555 Zintegrowane projekty timerów

Droga do krótkofalarstwa zaczyna się z reguły od próby złożenia prostych obwodów. Jeśli natychmiast po złożeniu obwód zaczyna wykazywać oznaki życia - mruganie, piszczenie, klikanie lub mówienie, wówczas ścieżka do amatorskiego radia jest prawie otwarta. Jeśli chodzi o „mówienie”, najprawdopodobniej nie zadziała od razu, do tego będziesz musiał przeczytać wiele książek, lutować i skonfigurować wiele obwodów, może spalić dużą lub małą wiązkę części (najlepiej małą).

Ale flashery i tweetery są uzyskiwane od prawie wszystkich naraz. I lepszy element niż zintegrowany zegar NE555 znaleźć dla tych eksperymentów, po prostu się nie uda. Najpierw spójrzmy na obwody generatora, ale wcześniej przejdźmy do zastrzeżonej dokumentacji - KARTY DANYCH. Przede wszystkim zwróć uwagę na graficzny zarys timera, który pokazano na rycinie 1.

A rysunek 2 pokazuje obraz timera z katalogu domowego. Podano tutaj po prostu możliwość porównania oznaczeń sygnałów dla nich i naszego, a ponadto „nasz” schemat funkcjonalny pokazano bardziej szczegółowo i wyraźnie.

Poniżej znajdują się dwa kolejne rysunki pobrane z arkusza danych. Cóż, tak jak zalecenie producenta.

Rycina 1

Rycina 2

555 Pojedynczy wibrator

Ryc. 3 pokazuje pojedynczy obwód wibratora. Nie, to nie jest połowa multiwibratora, chociaż on sam nie może generować oscylacji. Potrzebuje nawet pomocy z zewnątrz.

Rysunek 3. Schemat pojedynczego wibratora

Logika działania jednym strzałem jest dość prosta. Krótkotrwały impuls niskiego poziomu jest przykładany do wejścia wyzwalającego 2, jak pokazano na rysunku. W rezultacie wyjście 3 wytwarza prostokątny impuls o czasie trwania ΔT = 1,1 * R * C. Jeśli podstawimy R w omach we wzorze i C w faradach, czas T wyniesie w sekundach. Odpowiednio, w przypadku kilo omów i mikrofaradów wynik będzie wyrażony w milisekundach.

Ryc. 4 pokazuje, jak utworzyć impuls wyzwalający za pomocą prostego przycisku mechanicznego, chociaż może to być również element półprzewodnikowy - mikroukład lub tranzystor.

Rycina 4

Ogólnie rzecz biorąc, jednorazowy strzał (czasami nazywany pojedynczym strzałem, a dzielna armia używała słowa „przekaźnik kipp”) działa w następujący sposób. Po naciśnięciu przycisku impuls niskiego poziomu na pinie 2 powoduje, że wyjście timera 3 ustawia wysoki poziom. Nie bez powodu ten sygnał (pin 2) w krajowych katalogach nazywany jest wyzwalaczem.

Tranzystor podłączony do zacisku 7 (ROZŁADOWANIE) jest zamknięty w tym stanie. Dlatego nic nie stoi na przeszkodzie, aby naładować kondensator ustawiający czas C. Podczas przekaźnika kipp oczywiście nie było 555, wszystko zrobiono na lampach, w najlepszym przypadku na dyskretnych tranzystorach, ale algorytm działania był taki sam.

Podczas ładowania kondensatora na wyjściu utrzymywane jest wysokie napięcie. Jeśli w tym czasie do wejścia 2 zostanie przyłożony kolejny impuls, stan wyjścia nie ulegnie zmianie, czas trwania impulsu wyjściowego nie może zostać w ten sposób skrócony ani zwiększony, a pojedynczy impuls nie zostanie ponownie uruchomiony.

Inną rzeczą jest zastosowanie impulsu zerującego (niski poziom) do 4 pinów. Wyjście 3 natychmiast wyświetli niski poziom. Sygnał „reset” ma najwyższy priorytet, dlatego można go podać w dowolnym momencie.

Wraz ze wzrostem ładunku rośnie napięcie na kondensatorze i ostatecznie osiąga poziom 2 / 3U. Jak opisano w poprzednim artykule, jest to poziom odpowiedzi, próg, górnego komparatora, który prowadzi do resetu timera, który jest końcem impulsu wyjściowego.

Na pinie 3 pojawia się niski poziom, a jednocześnie otwiera się tranzystor VT3, który rozładowuje kondensator C. To kończy tworzenie się impulsu.Jeśli po zakończeniu impulsu wyjściowego, ale nie wcześniej, przekaż kolejny impuls wyzwalający, wówczas wyjście zostanie utworzone jako wyjściowe, tak samo jak pierwsze.

Oczywiście, dla normalnej pracy pojedynczego strzału impuls wyzwalający musi być krótszy niż impuls generowany na wyjściu.

Rysunek 5 pokazuje harmonogram pojedynczego wibratora.

Rysunek 5. Harmonogram pojedynczego wibratora

Jak mogę używać pojedynczego wibratora?

Lub, jak mawiał kot Matroskin: „Jaki będzie pożytek z tego jednorazowego strzału?” Można odpowiedzieć, że jest wystarczająco duży. Faktem jest, że zakres opóźnień czasowych, które można uzyskać z tego jednorazowego strzału, może osiągnąć nie tylko kilka milisekund, ale także kilka godzin. Wszystko zależy od parametrów łańcucha rozrządu RC.

Oto prawie gotowe rozwiązanie do oświetlenia długiego korytarza. Wystarczy uzupełnić licznik czasowy przekaźnikiem wykonawczym lub prostym obwodem tyrystorowym i umieścić kilka przycisków na końcach korytarza! Nacisnął przycisk, korytarz minął i nie trzeba było się martwić zgaśnięciem żarówki. Wszystko wydarzy się automatycznie po upływie opóźnienia czasowego. To tylko informacja do rozważenia. Oświetlenie w długim korytarzu nie jest oczywiście jedyną opcją użycia pojedynczego wibratora.

Jak sprawdzić 555?

Najprostszym sposobem jest wlutowanie prostego obwodu, w tym przypadku części zawiasowe prawie nie będą potrzebne, z wyjątkiem jedynego zmiennego rezystora i diody LED wskazującej stan wyjścia.

Mikroukład powinien połączyć piny 2 i 6 i przyłożyć do nich napięcie zmienione rezystorem zmiennym. Możesz oczywiście podłączyć woltomierz lub diodę LED do wyjścia timera za pomocą rezystora ograniczającego.

Ale nie można niczego lutować, ponadto przeprowadzać eksperymenty nawet z „obecnością nieobecności” rzeczywistego mikroukładu. Podobne badania można wykonać za pomocą symulatora programu Multisim. Oczywiście takie badanie jest bardzo prymitywne, ale pozwala jednak zapoznać się z logiką timera 555. Wyniki „pracy laboratoryjnej” pokazano na rycinach 6, 7 i 8.

Rycina 6

Na tym rysunku widać, że napięcie wejściowe jest regulowane przez rezystor zmienny R1. Obok niego można rozważyć napis „Key = A”, który mówi, że wartość rezystora można zmienić, naciskając klawisz A. Minimalny krok regulacji wynosi 1%, zasmuca tylko to, że regulacja jest możliwa tylko w kierunku zwiększania oporu, a redukcja jest możliwa tylko za pomocą „myszy” „.

Na tej figurze rezystor jest „wycofywany” do samego „uziemienia”, napięcie na jego silniku jest bliskie zeru (dla jasności jest ono mierzone za pomocą multimetru). Przy tej pozycji silnika moc wyjściowa timera jest wysoka, więc tranzystor wyjściowy jest zamknięty, a dioda LED1 nie świeci, jak wskazują białe strzałki.

Poniższy rysunek pokazuje, że napięcie nieznacznie wzrosło.

Rycina 7

Ale wzrost miał miejsce nie tylko w ten sposób, ale zgodnie z pewnymi granicami, a mianowicie progami działania komparatorów. Faktem jest, że 1/3 i 2/3, wyrażone w ułamkach dziesiętnych, będą odpowiednio 33,33 ... i 66,66 ... odpowiednio. W procentach pokazano część wejściową rezystora zmiennego w programie Multisim. Przy napięciu zasilania 12 V okaże się to 4 i 8 woltów, co jest wystarczająco wygodne do badań.

Tak więc rysunek 6 pokazuje, że rezystor jest wprowadzany przy 65%, a napięcie na nim wynosi 7,8 V, co jest nieco niższe niż obliczone 8 woltów. W takim przypadku wyjściowa dioda LED jest wyłączona, tj. wyjście timera jest nadal wysokie.

Rycina 8

Dalszy niewielki wzrost napięcia na wejściach 2 i 6, tylko o 1 procent (program nie pozwala na mniej), prowadzi do zapłonu diody LED1, jak pokazano na rysunku 8, - strzałki w pobliżu diody LED uzyskały czerwony odcień. Takie zachowanie obwodu sugeruje, że symulator Multisim działa dość dokładnie.

Jeśli nadal będziesz zwiększać napięcie na pinach 2 i 6, to nie nastąpi zmiana na wyjściu timera.

555 Generatory czasowe

Zakres częstotliwości generowany przez zegar jest dość szeroki: od najniższej częstotliwości, której okres może dochodzić do kilku godzin, do częstotliwości kilkudziesięciu kiloherców. Wszystko zależy od elementów łańcucha rozrządu.

Jeśli ściśle prostokątny kształt fali nie jest wymagany, można wygenerować częstotliwość do kilku megaherców. Czasami jest to całkiem do przyjęcia - forma nie jest ważna, ale są impulsy. Najczęściej takie zaniedbanie dotyczące kształtu impulsów jest dozwolone w technologii cyfrowej. Na przykład licznik impulsów reaguje na rosnący lub opadający impuls. Zgadzam się, w tym przypadku „kwadratowość” impulsu nie ma znaczenia.

Generator impulsów fali prostokątnej

Jeden z możliwych wariantów generatora impulsów w kształcie meandra pokazano na rycinie 9.

Ryc. 9. Schemat generatorów impulsów w kształcie meandra

Schematy czasowe generatora pokazano na rysunku 10.

Rysunek 10. Schematy czasowe generatora

Górny wykres ilustruje sygnał wyjściowy (pin 3) timera. A niższy wykres pokazuje, jak zmienia się napięcie na kondensatorze regulującym czas.

Wszystko dzieje się dokładnie tak samo, jak to zostało już rozważone w obwodzie pojedynczego wibratora pokazanego na rysunku 3, ale nie wykorzystuje pojedynczego impulsu wyzwalającego na pinie 2.

Faktem jest, że gdy obwód na kondensatorze C1 jest włączony, napięcie wynosi zero, to on przełącza wyjście timera do stanu wysokiego poziomu, jak pokazano na rysunku 10. Kondensator C1 rozpoczyna ładowanie przez rezystor R1.

Napięcie na kondensatorze rośnie wykładniczo, aż osiągnie górny próg progowy 2/3 * U. W rezultacie zegar przełącza się do stanu zerowego, dlatego kondensator C1 zaczyna rozładowywać się do dolnego progu pracy 1/3 * U. Po osiągnięciu tego progu na wyjściu timera ustawiany jest wysoki poziom i wszystko zaczyna się od nowa. Tworzy się nowy okres oscylacji.

Tutaj należy zwrócić uwagę na fakt, że kondensator C1 jest ładowany i rozładowywany przez ten sam rezystor R1. Dlatego czasy ładowania i rozładowywania są równe, a zatem kształt oscylacji na wyjściu takiego generatora jest zbliżony do meandra.

Częstotliwość oscylacji takiego generatora opisana jest bardzo złożonym wzorem f = 0,722 / (R1 * C1). Jeśli rezystancja rezystora R1 w obliczeniach jest wskazana w omach, a pojemność kondensatora wynosi C1 w faradach, wówczas częstotliwość będzie w hercach. Jeśli w tym wzorze rezystancja jest wyrażona w kilo-omach (KOhm), a pojemność kondensatora w mikrofaradach (μF), wynik będzie wyrażony w kilohercach (KHz). Aby uzyskać oscylator o regulowanej częstotliwości, wystarczy zastąpić rezystor R1 zmienną.

Generator impulsów o zmiennym cyklu pracy

Meander oczywiście jest dobry, ale czasami zdarzają się sytuacje, które wymagają regulacji cyklu pracy impulsów. W ten sposób odbywa się regulacja prędkości silników prądu stałego (regulatory PWM), które są wyposażone w magnes stały.

Impulsy fali prostokątnej nazywane są meandrem, w którym czas impulsu (wysoki poziom t1) jest równy czasowi pauzy (niski poziom t2). Taka nazwa w elektronice pochodzi od architektury, w której meander nazywa się rysunkiem z cegły. Całkowity czas impulsu i przerwy nazywany jest okresem impulsu (T = t1 + t2).

Obowiązek i cykl pracy

Stosunek okresu impulsu do jego czasu trwania S = T / t1 nazywany jest cyklem roboczym. Ta wartość jest bezwymiarowa. W meandrze wskaźnik ten wynosi 2, ponieważ t1 = t2 = 0,5 * T. W literaturze anglojęzycznej zamiast cyklu roboczego często stosuje się odwrotność, - cykl pracy (ang. Duty cycle) D = 1 / S, wyrażony w procentach.

Jeśli nieznacznie poprawisz generator pokazany na rysunku 9, możesz uzyskać generator z regulowanym cyklem pracy. Schemat takiego generatora pokazano na rysunku 11.

Rycina 11.

W tym schemacie ładowanie kondensatora C1 zachodzi przez obwód R1, RP1, VD1.Kiedy napięcie na kondensatorze osiągnie górny próg 2/3 * U, zegar przełącza się na niski poziom, a kondensator C1 rozładowuje się przez obwód VD2, RP1, R1, aż napięcie na kondensatorze spadnie do dolnego progu 1/3 * U, po przy czym cykl się powtarza.

Zmiana położenia silnika RP1 umożliwia regulację czasu trwania ładowania i rozładowania: jeśli czas ładowania wzrasta, czas rozładowania zmniejsza się. W takim przypadku okres powtarzania impulsu pozostaje niezmieniony, zmienia się tylko cykl roboczy lub cykl roboczy. Jest to wygodniejsze dla każdego.

Na podstawie timera 555 możesz zaprojektować nie tylko generatory, ale także wiele innych przydatnych urządzeń, które zostaną omówione w następnym artykule. Nawiasem mówiąc, istnieją programy - kalkulatory do obliczania częstotliwości generatorów na zegarze 555, aw programie - symulator Multisim ma specjalną kartę do tych celów.

Boris Aladyshkin, https://e.imadeself.com/pl

Kontynuacja artykułu: Zintegrowany zegar 555. Podróżowanie po karcie danych