555 Integrierte Timer-Designs

Der Weg zum Amateurfunk beginnt in der Regel mit dem Versuch, einfache Schaltungen zusammenzubauen. Wenn der Stromkreis unmittelbar nach dem Zusammenbau Lebenszeichen zeigt - Blinken, Piepen, Klicken oder Sprechen -, ist der Weg zum Amateurfunk fast offen. Was das "Gespräch" betrifft, wird es höchstwahrscheinlich nicht sofort funktionieren. Dazu müssen Sie viele Bücher lesen, löten und eine Reihe von Schaltkreisen einrichten, möglicherweise einen großen oder kleinen Stapel von Teilen (vorzugsweise einen kleinen) verbrennen.

Blinker und Hochtöner werden jedoch von fast jedem gleichzeitig bezogen. Und ein besseres Element als integrierter Timer NE555 Finden Sie für diese Experimente einfach keinen Erfolg. Schauen wir uns zunächst die Generatorschaltungen an, aber vorher wenden wir uns der proprietären Dokumentation zu - DATENBLATT. Beachten Sie zunächst den grafischen Umriss des Timers, der in Abbildung 1 dargestellt ist.

Und Abbildung 2 zeigt das Bild eines Timers aus dem Inlandsverzeichnis. Hier wird lediglich die Möglichkeit angegeben, die Signalbezeichnungen für sie und unsere zu vergleichen. Außerdem wird „unser“ Funktionsdiagramm detaillierter und klarer dargestellt.

Das Folgende sind zwei weitere Zeichnungen aus einem Datenblatt. Nun, nur als Empfehlung eines Herstellers.

Abbildung 1

Abbildung 2

555 Einzelvibrator

Abbildung 3 zeigt eine einzelne Vibratorschaltung. Nein, dies ist nicht die Hälfte des Multivibrators, obwohl er selbst keine Schwingungen erzeugen kann. Er braucht Hilfe von außen, auch nur ein bisschen.

Abbildung 3. Einzelvibrator-Diagramm

Die Logik der One-Shot-Aktion ist recht einfach. Ein kurzzeitiger Impuls mit niedrigem Pegel wird angelegt, um Eingang 2 auszulösen, wie in der Abbildung gezeigt. Infolgedessen erzeugt Ausgang 3 einen Rechteckimpuls mit der Dauer ΔT = 1,1 · R · C. Wenn wir R in Ohm in der Formel und C in Farad einsetzen, wird die Zeit T in Sekunden angezeigt. Dementsprechend wird bei Kilo-Ohm und Mikrofarad das Ergebnis in Millisekunden angegeben.

Und Abbildung 4 zeigt, wie mit einem einfachen mechanischen Knopf ein Auslöseimpuls gebildet wird, obwohl es sich durchaus um ein Halbleiterelement handeln kann - eine Mikroschaltung oder einen Transistor.

Abbildung 4

Im Allgemeinen funktioniert ein One-Shot (manchmal auch als Single-Shot bezeichnet, und das tapfere Militär hatte das Wort Kipp-Relais verwendet) wie folgt. Wenn eine Taste gedrückt wird, bewirkt ein Impuls mit niedrigem Pegel an Pin 2, dass der Ausgang von Timer 3 einen hohen Pegel einstellt. Aus gutem Grund wird dieses Signal (Pin 2) in inländischen Verzeichnissen als Trigger bezeichnet.

Der an Klemme 7 (DISCHARGE) angeschlossene Transistor ist in diesem Zustand geschlossen. Daher hindert nichts den Ladekondensator C am Laden. Während des Kipp-Relais gab es natürlich keine 555, alles wurde an Lampen durchgeführt, bestenfalls an diskreten Transistoren, aber der Betriebsalgorithmus war der gleiche.

Während der Kondensator geladen wird, wird am Ausgang eine hohe Spannung aufrechterhalten. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein zusätzlicher Impuls an Eingang 2 angelegt wird, ändert sich der Zustand des Ausgangs nicht, die Dauer des Ausgangsimpulses kann auf diese Weise nicht verringert oder erhöht werden, und der Einzelschuss wird nicht neu gestartet.

Eine andere Sache ist, wenn Sie einen Rücksetzimpuls (niedriger Pegel) an 4-Pin anlegen. Ausgang 3 zeigt sofort einen niedrigen Pegel an. Das "Reset" -Signal hat die höchste Priorität und kann daher jederzeit gegeben werden.

Mit zunehmender Ladung steigt die Spannung am Kondensator an und erreicht am Ende den Pegel von 2 / 3U. Wie in einem vorherigen Artikel beschrieben, ist dies der Antwortpegel (Schwellenwert) des oberen Komparators, der zu einem Zurücksetzen des Zeitgebers führt, der das Ende des Ausgangsimpulses darstellt.

An Pin 3 erscheint ein niedriger Pegel und im gleichen Moment öffnet sich der Transistor VT3, wodurch der Kondensator C entladen wird. Dies vervollständigt die Impulsbildung.Wenn nach dem Ende des Ausgangsimpulses, jedoch nicht früher, ein weiterer Triggerimpuls ausgegeben wird, wird der Ausgang genauso wie der erste Ausgang gebildet.

Für den normalen Betrieb eines Einzelschusses muss der Triggerimpuls natürlich kürzer sein als der am Ausgang erzeugte Impuls.

Abbildung 5 zeigt einen einzelnen Vibratorplan.

Abbildung 5. Zeitplan für einen einzelnen Vibrator

Wie kann ich einen einzelnen Vibrator verwenden?

Oder wie die Katze Matroskin immer sagte: "Was wird dieser One-Shot nützen?" Es kann beantwortet werden, dass es groß genug ist. Tatsache ist, dass der Bereich der Zeitverzögerungen, die mit diesem One-Shot erzielt werden können, nicht nur einige Millisekunden, sondern auch mehrere Stunden erreichen kann. Es hängt alles von den Parametern der Timing-RC-Kette ab.

Hier sind Sie, fast fertige Lösung für die Beleuchtung eines langen Korridors. Es reicht aus, den Timer mit einem Executive-Relais oder einer einfachen Thyristorschaltung zu ergänzen und ein paar Knöpfe an den Enden des Korridors anzubringen! Er drückte den Knopf, der Korridor ging vorbei, und es bestand kein Grund zur Sorge, die Glühbirne auszuschalten. Alles wird am Ende der Zeitverzögerung automatisch geschehen. Nun, dies sind nur Informationen zur Prüfung. Die Beleuchtung in einem langen Korridor ist natürlich nicht die einzige Option für die Verwendung eines einzelnen Vibrators.

Wie überprüfe ich 555?

Der einfachste Weg ist das Löten einer einfachen Schaltung. Dafür sind fast keine Scharnierteile erforderlich, außer dem einzigen variablen Widerstand und der LED, die den Status des Ausgangs anzeigen.

Die Mikroschaltung sollte die Stifte 2 und 6 verbinden und an sie eine Spannung anlegen, die durch einen variablen Widerstand geändert wird. Sie können ein Voltmeter oder eine LED natürlich mit einem Begrenzungswiderstand an den Timer-Ausgang anschließen.

Aber Sie können nichts löten, außerdem Experimente durchführen, selbst wenn die eigentliche Mikroschaltung „nicht vorhanden“ ist. Ähnliche Studien können mit dem Programmsimulator Multisim durchgeführt werden. Natürlich ist eine solche Studie sehr primitiv, aber dennoch können Sie sich mit der Logik des 555-Timers vertraut machen. Die Ergebnisse der "Laborarbeit" sind in den Abbildungen 6, 7 und 8 dargestellt.

Abbildung 6

In dieser Abbildung sehen Sie, dass die Eingangsspannung durch einen variablen Widerstand R1 geregelt wird. In der Nähe befindet sich die Aufschrift „Taste = A“, die besagt, dass der Widerstandswert durch Drücken der Taste A geändert werden kann. Der minimale Einstellschritt beträgt 1%. Es ist nur traurig, dass eine Regulierung nur in Richtung eines zunehmenden Widerstands möglich ist und eine Reduzierung nur mit der „Maus“ möglich ist ".

In dieser Figur ist der Widerstand bis zur "Masse" "zurückgezogen", die Spannung an seinem Motor liegt nahe bei Null (der Klarheit halber wird er mit einem Multimeter gemessen). Bei dieser Position des Motors ist der Timer-Ausgang hoch, sodass der Ausgangstransistor geschlossen ist und LED1 nicht aufleuchtet, wie die weißen Pfeile anzeigen.

Die folgende Abbildung zeigt, dass die Spannung leicht angestiegen ist.

Abbildung 7

Der Anstieg erfolgte jedoch nicht nur so, sondern unter Einhaltung bestimmter Grenzen und insbesondere der Schwellenwerte für den Betrieb von Komparatoren. Tatsache ist, dass 1/3 und 2/3, ausgedrückt in Dezimalprozentsätzen, 33,33 ... bzw. 66,66 ... betragen. In Prozent wird der Eingangsteil des variablen Widerstands im Multisim-Programm angezeigt. Bei einer Versorgungsspannung von 12 V ergibt sich eine Spannung von 4 und 8 Volt, was für die Forschung ausreichend ist.

Abbildung 6 zeigt also, dass der Widerstand mit 65% eingeführt wird und die Spannung an ihm 7,8 V beträgt, was etwas weniger als die berechneten 8 Volt ist. In diesem Fall ist die Ausgangs-LED aus, d.h. Der Timer-Ausgang ist immer noch hoch.

Abbildung 8

Ein weiterer leichter Anstieg der Spannung an den Eingängen 2 und 6 um nur 1 Prozent (das Programm macht es nicht weniger möglich) führt zur Zündung von LED1, wie in Abbildung 8 gezeigt - die Pfeile neben der LED werden rot. Dieses Verhalten der Schaltung legt nahe, dass der Multisim-Simulator ziemlich genau arbeitet.

Wenn Sie die Spannung an den Pins 2 und 6 weiter erhöhen, tritt am Ausgang des Timers keine Änderung auf.

555 Timer-Generatoren

Der vom Timer erzeugte Frequenzbereich ist ziemlich breit: von der niedrigsten Frequenz, deren Zeitraum mehrere Stunden erreichen kann, bis zu Frequenzen von mehreren zehn Kilohertz. Es hängt alles von den Elementen der Steuerkette ab.

Wenn keine streng rechteckige Wellenform erforderlich ist, kann eine Frequenz von bis zu mehreren Megahertz erzeugt werden. Manchmal ist das durchaus akzeptabel - die Form ist nicht wichtig, aber es gibt Impulse. Meistens ist eine solche Nachlässigkeit hinsichtlich der Form der Impulse in der digitalen Technologie zulässig. Beispielsweise reagiert ein Impulszähler auf eine steigende Flanke oder einen fallenden Impuls. Stimmen Sie zu, in diesem Fall spielt die "Rechtwinkligkeit" des Pulses keine Rolle.

Rechteckimpulsgenerator

Eine der möglichen Varianten eines mäanderförmigen Impulsgenerators ist in Abbildung 9 dargestellt.

Figure 9. Schema mäanderförmiger Impulsgeneratoren

Zeitdiagramme des Generators sind in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10. Zeitdiagramme des Generators

Das obere Diagramm zeigt das Ausgangssignal (Pin 3) des Timers. Das untere Diagramm zeigt, wie sich die Spannung am Zeiteinstellungskondensator ändert.

Alles geschieht genau so, wie es bereits in der in Abbildung 3 gezeigten Einzelvibratorschaltung berücksichtigt wurde, es wird jedoch kein einzelner Triggerimpuls an Pin 2 verwendet.

Tatsache ist, dass beim Einschalten der Schaltung am Kondensator C1 die Spannung Null ist. Dadurch wird der Timer-Ausgang in einen Zustand mit hohem Pegel versetzt, wie in Abbildung 10 dargestellt. Der Kondensator C1 beginnt über den Widerstand R1 mit dem Laden.

Die Spannung am Kondensator steigt exponentiell an, bis sie die obere Schwellenschwelle 2/3 * U erreicht. Infolgedessen schaltet der Zeitgeber in den Nullzustand, daher beginnt der Kondensator C1, sich auf die untere Schwelle des Betriebs 1/3 * U zu entladen. Bei Erreichen dieser Schwelle wird am Ausgang des Timers ein hoher Pegel eingestellt und alles beginnt von vorne. Eine neue Schwingungsperiode bildet sich.

Hierbei ist zu beachten, dass der Kondensator C1 über denselben Widerstand R1 geladen und entladen wird. Daher sind die Lade- und Entladezeiten gleich, und daher liegt die Form der Schwingungen am Ausgang eines solchen Generators nahe am Mäander.

Die Schwingungsfrequenz eines solchen Generators wird durch eine sehr komplexe Formel f = 0,722 / (R1 * C1) beschrieben. Wenn der Widerstand des Widerstands R1 in den Berechnungen in Ohm angegeben ist und die Kapazität des Kondensators in Farad C1 ist, ist die Frequenz in Hertz. Wenn in dieser Formel der Widerstand in Kilo-Ohm (KΩ) und die Kapazität des Kondensators in Mikrofarad (μF) ausgedrückt wird, wird das Ergebnis in Kilohertz (KHz) angegeben. Um einen Oszillator mit einer einstellbaren Frequenz zu erhalten, reicht es aus, den Widerstand R1 durch eine Variable zu ersetzen.

Impulsgenerator mit variablem Arbeitszyklus

Der Mäander ist natürlich gut, aber manchmal treten Situationen auf, die eine Regulierung des Arbeitszyklus der Impulse erfordern. So erfolgt die Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren (PWM-Reglern), die mit einem Permanentmagneten versehen sind.

Rechteckimpulse werden als Mäander bezeichnet, bei dem die Impulszeit (hoher Pegel t1) gleich der Pausenzeit (niedriger Pegel t2) ist. Ein solcher Name in der Elektronik stammt aus der Architektur, wo ein Mäander als Zeichnung von Mauerwerk bezeichnet wird. Die Gesamtimpuls- und Pausenzeiten werden als Impulsperiode bezeichnet (T = t1 + t2).

Pflicht und Arbeitszyklus

Das Verhältnis der Impulsperiode zu ihrer Dauer S = T / t1 wird als Tastverhältnis bezeichnet. Dieser Wert ist dimensionslos. Im Mäander ist dieser Indikator 2, da t1 = t2 = 0,5 * T. In der englischsprachigen Literatur wird häufig anstelle des Arbeitszyklus der Kehrwert verwendet. - Arbeitszyklus (engl. Arbeitszyklus) D = 1 / S, ausgedrückt als Prozentsatz.

Wenn Sie den in Abbildung 9 gezeigten Generator leicht verbessern, erhalten Sie einen Generator mit einstellbarem Arbeitszyklus. Ein Diagramm eines solchen Generators ist in Abbildung 11 dargestellt.

Abbildung 11.

In diesem Schema erfolgt die Ladung des Kondensators C1 durch die Schaltung R1, RP1, VD1.Wenn die Spannung am Kondensator die obere Schwelle von 2/3 * U erreicht, schaltet der Zeitgeber auf den niedrigen Pegel und der Kondensator C1 entlädt sich über die Schaltung VD2, RP1, R1, bis die Spannung am Kondensator danach auf die untere Schwelle von 1/3 * U abfällt wobei sich der Zyklus wiederholt.

Durch Ändern der Position des RP1-Motors kann die Dauer des Ladens und Entladens angepasst werden: Wenn die Dauer des Ladens zunimmt, verringert sich die Entladezeit. In diesem Fall bleibt die Impulswiederholungsperiode unverändert, nur das Tastverhältnis oder das Tastverhältnis ändert sich. Nun, es ist für jeden bequemer.

Basierend auf dem 555-Timer können Sie nicht nur Generatoren, sondern auch viele weitere nützliche Geräte entwerfen, die im nächsten Artikel behandelt werden. Übrigens gibt es Programme - Taschenrechner zur Berechnung der Generatorfrequenz auf dem 555-Timer, und im Programm - den Multisim-Simulator gibt es für diese Zwecke eine spezielle Registerkarte.

Boris Aladyshkin, https://i.electricianexp.com/de

Fortsetzung des Artikels: 555 Integrierter Timer. Durchlaufen des Datenblattes