Tutoriál k časovači Jameco 555

Informace o produktu

Specifikace

• Název produktu: Integrovaný obvod časovače 555
• Představeno: Před více než 40 lety
• Funkce: Časovač v monostabilním režimu a oscilátor s obdélníkovým signálem v astabilním režimu
• Pouzdro: 8pinový DIP

Návod k použití produktu

• Připojte pin 1 (uzemnění) k uzemnění obvodu.
• Aplikujte nízkoobjemovýtagimpuls na pin 2 (Trigger), aby se výstup (pin 3) dostal na vysokou úroveň.
• Pro určení doby trvání výstupu použijte rezistor R1 a kondenzátor C1.
• Vypočítejte hodnotu R1 pomocí vzorce R1 = T * 1.1 * C1, kde T je požadovaný časový interval.
• Pro přesné časování se vyhněte použití elektrolytických kondenzátorů.
• Pro standardní časovače 555 použijte hodnoty rezistorů mezi 1K ohmy a 1M ohmy.
• Připojte pin 1 (uzemnění) k uzemnění obvodu.
• Kondenzátor C1 se nabíjí přes rezistory R1 a R2 v astabilním režimu.
• Výstup je vysoký, když se kondenzátor nabíjí.
• Výstup klesne, když se objemtage přes C1 dosahuje 2/3 objemu dodávkytage.
• Výstup se opět zvýší, když se objemtage na C1 klesne pod 1/3 objemu dodávkytage.
• Uzemňovací pin 4 (reset) zastaví oscilátor a nastaví výstup na nízkou úroveň.

Jak nakonfigurovat integrovaný obvod časovače 555

Výukový program časovače 555
Od Philipa Kanea
Časovač 555 byl představen před více než 40 lety. Díky své relativní jednoduchosti, snadnému použití a nízkým nákladům byl použit doslova v tisících aplikací a je stále široce dostupný. Zde popisujeme, jak nakonfigurovat standardní integrovaný obvod 555 tak, aby plnil dvě jeho nejběžnější funkce – jako časovač v monostabilním režimu a jako oscilátor s obdélníkovým průběhem v astabilním režimu.

Balíček tutoriálů k časovači 555 obsahuje

• http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&productId=20601&catalogId=10001
• http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&productId=546071&catalogId=10001
• http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&productId=691585&catalogId=10001
• http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&productId=690700&catalogId=10001
• http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&productId=333973&catalogId=10001
• http://www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&productId=545588&catalogId=10001

Signály 555 a zapojení pinů (8pinový DIP)

Obrázek 1 ukazuje vstupní a výstupní signály časovače 555, jak jsou uspořádány kolem standardního 8pinového pouzdra s dvojitou řadou (DIP).

• Pin 1 – Uzemnění (GND) Tento pin je připojen k uzemnění obvodu.
• Pin 2 – Spoušť (TRI) Nízká hlasitosttage (méně než 1/3 objemu dodávkytage) krátkodobé přivedení na vstup Trigger způsobí, že výstup (pin 3) přejde na vysokou úroveň. Výstup zůstane vysoký, dokud nedojde k vysokému napětí.tagNa vstup Threshold (pin 6) je přivedeno napětí e.
• Pin 3 – Výstup (OUT) V nízkém stavu výstupu je hlasitosttage bude blízké 0 V. Ve stavu vysokého výstupu budetagNapětí e bude o 1.7 V nižší než napájecí napětí.tagE. Napřampnapříklad, pokud je objem dodávkytage je 5V výstup s vysokým napětímtagNapětí e bude 3.3 voltu. Výstup může generovat nebo odebírat až 200 mA (maximum závisí na napětí napájení).tagE).

• Pin 4 – Reset (RES) Nízká hlasitosttagNapětí e (méně než 0.7 V) přivedené na resetovací pin způsobí, že výstup (pin 3) přejde na nízkou úroveň. Tento vstup by měl zůstat připojen k Vcc, pokud se nepoužívá.
• Pin 5 – Ovládání hlasitostitage (CON) Můžete ovládat prahovou hlasitosttage (pin 6) přes řídicí vstup (který je interně nastaven na 2/3 napájecího napětítage). Můžete jej měnit od 45 % do 90 % objemu dodávkytage. To umožňuje měnit délku výstupního impulsu v monostabilním režimu nebo výstupní frekvenci v astabilním režimu. Pokud se tento vstup nepoužívá, doporučuje se připojit k zemi obvodu pomocí kondenzátoru 0.01 uF.
• Pin 6 – Práh (TRE) V astabilním i monostabilním režimu je hodnota hlasitostitagNapětí na časovacím kondenzátoru je monitorováno vstupem Threshold. Když je objemtagPokud e na tomto vstupu stoupne nad prahovou hodnotu, výstup se změní z vysoké na nízkou.
• Pin 7 – Vybíjení (DIS) při objemutagNapětí na časovacím kondenzátoru překročí prahovou hodnotu. Časovací kondenzátor se přes tento vstup vybíjí.
• Pin 8 – Napájecí napětítage (VCC) Toto je kladný objem dodávkytagterminál. Napájecí objemtagRozsah je obvykle mezi +5 V a +15 V. Časový interval RC se v závislosti na napájecím napětí příliš nemění.tagrozsahu e (přibližně 0.1 %) v astabilním nebo monostabilním režimu.

Monostabilní obvod

Obrázek 2 znázorňuje základní monostabilní obvod časovače 555.

• S odkazem na časový diagram na obrázku 3, nízkoobjemovýtagPulz aplikovaný na spouštěcí vstup (pin 2) způsobí, že výstupní hlasitosttage na pinu 3 pro přechod z nízkého na vysoký. Hodnoty R1 a C1 určují, jak dlouho zůstane výstup vysoký.

Během časového intervalu nemá stav spouštěcího vstupu žádný vliv na výstup. Jak je však znázorněno na obrázku 3, pokud je spouštěcí vstup na konci časového intervalu stále nízký, výstup zůstane vysoký. Ujistěte se, že spouštěcí impuls je kratší než požadovaný časový interval. Obvod na obrázku 4 ukazuje jeden způsob, jak toho elektronicky dosáhnout. Při sepnutém rezistoru S1 generuje krátkodobý nízkofrekvenční impuls. R1 a C1 jsou zvoleny tak, aby generovaly spouštěcí impuls, který je mnohem kratší než časový interval.

• Jak je znázorněno na obrázku 5, nastavení pinu 4 (Reset) na nízkou úroveň před koncem časového intervalu zastaví časovač.

• Reset se musí vrátit na vysokou úroveň, než může být spuštěn další časový interval.

Výpočet časového intervalu

• Pro výpočet časového intervalu monostabilního obvodu použijte následující vzorec: T = 1.1 * R1 * C1
• Kde R1 je odpor v ohmech, C1 je kapacita ve faradech a T je časový interval. NapříkladampNapříklad pokud použijete rezistor 1M ohm s kondenzátorem 1 mikrofarad (0.000001 F), časový interval bude 1 sekunda: T = 1.1 * 1000000 * 000001 = 1.1

Výběr RC součástek pro monostabilní provoz

1. Nejprve zvolte hodnotu pro C1.
   Dostupný rozsah hodnot kondenzátorů je ve srovnání s hodnotami rezistorů malý. Je snazší najít odpovídající hodnotu rezistoru pro daný kondenzátor.
2. Dále vypočítejte hodnotu R1, která v kombinaci s C1 vytvoří požadovaný časový interval.

• Nepoužívejte elektrolytické kondenzátory. Jejich skutečná hodnota kapacity se může výrazně lišit od jmenovité hodnoty.
• Také dochází k úniku náboje, což může vést k nepřesným hodnotám časování.
• Místo toho použijte kondenzátor s nižší hodnotou a rezistor s vyšší hodnotou. U standardních časovačů 555 použijte časovací rezistory s hodnotou mezi 1K ohmy a 1M ohmy.

Monostabilní obvod Example

Obrázek 6 znázorňuje kompletní obvod monostabilního multivibrátoru 555 s jednoduchým spouštěním hranou. Sepnutí spínače S1 spustí 5sekundový časovací interval a rozsvítí LED1. Na konci časového intervalu LED1 zhasne. Během normálního provozu spínač S2 připojuje pin 4 k napájecímu napětí.tage. Chcete-li zastavit časovač před koncem časového intervalu, nastavte S2 do polohy „Reset“, čímž propojíte pin 4 se zemí. Před spuštěním dalšího časového intervalu musíte vrátit S2 do polohy „Časovač“.

Astabilní obvod

• Obrázek 7 ukazuje základní astabilní obvod 555.

• V astabilním režimu se kondenzátor C1 nabíjí přes rezistory R1 a R2. Během nabíjení kondenzátoru je výstupní napětí vysoké.
• Když se zvtage přes C1 dosahuje 2/3 objemu dodávkytagC1 se vybíjí přes rezistor R2 a výstup se dostane na nízkou úroveň.
• Když se zvtage na C1 klesne pod 1/3 objemu dodávkytagC1 obnoví nabíjení, výstup se opět dostane na vysokou úroveň a cyklus se opakuje.
• Časový diagram na obrázku 8 ukazuje výstup časovače 555 v astabilním režimu.

• Jak je znázorněno na obrázku 8, uzemněním pinu Reset (4) se oscilátor zastaví a výstup se nastaví na nízkou úroveň. Vrácením pinu Reset na vysokou úroveň se oscilátor restartuje.
• Výpočet periody, frekvence a pracovního cyklu Obrázek 9 ukazuje 1 kompletní cyklus obdélníkového signálu generovaného astabilním obvodem 555.

• Perioda (doba potřebná k dokončení jednoho cyklu) obdélníkového signálu je součtem časů horního (Th) a nízkého (Tl) výstupního signálu. To znamená: T = Th + Tl
• kde T je perioda v sekundách.
• Dobu dosažení vysokého a nízkého signálu na výstupu (v sekundách) můžete vypočítat pomocí následujících vzorců: Th = 0.7 * (R1 + R2) * C1 Tl = 0.7 * R2 * C1
• nebo pomocí níže uvedeného vzorce můžete vypočítat periodu přímo. T = 0.7 * (R1 + 2*R2) * C1
• Chcete-li najít frekvenci, stačí vzít převrácenou hodnotu periody nebo použít následující vzorec:

• Kde f je v cyklech za sekundu nebo hertzech (Hz).
• Napřamptj. v astabilním obvodu na obrázku 7, pokud je R1 68 kOhmů, R2 680 kOhmů a C1 1 mikrofarad, je frekvence přibližně 1 Hz:

• Pracovní cyklus je procentotage času, kdy je výstup vysoký během jednoho celého cyklu. NapříkladampPokud je výstup vysoký po dobu Th sekund a nízký po dobu Tl sekund, pak je pracovní cyklus (D):

• Pro výpočet pracovního cyklu však stačí znát hodnoty R1 a R2.

• C1 se nabíjí přes R1 a R2, ale vybíjí se pouze přes R2, takže pracovní cyklus bude větší než 50 procent. Pracovního cyklu velmi blízkého 50 % však můžete dosáhnout výběrem kombinace rezistorů pro požadovanou frekvenci tak, aby R1 byl mnohem menší než R2.
• NapřampPokud je R1 68 0000 ohmů a R2 680 000 ohmů, bude pracovní cyklus přibližně 52 procent:

• Čím menší je R1 ve srovnání s R2, tím blíže bude pracovní cyklus 50 %.
• Pro dosažení pracovního cyklu menšího než 50 % zapojte diodu paralelně s R2.

Výběr RC součástek pro astabilní provoz

1. Nejprve vyberte C1.
2. Vypočítejte celkovou hodnotu kombinace rezistorů (R1 + 2*R2), která bude produkovat požadovanou frekvenci.
3. Vyberte hodnotu pro R1 nebo R2 a vypočítejte druhou hodnotu. Např.ampŘekněme, že (R1 + 2*R2) = 50K a vyberete rezistor 10K pro R1. Pak R2 musí být rezistor 20K ohmů.

Pro pracovní cyklus blízký 50 % zvolte hodnotu R2, která je výrazně vyšší než R1. Pokud je R2 vzhledem k R1 velký, můžete R1 ve výpočtech zpočátku ignorovat. Např.amptj. předpokládejme, že hodnota R2 bude 10krát R1. Pro výpočet hodnoty R2 použijte tuto upravenou verzi výše uvedeného vzorce:

• Poté vydělte výsledek číslem 10 nebo více, abyste zjistili hodnotu R1.
• Pro standardní časovače 555 použijte časovací rezistory s hodnotou mezi 1K ohmy a 1M ohmy.

Astabilní obvod Example

Obrázek 10 znázorňuje obdélníkový oscilátor 555 s frekvencí přibližně 2 Hz a pracovním cyklem přibližně 50 procent. Když je přepínač SPDT S1 v poloze „Start“, výstup střídavě svítí mezi LED 1 a LED 2. Když je S1 v poloze „Stop“, LED 1 zůstane zapnutá a LED 2 zůstane vypnutá.

Verze s nízkým výkonem

• Standardní obvod 555 má několik vlastností, které jsou nežádoucí pro obvody napájené z baterií.
• Vyžaduje minimální provozní objemtage 5V a relativně vysoký klidový napájecí proud.
• Během přechodů na výstupu produkuje proudové špičky až do 100 mA. Navíc jeho požadavky na vstupní předpětí a prahový proud omezují maximální hodnotu časovacího rezistoru, což omezuje maximální časový interval a astabilní frekvenci.
• Nízkoenergetické CMOS verze časovače 555, jako například 7555, TLC555 a programovatelný CSS555, byly vyvinuty s cílem zajistit lepší výkon, zejména v aplikacích napájených z baterií.
• Jsou pinové kompatibilní se standardním zařízením, mají širší napájecí napětítage rozsah (napřamp2 V až 16 V pro TLC555) a vyžadují výrazně nižší provozní proud.
• Jsou také schopny produkovat vyšší výstupní frekvence v astabilním režimu (1-2 MHz, v závislosti na zařízení) a výrazně delší časové intervaly v monostabilním režimu.
• Tato zařízení mají ve srovnání se standardním 555 nízkou výstupní proudovou kapacitu. Pro zátěž větší než 10–50 mA (v závislosti na zařízení) budete muset mezi výstup 555 a zátěž přidat obvod pro zvýšení proudu.

Další informace

• Považujte to za krátký úvod do časovače 555.
• Pro další informace si nezapomeňte prostudovat datový list výrobce pro konkrétní součástku, kterou používáte.
• Také, jak potvrdí rychlé vyhledávání na Googlu, neexistuje žádný krátkýtaginformace a projekty věnované této IC na web.
• Napřampnapř. následující webStránka poskytuje více podrobností o standardních i CMOS verzích časovače 555. www.sentex.ca/~mec1995/gadgets/555/555.html.

FAQ

Otázka: Jaký je účel vstupů Trigger a Threshold v časovači 555?

A: Spouštěcí vstup způsobí, že výstup přejde na vysokou úroveň při nízké hlasitosti.tage se aplikuje, zatímco vstup Threshold brání tomu, aby výstup byl vysoký při vysoké hlasitosti.tage se aplikuje.

Otázka: Jaký je doporučený rozsah hodnot rezistorů pro časování ve standardním časovači 555?

A: Pro přesné časování ve standardní konfiguraci časovače 555 se doporučuje použít hodnoty rezistorů mezi 1K ohmy a 1M ohmy.

Dokumenty / zdroje

Tutoriál k časovači Jameco 555 [pdfUživatelská příručka 555 Tutoriál k časovači, 555, Tutoriál k časovači, Tutoriál

Reference

• Uživatelská příručka