Приликом развоја електронских уређаја, често постаје неопходно да се генеришу импулси задате дужине или да се генерише правоугаони сигнал са датом фреквенцијом и одређеним односом дужине до паузе. Искусном дизајнеру неће бити тешко да дизајнира такав уређај на одвојеним дигиталним елементима, али је погодније користити специјализовано микроколо за ову сврху.
Садржај
Шта је НЕ555 чип и где се може користити
НЕ555 чип је развијен 70-их година прошлог века и још увек је веома популаран међу професионалцима и аматерима. То је тајмер затворен у кућиште са 8 пинова.Доступан у ДИП или различитим верзијама за површинску монтажу (СМД).
Микроколо садржи два компаратора - горњи и доњи. На њиховим улазима се формира референтни напон, једнак 2/3 и 1/3 напона напајања. Разделник формирају отпорници отпор 5 кОхм. Компаратори контролишу РС флип-флоп. На његов излаз су прикључени бафер појачало и транзисторски прекидач. Сваки компаратор има један слободан улаз, служи за напајање екстерних контролних сигнала. Горњи компаратор се активира када се појави висок ниво и пребацује излаз микрокола на ниски ниво. Доњи „чувар“ снижава напон испод 1/3 ВЦЦ и поставља излаз тајмера на логичку јединицу.
Главне карактеристике чипа НЕ555
Карактеристике тајмера различитих произвођача могу се разликовати у малим границама, али нико нема фундаментална одступања (осим микрокола непознатог порекла, од њих можете очекивати било шта):
- Напон напајања је стандардно назначен од +5 до +15 В, иако листови са подацима садрже границе од 4,5 ... 18 В.
- Излазна струја је 200 мА.
- Излазни напон је максимално ВЦЦ минус 1,6 В, али не мањи од 2 В са напоном напајања од 5 В.
- Потрошња струје на 5 В није већа од 5 мА, на 15 В - до 13 мА.
- Грешка у формирању трајања импулса није већа од 2,25%.
- Максимална радна фреквенција је 500 кХз.
Сви параметри су наведени за температуру околине од +25 °Ц.
Локација и намена пинова
Излази тајмера су распоређени стандардно, без обзира на дизајн кућишта - у растућем редоследу од тастера у смеру супротном од казаљке на сату (гледано одозго), од 1 до 8. Сваки излаз има своју сврху:
- ГНД – заједничка жица за напајање уређаја.
- ТРИГ - када се примени низак ниво, покреће други (по шеми нижи) компаратор, на његовом излазу се појављује логичка јединица која поставља унутрашњи РС флип-флоп на 0. На њега је прикључено екстерно временско РЦ коло. Има предност над ТХР.
- ОУТ - излаз. Висок ниво сигнала је нешто нижи од напона напајања, низак ниво је 0,25 В.
- РЕСЕТОВАЊЕ - ресетовање. Без обзира на сигнале на другим улазима, ако је низак ниво, он ресетује излаз на 0 и онемогућава тајмер.
- ЦТРЛ - менаџмент. Увек има ниво 2/3 напона шине за напајање. Овде можете применити екстерни сигнал и модулирати излаз са њим.
- ТХР - када се појави висок ниво (више од 2/3 напајања), први (горњи према шеми) окидач се поставља на 1 и унутрашњи РС флип-флоп прелази у стање логичке јединице.
- ДИС - пражњење кондензатора за подешавање времена. Када се на излазу појави окидач високог нивоа, унутрашњи транзистор се отвара, долази до брзог пражњења. Тајмер је спреман за следећи циклус рада.
- ВЦЦ - Излазна снага. Може се напајати напоном од 5 до 15 В.
Опис режима рада НЕ555 чипа
Иако архитектура тајмера дозвољава да се користи у различитим режимима, постоје три типична режима рада за НЕ555.
Један вибратор (мултивибратор у стању приправности)
Почетни положај:
- улаз 2 високог логичког нивоа;
- на улазима Р и С окидача - нуле;
- излаз окидача - 1;
- транзистор кола за пражњење је отворен, кондензатор Ц је ранжиран;
- излаз 3 је ниво 0.
Када се на улазу 2 појави нулти ниво, доњи компаратор прелази на 1, окрећући окидач на 0. Висок ниво се појављује на излазу микрокола.У исто време, транзистор се затвара, престајући да ранжира кондензатор. Почиње да се пуни преко отпорника Р. Чим напон на њему достигне 2/3 ВЦЦ, горњи компаратор ће радити, враћати окидач на 1, а излаз тајмера на 0. Транзистор ће се укључити и испразнити капацитивност . Тако ће се на излазу формирати позитиван импулс чији је почетак одређен спољним сигналом на улазу 2, а завршетак зависи од времена пуњења кондензатора које се израчунава по формули т=1,1⋅Р⋅ Ц.
мултивибратор
Када се примени напајање, кондензатор се празни, на улазу 2 (и 6) логичка 0, на излазу тајмера 1 (овај процес је описан у претходном одељку). Након пуњења капацитивности кроз Р1 и Р2 до нивоа од 2/3 ВЦЦ, високи ниво на улазу 6 ће окренути излаз 3 на нулу, а транзистор за пражњење ће се укључити. Али кондензатор се неће испразнити директно, већ кроз Р2. Као резултат тога, коло ће доћи у првобитни положај, а циклус ће се понављати изнова и изнова. Из описа процеса се види да је време пуњења одређено збиром отпора Р1, Р2 и капацитивности кондензатора, а време пражњења је постављено помоћу Р1 и Ц. можете ставити променљиве отпорнике и брзо контролисати фреквенцију и радни циклус импулса. Формуле за израчунавање:
- трајање импулса т1=0,693⋅(Р1+Р2)⋅Ц;
- трајање паузе т2=0,693⋅Р2⋅Ц;
- брзина понављања импулса ф=1/(0,693(Р1+2⋅Р2)⋅Ц.
Време паузе не може премашити време пулса. Да би се заобишло ово ограничење, кола пражњења и пуњења су раздвојени укључивањем диоде у коло (катода на пин 6, анода на пин 7).
Сцхмитт окидач
На 555 чипу можете направити Сцхмитт окидач.Овај уређај претвара сигнал који се споро мења (синусоида, тестера, итд.) у квадратни талас. Овде се не користе временска кола, сигнал се доводи до улаза 2 и 6, међусобно повезаних. Када се достигне праг од 2/3 ВЦЦ, излазни напон нагло прелази на 1, када падне на ниво од 1/3, такође се нагло смањује на нулу. Зона нејасноће је 1/3 напона напајања.
Предности и мане
Главна предност НЕ555 чипа је његова једноставност употребе - за изградњу кола довољно је мало везивање, што се добро подвргне прорачуну. Истовремено, цена уређаја је ниска.
Главни недостатак тајмера је изражена зависност трајања импулса од напона напајања. То је због чињенице да се кондензатор у кругу са једним вибратором или мултивибратором пуни кроз отпорник (или кроз два), а горњи терминал отпорника је повезан на сабирницу напајања. Струју кроз отпор формира напон ВЦЦ - што је већи, то је већа струја, брже ће се пунити кондензатор, што ће компаратор раније радити, то ће бити краћи генерисани временски интервал. Из неког непознатог разлога, овај тренутак није у техничкој документацији, али је добро познат програмерима.
Још један недостатак тајмера је тај што се гранични напони компаратора формирају од унутрашњих разделника и не могу се подесити. Ово ограничава могућности примене НЕ555.
И још једна непријатна карактеристика. У вези са пусх-пулл шемом за конструисање излазног степена, у тренутку пребацивања (када је горњи транзистор већ отворен, а доњи још није затворен, или обрнуто) постоји пролазни струјни импулс. Његово трајање је кратко, али доводи до додатног загревања микрокола и ствара сметње у струјним круговима.
Који су аналози
Током постојања тајмера развијен је и пуштен велики број клонова. Производе их различите компаније, али сви у називу садрже број 555. Међу фабрикама које производе аналоге, постоје и популарни произвођачи електронских компоненти и непознати произвођачи из југоисточне Азије. Ако први дају декларисане параметре, онда од другог не треба очекивати гаранције. Одступања од декларисаних карактеристика могу бити велика.
У СССР-у је развијен сличан тајмер КР1006ВИ1. Његова функционалност је потпуно иста као оригинал, са једним изузетком: његов излаз 2 има предност над излазом 6 (а не обрнуто, као НЕ555). Ово се мора узети у обзир приликом дизајнирања шема. И још нешто: КР индекс значи да се микроколо производи само у пакету ДИП8.
Примери практичне употребе
Опсег практичне примене тајмера је широк, у оквиру овог прегледа неће бити могуће у потпуности покрити ову тему. Али најчешћи примери вреди размотрити.
У режиму једног вибратора на неколико микрокола, могуће је изградити кодну браву са временским ограничењем за бирање кода. Други начин је да се користи као сигнални уређај за достизање граничног нивоа (осветљеност, ниво пуњења резервоара, итд.) у комбинацији са различитим сензорима.
У режиму мултивибратора (астабилни режим), тајмер налази најширу примену. На неколико тајмера можете изградити прекидач за вијенац са одвојеном регулацијом фреквенције трептања, времена и времена паузе.Могуће је користити НЕ555 као основу за временски релеј и формирати време укључивања потрошача од 1 до 25 секунди. Можете направити метроном за музичара. Ово је најчешће коришћени режим чипа и немогуће је описати све апликације.
Као Сцхмитт окидач, тајмер се користи ретко. Али у бистабилном режиму без елемената за подешавање фреквенције, НЕ555 се користи као дебоунцер или прекидач са два дугмета у старт-стоп режиму. У ствари, користи се само уграђени РС флип-флоп. Такође је познато да се прави ПВМ контролер на основу тајмера.
Постоје колекције кола које описују различите примене тајмера НЕ555. Они описују хиљаде начина коришћења чипа. Али чак и ово можда неће бити довољно за радознали ум дизајнера, и он ће наћи додатну употребу тајмера која још нигде није описана. Могућности које су поставили програмери микрокола то дозвољавају.
Слични чланци:
