Quan es desenvolupen dispositius electrònics, sovint es fa necessari generar polsos d'una longitud determinada o generar un senyal rectangular amb una freqüència determinada i una determinada relació de longitud a pausa. No serà difícil per a un dissenyador experimentat dissenyar aquest dispositiu en elements digitals separats, però és més convenient utilitzar un microcircuit especialitzat per a aquest propòsit.
Contingut
Què és el xip NE555 i on es pot utilitzar
El xip NE555 es va desenvolupar als anys 70 del segle passat i encara és molt popular entre professionals i aficionats. És un temporitzador tancat en una carcassa amb 8 pins.Disponible en versions DIP o de muntatge superficial (SMD).
El microcircuit conté dos comparadors: superior i inferior. A les seves entrades es forma una tensió de referència, igual a 2/3 i 1/3 de la tensió d'alimentació. El divisor està format per resistències resistència 5 kOhm. Els comparadors controlen el flip-flop RS. A la seva sortida es connecten un amplificador de memòria intermèdia i un interruptor de transistor. Cada comparador té una entrada lliure, serveix per subministrar senyals de control externs. El comparador superior s'activa quan apareix un nivell alt i canvia la sortida del microcircuit a un nivell baix. La "protecció" inferior redueix la tensió per sota d'1/3 VCC i estableix la sortida del temporitzador a una unitat lògica.
Les principals característiques del xip NE555
Les característiques del temporitzador de diferents fabricants poden diferir dins de petits límits, però ningú té desviacions fonamentals (excepte per als microcircuits d'origen desconegut, podeu esperar res d'ells):
- La tensió d'alimentació s'indica de manera estàndard de +5 a +15 V, tot i que els fulls de dades contenen límits de 4,5 ... 18 V.
- El corrent de sortida és de 200 mA.
- La tensió de sortida és un màxim de VCC menys 1,6 V, però no menys de 2 V amb una tensió d'alimentació de 5 V.
- El consum de corrent a 5 V no és superior a 5 mA, a 15 V fins a 13 mA.
- L'error en la formació de la durada del pols no supera el 2,25%.
- La freqüència màxima de funcionament és de 500 kHz.
Tots els paràmetres s'especifiquen per a una temperatura ambient de +25 °C.
Ubicació i finalitat dels pins
Les sortides del temporitzador es disposen de manera estàndard, independentment del disseny de la caixa, en ordre ascendent des de la tecla en sentit contrari a les agulles del rellotge (quan es veu des de dalt), de l'1 al 8. Cada sortida té el seu propi propòsit:
- GND – cable d'alimentació comú del dispositiu.
- TRIG - quan s'aplica un nivell baix, s'engega el segon comparador (inferior segons l'esquema), apareix una unitat lògica a la seva sortida, posant el flip-flop RS intern a 0. S'hi connecta un circuit RC de temporització extern. Té prioritat sobre THR.
- FORA - sortir. El nivell alt del senyal és lleugerament inferior a la tensió d'alimentació, el nivell baix és de 0,25 V.
- RESET - reiniciar. Independentment dels senyals d'altres entrades, si hi ha un nivell baix, restableix la sortida a 0 i desactiva el temporitzador.
- CTRL - gestió. Sempre té un nivell de 2/3 de la tensió del carril d'alimentació. Aquí podeu aplicar un senyal extern i modular la sortida amb ell.
- THR - quan apareix un nivell alt (més de 2/3 de la font d'alimentació), el primer disparador (superior segons l'esquema) s'estableix a 1 i l'intern Chancleta RS passa a l'estat d'una unitat lògica.
- DIS - la descàrrega del condensador de temporització. Quan apareix un disparador d'alt nivell a la sortida, el transistor intern s'obre, es produeix una descàrrega ràpida. El temporitzador està preparat per al següent cicle de funcionament.
- VCC - potència de sortida. Es pot subministrar amb tensió de 5 a 15 V.
Descripció dels modes de funcionament del xip NE555
Tot i que l'arquitectura del temporitzador permet utilitzar-lo en una varietat de modes, hi ha tres modes de funcionament típics per al NE555.
Vibrador únic (multivibrador en espera)
Posició inicial:
- nivell lògic alt d'entrada 2;
- a les entrades R i S del disparador - zeros;
- sortida de disparador - 1;
- el transistor del circuit de descàrrega està obert, el condensador C està en derivació;
- la sortida 3 és el nivell 0.
Quan apareix un nivell zero a l'entrada 2, el comparador inferior canvia a 1, girant el disparador a 0. Apareix un nivell alt a la sortida del microcircuit.Al mateix temps, el transistor es tanca, deixant de derivar el condensador. Comença a carregar-se a través de la resistència R. Tan bon punt la tensió a través d'aquesta arriba a 2/3 de VCC, el comparador superior funcionarà, tornarà a posar el disparador a 1 i la sortida del temporitzador a 0. El transistor s'encendrà i descarregarà la capacitat. . Així, es formarà un pols positiu a la sortida, el començament del qual està determinat per un senyal extern a l'entrada 2, i la finalització depèn del temps de càrrega del condensador, que es calcula amb la fórmula t=1,1⋅R⋅ C.
multivibrador
Quan s'aplica energia, el condensador es descarrega, a l'entrada 2 (i 6) 0 lògic, a la sortida del temporitzador 1 (aquest procés es descriu a l'apartat anterior). Després de carregar la capacitat a través de R1 i R2 al nivell de 2/3 VCC, un nivell alt a l'entrada 6 canviarà la sortida 3 a zero i el transistor de descàrrega s'activarà. Però el condensador no es descarregarà directament, sinó a través de R2. Com a resultat, el circuit tornarà a la seva posició original i el cicle es repetirà una i altra vegada. A partir de la descripció del procés, es pot veure que el temps de càrrega ve determinat per la suma de les resistències R1, R2 i la capacitat del condensador, i el temps de descàrrega està establert per R1 i C. En lloc de R1 i R2, podeu posar resistències variables i controlar ràpidament la freqüència i el cicle de treball dels polsos. Fórmules de càlcul:
- durada del pols t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
- durada de la pausa t2=0,693⋅R2⋅C;
- freqüència de repetició del pols f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.
El temps de pausa no pot superar el temps del pols. Per evitar aquesta limitació, els circuits de descàrrega i càrrega es separen mitjançant la inclusió d'un díode al circuit (càtode al pin 6, ànode al pin 7).
disparador de Schmitt
Al xip 555, podeu crear un disparador Schmitt.Aquest dispositiu converteix un senyal que canvia lentament (sinusoide, dent de serra, etc.) en una ona quadrada. Aquí, no s'utilitzen circuits de temporització, el senyal s'alimenta a les entrades 2 i 6, interconnectades. Quan s'arriba al llindar de 2/3 VCC, la tensió de sortida canvia bruscament a 1, quan baixa al nivell d'1/3, també disminueix bruscament a zero. La zona d'ambigüitat és 1/3 de la tensió d'alimentació.
Avantatges i inconvenients
El principal avantatge del xip NE555 és la seva facilitat d'ús: per construir un circuit, n'hi ha prou amb una petita vinculació, que es presta bé al càlcul. Al mateix temps, el cost del dispositiu és baix.
El principal desavantatge del temporitzador és la forta dependència de la durada del pols de la tensió d'alimentació. Això es deu al fet que el condensador del circuit vibrador únic o multivibrador es carrega a través d'una resistència (o a través de dues), i el terminal superior de la resistència està connectat al bus d'alimentació. El corrent a través de la resistència està format pel voltatge VCC: com més alt sigui, més gran sigui el corrent, més ràpid es carregarà el condensador, més aviat funcionarà el comparador, més curt serà l'interval de temps generat. Per alguna raó desconeguda, aquest moment no es troba a la documentació tècnica, però és ben conegut pels desenvolupadors.
Un altre inconvenient del temporitzador és que les tensions de llindar dels comparadors estan formades per divisors interns i no es poden ajustar. Això limita les possibilitats d'aplicació de NE555.
I una característica més desagradable. En relació amb l'esquema push-pull per a la construcció de l'etapa de sortida, en el moment de la commutació (quan el transistor superior ja està obert, i el inferior encara no està tancat, o viceversa) hi ha un pols de corrent passant. La seva durada és curta, però comporta un escalfament addicional del microcircuit i genera interferències en els circuits de potència.
Quins són els anàlegs
Durant l'existència del temporitzador, s'han desenvolupat i alliberats un gran nombre de clons. Són produïts per diverses empreses, però totes contenen el nombre 555. Entre les fàbriques que produeixen anàlegs, hi ha fabricants populars de components electrònics i fabricants desconeguts del sud-est asiàtic. Si els primers proporcionen els paràmetres declarats, no s'haurien d'esperar garanties dels segons. Les desviacions de les característiques declarades poden ser grans.
A l'URSS, es va desenvolupar un temporitzador similar KR1006VI1. La seva funcionalitat és exactament la mateixa que l'original, amb una excepció: la seva sortida 2 té prioritat sobre la sortida 6 (i no viceversa, com NE555). Això s'ha de tenir en compte a l'hora de dissenyar esquemes. I una cosa més: l'índex КР significa que el microcircuit només es produeix al paquet DIP8.
Exemples d'ús pràctic
L'àmbit d'aplicació pràctica del temporitzador és ampli; en el marc d'aquesta revisió, no serà possible cobrir completament el tema. Però val la pena considerar els exemples més comuns.
En el mode de vibrador únic en diversos microcircuits, és possible crear un bloqueig de codi amb un límit de temps per marcar el codi. Una altra manera és utilitzar-lo com a dispositiu de senyalització per assolir un nivell llindar (il·luminació, nivell d'ompliment del dipòsit, etc.) juntament amb diversos sensors.
En el mode multivibrador (mode astable), el temporitzador troba l'aplicació més àmplia. En diversos temporitzadors, podeu construir un interruptor de garlanda amb regulació independent de la freqüència de parpelleig, el temps i el temps de pausa.És possible utilitzar NE555 com a base per a un relé de temps i formar un temps d'encesa del consumidor d'1 a 25 segons. Pots construir un metrònom per a un músic. Aquest és el mode de xip més utilitzat, i és impossible descriure totes les aplicacions.
Com a disparador de Schmitt, el temporitzador s'utilitza amb poca freqüència. Però en mode biestable sense elements d'ajust de freqüència, el NE555 s'utilitza com a debouncer o com a interruptor de dos botons en mode d'arrencada i parada. De fet, només s'utilitza el flip-flop RS integrat. També se sap construir un controlador PWM basat en el temporitzador.
Hi ha col·leccions de circuits que descriuen diverses aplicacions del temporitzador NE555. Descriuen milers de maneres d'utilitzar el xip. Però fins i tot això pot no ser suficient per a la ment inquisitiva del dissenyador, i trobarà un ús addicional del temporitzador que encara no s'ha descrit enlloc. Les possibilitats establertes pels desenvolupadors del microcircuit ho permeten.
Articles semblants:
