется между 0 В и Vcc, но на практике фактическое выходное напряжение в некоторой степени зависит от нагрузки, приложенной к выходу.Это обычное дело, например, что в 555 с питанием 9 В выходной сигнал может изменяться от 0 В до чуть более 8 В, а при различных сопротивлениях нагрузки эта разница между Vcc и выходным напряжением может снова меняться.

Точки запуска, в которых микросхема 555 IC переключает свой выход, составляют фиксированную пропорцию Vcc, потому что они питаются от трех внутренних резисторов между + Vcc и 0 В, но скорость, с которой заряжается конденсатор синхронизации в этой конструкции, теперь зависит, а не от Vcc как в базовой конструкции, но от выходного напряжения.Следовательно, различия во времени могут возникать из-за того, что напряжения на выходном выводе 3 и на Vcc не одинаковы, это может повлиять как на частоту, так и на отношение метки к пространству. Однако производительность можно улучшить несколькими способами, чтобы получить ряд полезных схем.

Управляющий вход 555

Вывод 5

из 555 - это вывод управления (Ctrl), который во многих приложениях служит только для развязки инвертирующего входа компаратора 1 внутри ИС, чтобы предотвратить шум, вызывающий неправильное срабатывание схемы.Однако этот вывод также может функционировать как полезный вход, позволяя контролировать частоту и рабочий цикл, когда 555 используется в нестабильном режиме.

Управляющий вход также подключен к цепи резисторов в ИС, которая управляет точками срабатывания 2/3 и 1/3 В постоянного тока схемы. Поэтому, подавая внешнее напряжение постоянного тока на контакт 5, внутренние точки запуска могут быть изменены, чтобы удлинить или сократить периоды заряда и разряда генерируемой волны. Измерение напряжения на выводе 5 обычно показывает напряжение 2/3 В постоянного тока, а приложение более высокого напряжения, чем это, увеличивает время периода заряда, поскольку конденсатор синхронизации должен теперь достичь этого более высокого напряжения, прежде чем компаратор 1 сработает.Следовательно, чем выше напряжение на выводе 5, тем дольше период заряда и ниже частота волны. Уменьшение напряжения на выводе 5 ниже его нормальных 2 / 3Vcc приведет к сокращению периода заряда и увеличению частоты.

Таким образом, вывод 5

обеспечивает метод изменения частоты колебаний путем подачи постоянного напряжения, и, поскольку вывод 5 все еще может быть эффективно развязан довольно большим конденсатором развязки, потенциометр для управления частотой может быть расположен на некотором расстоянии от осциллятор без проблемы внесения шума в схему.

Изменение рабочего цикла

Рис. 4.4.7 Контроль рабочего цикла с помощью Ctrl (вывод 5)

Рис. 4.4.8 Улучшенный контроль рабочего цикла

На рис. 4.4.7 показано, как простое управление рабочим циклом может быть реализовано в базовой нестабильной схеме 555 с помощью управляющего входа. Потенциометр VR1 используется для подачи переменного напряжения на контакт 5. Пределы изменения устанавливаются R1 и R2, так что управляющему напряжению не разрешается колебаться до + Vcc или до 0 В, что позволяет регулировать рабочий цикл в течение диапазон выше и ниже 50%.Одна из проблем с использованием управляющего штифта таким образом заключается в том, что он влияет как на рабочий цикл, так и на частоту одновременно.

Улучшенный контроль рабочего цикла

Схема, обеспечивающая регулируемый рабочий цикл с минимальным влиянием на частоту, показана на рис. 4.4.8. Это модифицированная версия схемы с коэффициентом заполнения 50%, показанной на рис. 4.4.6.

VR1, линейный потенциометр, обеспечивает непрерывно регулируемый рабочий цикл в диапазоне приблизительно от 35% до 75%, избегая использования управляющего входа, что позволяет регулировать рабочий цикл практически без влияния на частоту колебаний.

Две секции VR1 по обе стороны от ползунка, добавленные к R1 и R2, фактически обеспечивают два отдельных (и регулируемых) значения временного резистора. D1 проводит заряд в течение периода заряда C4, когда на выходе 3 высокий уровень, обеспечивая временное сопротивление, состоящее из R3, левой части VR1 и R1. Во время периода разряда вывод 3 находится в низком состоянии, поэтому D1 смещен в обратном направлении; D2 теперь обеспечивает путь разряда через R2, правую часть VR1 и R3.

Частота рассчитывается по той же формуле, что и для схемы с коэффициентом заполнения 50%, показанной на рис.4.4.6, хотя на это немного повлияет прямое сопротивление диодов:

Кроме того, в этой схеме R теперь состоит из R3 + половина VR1 + R2 (или R1, что имеет то же значение). Частоты от долей 1 Гц до многих десятков кГц могут быть получены из рисунка 4.4.8 путем использования различных комбинаций значений конденсатора синхронизации C4 и резисторов синхронизации R1, R2 и R3. Чтобы получить соотношение пространства меток 1: 1 с VR1 в его центральном положении, значения R1 и R2 должны оставаться равными.

На рис. 4.4.9 показана схема на рис. 4.4.8, построенная на макетной плате.

Рис. 4.4.9 Астабильный 555 с контролем рабочего цикла

555 Основные сведения о таймере - нестабильный режим

Это третья часть серии статей о таймере 555. В части 1 более подробно рассказывается о выводах и функциях микросхемы, так что вы можете начать с этого, если еще не читали: 555 Timer Basics - Monostable Mode.

Астабильный режим таймера 555

Нестабильный режим - это то, о чем думает большинство людей, когда речь идет о таймере 555.Часто, когда вы видите проект с мигающими светодиодами, это означает, что таймер 555 работает. Но есть и много других интересных приложений. Например, он также может генерировать частоты для воспроизведения звука, когда выход подключен к динамику. Его даже можно использовать как простой аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

БОНУС: я сделал краткое руководство для этого руководства, которое вы можете загрузить и вернуться к нему позже, если не можете настроить его прямо сейчас. Он включает в себя все схемы подключения и инструкции, необходимые для начала работы.

В нестабильном режиме таймер 555 действует как генератор, генерирующий прямоугольный сигнал. Частоту волны можно регулировать, изменяя номиналы двух резисторов и конденсатора, подключенного к микросхеме. Приведенные ниже формулы расскажут вам длительность циклов включения и выключения выхода с разными резисторами и конденсаторами:

С помощью этого уравнения вы можете видеть, что увеличение значений C1 или R2 увеличит как время, в течение которого выход остается включенным, так и время, в течение которого он остается выключенным.Увеличение значения R1 только продлит время, в течение которого выход остается включенным.

Как работает нестабильный режим

  • Контакт 2 - триггер : Включает выход, когда подаваемое на него напряжение падает ниже 1/3 Vcc
  • Контакт 6 - Порог : Отключает выход, когда подаваемое на него напряжение превышает 2/3 В постоянного тока.
  • Контакт 7 - Разряд : Когда выходное напряжение низкое, он разряжает C1 на землю.

В нестабильном режиме выход постоянно включается и выключается.На схеме выше обратите внимание, что контакт порогового значения и контакт триггера подключены к C1. Это делает напряжение одинаковым на контакте триггера, пороговом контакте и C1.

В начале цикла включения / выключения низкое напряжение на C1, контакте триггера и пороговом контакте. Когда напряжение на контакте триггера низкое, выход включен, а контакт разряда выключен. Поскольку разрядный вывод выключен, ток может протекать через резисторы R1 и R2, заряжая конденсатор C1.

Как только C1 заряжается до 2/3 Vcc, выход отключается пороговым контактом.Когда выход отключается, включается разрядный штифт. Это позволяет заряду, накопленному на конденсаторе C1, стекать на землю.

Как только напряжение на C1 упадет до 1/3 Vcc, триггерный вывод отключает разрядный вывод, так что C1 может снова начать зарядку.

A Цепь мигающего светодиода

Чтобы наблюдать за таймером 555 в нестабильном режиме, давайте построим схему, которая использует колебательный выход таймера 555 для включения и выключения светодиода:

  • R1: 4.Резистор 7 кОм
  • R2: резистор 4,7 кОм
  • R3: резистор 1 кОм
  • C1: конденсатор 100 мкФ

Значения R1, R2 и C1 влияют на скорость мигания. Большие значения заставят светодиод мигать медленнее, а меньшие значения заставят светодиод мигать быстрее. Резистор R3 предназначен только для ограничения тока светодиода, чтобы он не перегорел. Если вы хотите настроить мигание на определенную скорость, вы можете использовать формулу, приведенную в начале этой статьи, для расчета необходимого сопротивления или емкости.

Мигающий светодиод, управляемый потенциометром

Простой способ наблюдать влияние сопротивления на скорость мигания - использовать потенциометр 10 кОм для R2:

  • R1: резистор 4,7 кОм
  • R2: потенциометр 10 кОм
  • R3: резистор 1 кОм
  • C1: конденсатор 100 мкФ

Регулировка потенциометра изменит частоту мигания светодиода.

Мигающий светодиод, управляемый фоторезистором

Вместо того, чтобы использовать потенциометр для контроля частоты мигания, попробуйте подключить фоторезистор:

  • R1: 4.Резистор 7 кОм
  • R2: Фоторезистор
  • R3: резистор 1 кОм
  • C1: конденсатор 100 мкФ

Сопротивление фоторезистора уменьшается по мере того, как на него попадает больше света, поэтому светодиод будет мигать быстрее при воздействии большего количества света.

Если вы хотите узнать больше о таймере 555, прочтите книгу «Таймер, операционный усилитель и оптоэлектронные схемы и проекты», том. 1 Автор Forrest Mims - отличный ресурс, который стоит иметь на своей скамейке запасных. В книге много информации о таймере 555, операционных усилителях и других ИС.

Вы можете посмотреть, как работает каждая из схем в этом руководстве, в этом видео:

Если у вас есть какие-либо вопросы или проблемы с этим проектом, оставьте комментарий ниже, и я постараюсь ответить на него как можно скорее ... И не забудьте подписаться, чтобы быть в курсе наших последних статей!


LTspice 555 Справка по расчету рабочего цикла таймера

  Версия 4
ЛИСТ 1 1584 680
ПРОВОД -16-384-320-384
ПРОВОД 48-384-16-384
ПРОВОД 208-384 48-384
ПРОВОД -320-352-320-384
ПРОВОД 48-352 48-384
ПРОВОД 208-352 208-384
ПРОВОД 48-272 48-288
ПРОВОД 208-240 208-272
ПРОВОД -320-208-320-272
ПРОВОД -224-208-320-208
ПРОВОД -160-208-224-208
ПРОВОД -320-144-320-208
ПРОВОД -160-144 -160-208
ПРОВОД -320-16-320-80
ПРОВОД -160-16-160-80
ПРОВОД 128 96 80 96
ПРОВОД 512 96 352 96
ПРОВОД 80112 80 96
ПРОВОД -320160-320 64
ПРОВОД -224 160-320 160
ПРОВОД -160 160 -160 64
ПРОВОД -160 160-224 160
ПРОВОД 128 160-160 160
ПРОВОД 528 160 352 160
ПРОВОД 576 160 528 160
ПРОВОД -320208-320160
ПРОВОД 128 224 -112 224
ПРОВОД 544 224 352 224
ПРОВОД 576 224 544 224
ПРОВОД -112256-112 224
ПРОВОД 128 288 64 288
ПРОВОД 448 288 352 288
ПРОВОД -320 304-320 272
ПРОВОД 448 304 448 288
ПРОВОД -112 368 -112 336
ПРОВОД 448 400 448 368
ПРОВОД -112 480 -112 432
ФЛАГ 80 112 0
ФЛАГ 208-240 0
ФЛАГ 544 224 ТРИГ
ФЛАГ -320 304 0
ФЛАГ -16-384 VCC
ФЛАГ -224 160 ТРИГ
ФЛАГ 64 288 VCC
ФЛАГ 448 400 0
ФЛАГ 528 160 Выгрузка
ФЛАГ 48-272 0
ФЛАГ -112 480 0
ФЛАГ 512 96 VCC
ФЛАГ -224-208 Разряд
СИМВОЛ Разное \ NE555 240192 R0
SYMATTR InstName U1
СИМВОЛ напряжение 208-368 R0
ОКНО 0 42 37 Слева 2
ОКНО 3 45 65 Левое 2
ОКНО 123 0 0 Влево 0
ОКНО 39 0 0 Влево 0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Значение 5
СИМВОЛ res -336-368 R0
ОКНО 0 37 54 Левое 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Значение 1K
SYMATTR SpiceLine tol = 0.1
СИМВОЛ диод -336-144 R0
ОКНО 0 36 34 Слева 2
ОКНО 3 31 61 Левое 2
SYMATTR InstName D2
SYMATTR Значение 1N4148
СИМВОЛ polcap -336208 R0
ОКНО 0 40 22 Слева 2
ОКНО 3 39 44 Левое 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Значение 22µ
SYMATTR Описание Конденсатор
SYMATTR Тип крышки
SYMATTR SpiceLine V = 2 Irms = 3 Rser = 0,015 Lser = 0
СИМВОЛ res -336-32 R0
ОКНО 0 36 55 Слева 2
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Значение 330K
SYMATTR SpiceLine tol = 0,1
СИМВОЛ res -176-32 R0
ОКНО 0 36 54 Левое 2
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Значение 660 тыс.
SYMATTR SpiceLine tol = 0.1
СИМВОЛ диод -144-80 R180
ОКНО 0-45 37 Левое 2
ОКНО 3-96 15 Левое 2
SYMATTR InstName D3
SYMATTR Значение 1N4148
Колпачок SYMBOL 432304 R0
ОКНО 0 41 21 Левое 2
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Значение 0,01 мкФ
СИМВОЛ polcap 32-352 R0
ОКНО 0 39 25 Слева 2
ОКНО 3 38 49 Левое 2
SYMATTR InstName C3
SYMATTR Значение 15µ
SYMATTR Описание Конденсатор
SYMATTR Тип крышки
SYMATTR SpiceLine V = 63 Irms = 1,28323 Rser = 0,15 Lser = 0 mfg = "KEMET" pn = "T521X156M063ATE150" type = "Tantalum"
СИМВОЛ res -128 240 R0
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Значение 1k
СИМВОЛ СВЕТОДИОД -128 368 R0
ОКНО 0 84 37 Левое 2
ОКНО 3 76 61 Левое 2
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Значение NSPW500BS
ТЕКСТ 164 376 Слева 2!.
					
				

0 comments on “Расчет ne555: Онлайн калькулятор расчета параметров 555 таймера

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *