Postitus selgitab, kuidas IC 555 töötab, selle põhilisi üksikasju ja seda, kuidas IC-d konfigureerida selle standardsetes või populaarsetes astable, bistable ja monostable circuit režiimides. Postitus kirjeldab ka erinevaid valemeid IC 555 parameetrite arvutamiseks.
Sissejuhatus
Meie hobimaailm oleks ilma IC 555-ga vähem huvitav. See oleks üks meie esimesi elektroonikas kasutatavaid IC-sid. Selles artiklis vaatleme IC555 ajalugu, nende kolme töörežiimi ja mõningaid nende spetsifikatsioone.
IC 555 võeti kasutusele 1971. aastal firma nimega “Signetics”, mille kujundas Hans R. Camenzind. Hinnanguliselt toodetakse igal aastal umbes 1 miljard IC 555. See on üks IC 555 iga 7 inimese kohta maailmas.
Firma Signetics omanik on Philips Semiconductor. Kui vaatame IC 555 sisemist plokkskeemi, leiame kolm 5K oomi takistit, mis on ajastusteguri otsustamiseks järjestikku ühendatud, nii et ilmselt nii sai seade oma nime IC 555 taimer. Mõnes hüpoteesis väidetakse siiski, et nime valikul pole seost IC sisekomponentidega, see valiti meelevaldselt.
Kuidas IC 555 töötab
Standardne IC555 koosneb 25 transistorist, 15 takistist ja kahest dioodist, mis on integreeritud ränivormi. IC-l on saadaval kaks versiooni, nimelt sõjaväe- ja tsiviilajastuse 555 taimer.
NE555 on tsiviilklassi IC ja töötemperatuuri vahemik on 0 kuni +70 kraadi Celsiuse järgi. SE555 on sõjaväe klassi IC ja töötemperatuuri vahemik on -55 kuni +125 kraadi Celsiuse järgi.
Leiate ka CMOS-versioon taimerist, mis on tuntud kui 7555 ja TLC555 need tarbivad vähem energiat kui standard 555 ja töötavad vähem kui 5 V.
CMOS-i versioonitaimerid koosnevad pigem MOSFET-ist kui bipolaarsest transistorist, mis on tõhus ja tarbib vähem energiat.
IC 555 tihvt ja töö üksikasjad:
- 1. tihvt : Maandus või 0 V: see on IC negatiivne toitetapp
- 2. tihvt : Päästik või sisend: selle sisendtapi negatiivne hetkeline päästik põhjustab väljundnõela 3 HIGH. See juhtub ajastuskondensaatori kiire tühjenemisega allpool 1/3 toitepinge alumist künnist. Kondensaator laadib seejärel aeglaselt ajastustakisti kaudu ja kui see tõuseb üle 2/3-st toitetasemest, muutub tihvt 3 jälle madalaks. Selle sisse / välja lülitamise teeb sisemine PLÄTU etapp.
- 3. tihvt : Väljund: väljund reageerib sisendnõeltele kas kõrgele või madalale minnes või ON / OFF võnkumisel
- 4. tihvt : Lähtesta: see on lähtestusnõel, mis on alati ühendatud positiivse toiteallikaga normaalse IC töö jaoks. Maandatuna lähtestab IC väljundi hetkeseisundisse ja kui see on püsivalt maaga ühendatud, hoiab IC toimingud keelatud.
- 5. tihvt : Juhtimine: Sellele tihvtile saab rakendada välist muutuvat alalisvoolu potentsiaali, et juhtida või moduleerida pin3 impulsi laiust ja genereerida kontrollitud PWM.
- 6. tihvt : Lävi: see on künnistapp, mis põhjustab väljundi LOW (0V) liikumise kohe, kui ajastuskondensaatori laeng jõuab ülemise 2/3 pinge künniseni.
- Pin 7 : Tühjendamine: see on sisemise klapiga juhitav tühjendustihvt, mis sunnib ajastuskondensaatorit tühjenema niipea, kui see on jõudnud 2/3-le toitepinge lävitasemele.
- 8. tihvt : Vcc: see on positiivne toiteallikas vahemikus 5 V kuni 15 V.
3 taimeri režiimi:
- Bistabiilne või Schmitti päästik
- Monostabiilne või üks lask
- Astabiilne
Bistable režiim:
Kui IC555 on konfigureeritud bistabiilrežiimis, töötab see põhilise flip-flopina. Teisisõnu, kui sisendi päästik antakse, lülitab see väljundi oleku ON või OFF.
Tavaliselt on # pin2 ja # pin4 selles töörežiimis ühendatud tõmbetakistitega.
Kui # pin2 on lühiajaliselt maandatud, läheb # pin3 väljund väljundi lähtestamiseks kõrgeks, # pin4 lühistatakse hetkeks maale ja siis väljund läheb madalaks.
Siin pole ajastuskondensaatorit vaja, kuid kondensaatori (0,01 uF kuni 0,1 uF) ühendamine # pin5 ja maandusega on soovitatav. # pin7 ja # pin6 võib selles konfiguratsioonis ühendamata jätta.
Siin on lihtne bistabiilne vooluring:
Kui seadistusnuppu vajutatakse, läheb väljund kõrgeks ja lähtestusnupu vajutamisel läheb väljund madalaks. R1 ja R2 võivad olla 10 k oomi, kondensaator võib olla määratud väärtuse vahel.
Monostabiilne režiim:
Teine taimeri IC 555 kasulik rakendus on a ühe lasu või monostabiilse multivibraatori vooluring , nagu on näidatud alloleval joonisel.
Niipea kui sisendi päästiku signaal muutub negatiivseks, aktiveeritakse ühe võtte režiim, mis põhjustab väljundnõela 3 Vcc-taseme kõrgeks. Kõrge väljundi ajaperioodi saab arvutada järgmise valemi abil:
- Tkõrge= 1,1 RTOC
Nagu jooniselt näha, sunnib sisendi negatiivne serv võrdlejat 2 flip-flopi vahetama. See toiming põhjustab tihvti 3 väljundi suurenemise.
Tegelikult selles protsessis kondensaator C laetakse VCC takisti kaudu VÄLJAS . Kui kondensaator laeb, hoitakse väljundit Vcc tasemel kõrgel.
Video demo
Kui kondensaatori pinge saavutab lävetaseme 2 VCC / 3, vallandab võrdlus 1 flip-flopi, sundides väljundit olekut muutma ja madalaks minema.
See muudab tühjenemise madalaks, põhjustades kondensaatori tühjenemise ja püsimise umbes 0 V juures järgmise sisendi päästikuni.
Ülaltoodud joonis näitab kogu protseduuri, kui sisend käivitatakse madalal, mis viib IC 555 monostabiilse ühe lasu toimingu väljundi lainekujuni.
Selle režiimi väljundi ajastamine võib ulatuda mikrosekunditest kuni paljude sekunditeni, võimaldades sellest toimingust saada ideaalselt kasulik mitmesuguste rakenduste jaoks.
Lihtsustatud selgitus algajatele
Monostabiilseid või ühepildilisi impulssgeneraatoreid kasutatakse laialdaselt paljudes elektroonilistes rakendustes, kus ahel tuleb pärast päästikut eelnevalt kindlaksmääratud ajaks sisse lülitada. Väljundimpulsi laiuse # pin3 saab määrata järgmise lihtsa valemi abil:
- T = 1,1 RC
Kus
- T on aeg sekundites
- R on takistus oomis
- C on mahtuvus faraadides
Väljundimpulss langeb, kui kondensaatori pinge võrdub 2/3 Vcc-st. Kahe impulsi vaheline sisendi päästik peab olema suurem kui RC ajakonstant.
Siin on lihtne monostabiilne vooluring:
Praktilise monostabiilse rakenduse lahendamine
Siit saate teada allpool toodud voolu näite väljundlaine kuju, kui selle käivitab negatiivse serva impulss.
Lahendus:
- Tkõrge= 1,1 RTOC = 1,1 (7,5 x 103) (0,1 x 10-6= 0,825 ms
Kuidas stabiilne režiim töötab:
Viidates allpool olevale astmelisele IC555 vooluringi joonisele, kondensaatorile C on laetud VCC läbi kahe takisti RTOja RB. Kondensaator on laetud, kuni see jõuab üle 2 VCC / 3. See pinge muutub lävipingeks IC tihvtil 6. See pinge töötab komparaatori 1 abil, et käivitada flip-flop, mis põhjustab tihvti 3 väljundi madalaks.
Koos sellega lülitatakse väljalasketransistor sisse, mille tulemusel tihvti 7 väljund tühistab kondensaatori takisti kaudu RB .
See põhjustab kondensaatori sees oleva pinge languse, kuni lõpuks see langeb alla päästiku taseme ( VCC / 3). See toiming käivitab koheselt IC flip-flop-etapi, põhjustades IC-i väljundi suurenemise, lülitades väljalasketransistori välja. See võimaldab kondensaatoril taas laadida takistite kaudu VÄLJAS ja RB poole VCC .
Seoseid saab arvutada ajavahemike eest, mis vastutavad väljundi kõrgeks ja madalaks muutmise eest
- Tkõrge≈ 0,7 (RTO+ RB) C
- Tmadal≈ 0,7 RB C
Kogu periood on
- T = periood = Tkõrge+ Tmadal
Video-õpetus
Lihtsustatud selgitus algajatele
See on kõige sagedamini kasutatav multivibraatori või AMV disain, nagu näiteks ostsillaatorid, sireenid, alarmid , vilkurid jne, ja see oleks üks meie esimestest IC 555 jaoks harrastajatena kasutatavatest vooluringidest (mäletate alternatiivset vilkuvat LED-i?).
Kui IC555 on konfigureeritud astabiks multivibraatoriks, annab see # pin3 pidevaid ristkülikukujulisi impulsse.
Sagedust ja impulsi laiust saab reguleerida R1, R2 ja C1 abil. R1 on ühendatud Vcc ja tühjendus # pin7 vahel, R2 on ühendatud # pin7 ja # pin2 ning ka # pin6 vahel. # Pin6 ja # pin2 on lühised.
Kondensaator on ühendatud # pin2 ja maanduse vahele.
Sagedus Astable multivibraatori saab arvutada kasutades seda valemit:
- F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)
Kus
- F on sagedus hertsides
- R1 ja R2 on takistid oomides
- C1 on faraadides kondensaator.
Iga impulsi kõrgeim aeg, mille annab:
- Kõrge = 0,693 (R1 + R2) * C
Madal aeg antakse:
- Madal = 0,693 * R2 * C
Kõik tähed R on oomides ja C on oomi.
Siin on põhiline astable multivibraatori vooluring:
Bipolaarsete transistoridega 555 IC taimeri puhul tuleb vältida madala väärtusega R1, nii et väljund jääks maapinna lähedal küllastunud tühjendusprotsessi ajal, vastasel juhul võib „madal aeg” olla ebausaldusväärne ja võime madalal ajal praktiliselt näha suuremaid väärtusi kui arvutatud väärtus .
Astable Näiteülesande lahendamine
Järgmisel joonisel leidke IC 555 sagedus ja tõmmake väljundi lainekuju tulemused.
Lahendus:
Lainekuju pilte saab näha allpool:
Dioodidega IC 555 PWM-ahel
Kui soovite, et väljund oleks vähem kui 50% töötsüklist, st lühem kõrge aeg ja pikem madal aeg, saab dioodi ühendada R2-ga kondensaatori poolel oleva katoodiga. Seda nimetatakse ka 555 IC taimeri PWM-režiimiks.
Võite ka kujundada a 555 PWM vooluring muutuva töötsükliga kaks dioodi, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel.
Kahte dioodi kasutav PWM IC 555 vooluahel on põhimõtteliselt astable vooluring, kus kondensaatori C1 laadimis- ja tühjendusajastus on dioodide abil kaheks jaotatud. See muudatus võimaldab kasutajal eraldi reguleerida IC sisse- ja väljalülitusperioode ning seetõttu saavutada soovitud PWM-kiirus kiiresti.
PWM arvutamine
IC 555 vooluahelas, mis kasutab kahte dioodi, saab PWM-kiiruse arvutamise valemi kasutada järgmise valemi abil:
Tkõrge≈ 0,7 (R1 + POT-takistus) C
Siin viitab POT-takistus potentsiomeetri reguleerimisele ja selle poti konkreetse külje takistuse tasemele, mille kaudu kondensaator C laeb.
Oletame, et pott on 5 K suurune pott ja seda reguleeritakse 60/40 tasemel, tekitades takistuse tasemed 3 K ja 2 K. valem.
Kui kondensaatorit laeb 3 K külgregulatsioon, siis saab valemi lahendada järgmiselt:
Tkõrge≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C
Teisest küljest, kui see on 2 K, mis asub poti reguleerimise laadimispoolel, võib valemi lahendada järgmiselt.
Tkõrge≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C
Pidage meeles, et mõlemal juhul on C Faradides. Nii et kõigepealt peate oma skeemis oleva mikrofaradi väärtuse teisendama Faradiks, et saada õige lahendus.
Viited: Virnavahetus
Eelmine: Sünkroniseeritud 4kva virnastatav inverter Järgmine: kiirusest sõltuv piduritulelülitus
