555 Integrerade timer-design

Vägen till amatörradio börjar som regel med ett försök att montera enkla kretsar. Om kretsen börjar visa livstecken omedelbart efter montering - blinkar, piper, klickar eller pratar, är vägen till amatörradio nästan öppen. När det gäller att "prata", kommer det troligtvis inte att fungera direkt, för det här måste du läsa en hel del böcker, lödning och ställa in ett antal kretsar, kanske bränna en stor eller liten massa delar (helst en liten).

Men flashers och tweeters erhålls från nästan alla på en gång. Och ett bättre element än integrerad timer NE555 hitta för dessa experiment, kommer helt enkelt inte att lyckas. Låt oss först titta på generatorkretsarna, men innan det, låt oss vända oss till den egenutvecklade dokumentationen - DATABLAD. Först och främst uppmärksamma timerns grafiska kontur, som visas i figur 1.

Och figur 2 visar bilden av en timer från den inhemska katalogen. Här ges det helt enkelt för möjligheten att jämföra signalbeteckningarna för dem och våra, dessutom visas "vårt" funktionsdiagram mer detaljerat och tydligt.

Följande är ytterligare två ritningar tagna från ett datablad. Tja, precis som en rekommendation från en tillverkare.

Figur 1

Figur 2

555 Enstaka vibrator

Figur 3 visar en enda vibratorkrets. Nej, det här är inte hälften av multivibratorn, även om han själv inte kan generera svängningar. Han behöver hjälp utanför, till och med lite.

Bild 3. Diagram med enstaka vibrator

Logiken med en-shot-handling är ganska enkel. En kortvarig lågnivåpuls appliceras för att trigga ingång 2, som visas i figuren. Som ett resultat producerar utgång 3 en rektangulär puls med varaktighet ΔT = 1,1 * R * C. Om vi ​​ersätter R i ohm i formeln och C i farader, kommer tiden T att visa sig på några sekunder. Därför kommer resultatet med kilo-ohm och mikrofarad att bli i millisekunder.

Och figur 4 visar hur man bildar en utlösande puls med en enkel mekanisk knapp, även om det mycket väl kan vara ett halvledarelement - en mikrokrets eller en transistor.

Figur 4

I allmänhet fungerar ett one-shot (ibland kallat en single-shot, och den modiga militären hade ordet kipp-relä i bruk) som följer. När man trycker på en knapp orsakar en låg nivåpuls vid stift 2 att utgången från timer 3 ställer in en hög nivå. Av goda skäl kallas denna signal (stift 2) i inhemska kataloger en trigger.

Transistorn ansluten till terminal 7 (DISCHARGE) är stängd i detta tillstånd. Därför hindrar ingenting laddning av tidsinställningskondensatorn C. Under kipp-reläet fanns naturligtvis inga 555, allt gjordes på lampor, i bästa fall på diskreta transistorer, men algoritmen var densamma.

Medan kondensatorn laddas upprätthålls en hög nivå spänning vid utgången. Om vid denna tidpunkt en ytterligare puls appliceras på ingång 2, kommer inte utgångsläget att ändras, varaktigheten för utgångspulsen kan inte minskas eller ökas på detta sätt, och enkelbilden startas inte om.

En annan sak är om du applicerar en återställningspuls (låg nivå) på 4 stift. Utgång 3 visar omedelbart en låg nivå. "Återställ" -signalen har högsta prioritet och kan därför ges när som helst.

När laddningen ökar ökar spänningen över kondensatorn och når i slutändan nivån 2 / 3U. Som beskrivits i en tidigare artikel är detta svarnivån, tröskeln för den övre komparatorn, vilket leder till en återställning av timern, som är slutet på utgångspulsen.

Vid stift 3 visas en låg nivå och i samma ögonblick öppnas transistorn VT3, som avger kondensatorn C. Detta fullbordar pulsbildningen.Om efter utgången av utgångspulsen, men inte tidigare, ger ytterligare en triggpuls, kommer utgången att bildas utgången, samma som den första.

Naturligtvis, för normal drift av ett enda skott, måste triggerpulsen vara kortare än den puls som genereras vid utgången.

Figur 5 visar ett enda vibratorschema.

Bild 5. Schema för enstaka vibrator

Hur kan jag använda en enda vibrator?

Eller som katten Matroskin brukade säga: "Vad kommer att använda detta enskott?" Det kan besvaras att det är tillräckligt stort. Faktum är att intervallet av tidsförseningar som kan erhållas från detta enskott inte bara kan uppnå några millisekunder utan också nå flera timmar. Det beror på parametrarna för RC-kedjan för timing.

Här är du, nästan färdigt lösning för belysning av en lång korridor. Det räcker med att komplettera timern med ett verkningsrelä eller en enkel tyristorkrets och sätta ett par knappar i ändarna av korridoren! Han tryckte på knappen, korridoren passerade, och det fanns ingen anledning att oroa sig för att stänga av glödlampan. Allt kommer att hända automatiskt i slutet av tidsfördröjningen. Det här är bara information som ska beaktas. Belysning i en lång korridor är naturligtvis inte det enda alternativet för att använda en enda vibrator.

Hur kontrollerar jag 555?

Det enklaste sättet är att löda en enkel krets, för detta kommer det nästan inget behov av gångjärndelar, förutom det enda variabla motståndet och lysdioden för att indikera utgångens status.

Mikrokretsen ska ansluta stift 2 och 6 och tillämpa spänning på dem, ändrade med ett variabelt motstånd. Du kan själv ansluta en voltmeter eller LED till timerutgången med ett begränsande motstånd.

Men du kan inte löda något, dessutom genomföra experiment även med "närvaron av frånvaro" av den faktiska mikrokretsen. Liknande studier kan göras med programsimulatorn Multisim. Naturligtvis är en sådan studie mycket primitiv, men ändå tillåter den dig att bekanta dig med logiken för 555-timern. Resultaten av "laboratoriearbetet" visas i figurerna 6, 7 och 8.

Figur 6

I den här figuren kan du se att ingångsspänningen regleras av ett variabelt motstånd R1. I närheten av det kan du överväga inskriptionen "Key = A", som säger att motståndsvärdet kan ändras genom att trycka på A-knappen. Minsta justeringssteg är 1%, det sorgar bara att reglering är möjlig endast i riktning mot ökande motstånd, och reduktion är endast möjlig med "musen ".

I denna figur är motståndet "dras tillbaka" till själva "marken", spänningen på dess motor är nära noll (för tydlighetens skull mäts den med en multimeter). Med detta läge på motorn är timerutgången hög, så att utgångstransistorn är stängd, och LED1 lyser inte, som dess vita pilar indikerar.

Följande figur visar att spänningen har ökat något.

Figur 7

Men ökningen skedde inte bara så, utan i överensstämmelse med vissa gränser, och nämligen trösklarna för komparatorernas drift. Faktum är att 1/3 och 2/3, uttryckt i decimalprocent, kommer att vara 33,33 ... respektive 66,66 ... Det är i procent att ingångsdelen av det variabla motståndet i Multisim-programmet visas. Med en 12V matningsspänning kommer det att visa sig vara 4 och 8 volt, vilket är tillräckligt bekvämt för forskning.

Så, figur 6 visar att motståndet introduceras vid 65%, och spänningen på det är 7,8V, vilket är något mindre än de beräknade 8 volt. I detta fall är utgångslampan släckt, d.v.s. timerutgången är fortfarande hög.

Figur 8

Ytterligare en liten ökning av spänningen vid ingångarna 2 och 6, med endast 1 procent (programmet tillåter inte mindre) leder till tändning av LED1, som visas i figur 8, - pilarna nära lysdioden fick en röd nyans. Kretsens beteende antyder att Multisim-simulatorn fungerar ganska exakt.

Om du fortsätter att öka spänningen vid stift 2 och 6, kommer ingen förändring att ske på timerns utgång.

555 Timergeneratorer

Frekvensområdet som genereras av timern är ganska stort: ​​från den lägsta frekvensen, vars period kan nå flera timmar, till frekvenser på flera tiotals kilohertz. Det beror på elementen i tidskedjan.

Om en strikt rektangulär vågform inte krävs kan en frekvens upp till flera megahertz genereras. Ibland är detta ganska acceptabelt - formen är inte viktig, men det finns impulser. Oftast tillåts sådan vårdslöshet kring pulsernas form i digital teknik. Till exempel svarar en pulsräknare på en stigande kant eller fallande puls. Håller med, i det här fallet spelar inte "pulsen" på pulsen någon roll.

Fyrvågspulsgenerator

En av de möjliga varianterna av en slingringsformad pulsgenerator visas i figur 9.

Figur 9. Schema för slingrande formade pulsgeneratorer

Tidsdiagram för generatorn visas i figur 10.

Bild 10. Tidschema för generatorn

Den övre grafen illustrerar utsignalen (stift 3) på timern. Och den nedre grafen visar hur spänningen över tidsinställningskondensatorn ändras.

Allt händer exakt på samma sätt som det redan har beaktats i enkelvibratorkretsen som visas i figur 3, men den använder inte en enda triggerpuls vid stift 2.

Faktum är att när kretsen på kondensatorn Cl är påslagen är spänningen noll, det är det som kommer att vrida timerutgången till ett högt nivåstillstånd, såsom visas i figur 10. Kondensatorn C1 börjar ladda genom motståndet R1.

Spänningen över kondensatorn ökar exponentiellt tills den når det övre tröskelvärdet 2/3 * U. Som ett resultat växlar timern till nolltillståndet, därför börjar kondensatorn Cl att urladdas till den lägre tröskeln för operation 1/3 * U. När man når denna tröskel ställs en hög nivå in vid tidpunktens utgång och allt börjar om igen. En ny oscillationsperiod bildas.

Här bör du vara uppmärksam på det faktum att kondensatorn C1 laddas och urladdas genom samma motstånd R1. Därför är laddnings- och urladdningstiderna lika, och därför är formen på svängningarna vid utgången från en sådan generator nära slingan.

Oscillationsfrekvensen för en sådan generator beskrivs med en mycket komplex formel f = 0,722 / (R1 * C1). Om motståndet för motståndet R1 i beräkningarna indikeras i Ohms, och kondensatorns kapacitet är C1 i Farads, kommer frekvensen att vara i Hertz. Om motståndet i denna formel uttrycks i kilo-ohm (KOhm) och kondensatorns kapacitans i mikrofarad (μF) blir resultatet i kilohertz (KHz). För att få en oscillator med en justerbar frekvens räcker det att ersätta motståndet R1 med en variabel.

Pulsgenerator med variabel driftcykel

Slingan är naturligtvis bra, men ibland uppstår situationer som kräver reglering av pulsernas arbetscykel. Således utförs hastighetsreglering av likströmsmotorer (PWM-regulatorer), som är med en permanentmagnet.

Fyrkantiga vågpulser kallas en slingrare, i vilken pulstiden (hög nivå t1) är lika med paustiden (låg nivå t2). Ett sådant namn inom elektronik kom från arkitektur, där en slingrare kallas en ritning av tegelverk. Den totala puls- och pausstiden kallas pulsperioden (T = t1 + t2).

Duty och Duty Cycle

Förhållandet mellan pulsperioden och dess varaktighet S = T / t1 kallas arbetscykeln. Detta värde är dimensionlöst. I meander är denna indikator 2 eftersom t1 = t2 = 0,5 * T. I engelsk litteratur används ofta det ömsesidiga värdet, istället för tjänstecykeln, - arbetscykel (Eng. Duty-cykel) D = 1 / S, uttryckt i procent.

Om du förbättrar den generator som visas i figur 9 kan du få en generator med justerbar driftscykel. Ett diagram över en sådan generator visas i figur 11.

Figur 11

I detta schema sker laddningen av kondensatorn Cl genom kretsen R1, RP1, VD1.När spänningen över kondensatorn når den övre tröskeln på 2/3 * U, växlar timern till den låga nivån och kondensatorn C1 urladdas genom kretsen VD2, RP1, R1 tills spänningen över kondensatorn sjunker till den lägre tröskeln på 1/3 * U, efter varvid cykeln upprepas.

Ändring av RP1-motorens läge gör det möjligt att justera varaktigheten på laddningen och urladdningen: om laddningens längd ökar minskar urladdningstiden. I detta fall förblir pulsrepetitionsperioden oförändrad, endast arbetscykeln eller arbetscykeln ändras. Det är bekvämare för alla.

Baserat på 555-timern kan du designa inte bara generatorer, utan också många fler användbara enheter, som kommer att diskuteras i nästa artikel. Förresten, det finns program - kalkylatorer för att beräkna frekvensen för generatorer på 555-timern, och i programmet - Multisim-simulatorn finns det en speciell flik för dessa ändamål.

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

Fortsättning av artikeln: 555 Integrerad timer. Resa i databladet