Интегральный таймер NE555 и его применение / Хабр

Когда в 1972 году началось производство микросхемы интегрального таймера NE555, никто не предполагал, что и через пятьдесят лет она не утратит популярности, а к названию таймера будут добавлять слово «легендарный».

В данной публикации мы разберём основные применения легендарного таймера 555 и аккуратно заглянем ему «под капот».

Приведённые в качестве примера схемы и временные диаграммы работы этих схем созданы с помощью SPICE-симулятора TINA TI V9 (версия 9.3.150.328). Модель интегрального таймера NE555 взята из стандартной библиотеки симулятора.

Важная информация: параметры генератора, применённого в примерах с триггером Шмитта и ждущим мультивибратором, задавались через свойства генератора и вызванный оттуда «Редактор сигнала». Анализатор переходных процессов запускался с выбранной опцией «Нулевые начальные условия».

Применение таймера 555 в качестве RS-триггера

Наиболее простым применением интегрального таймера 555 является использование его в качестве RS-триггера.

«Классический» RS-триггер имеет два устойчивых состояния, переход между которыми осуществляется подачей управляющих сигналов на входы сброса и установки. Схема включения таймера 555 в качестве RS-триггера приведена ниже:

В качестве входа S (Set, установка) используется вход «TRIG»: при нажатии на кнопку «TRIG» вход микросхемы подключается к общему проводу, а на выходе — устанавливается высокий логический уровень.

В качестве входа R (Reset, сброс) используется вход «THRES»: при нажатии на кнопку «THRES» на вход микросхемы подаётся напряжение питания, а выход микросхемы переходит в сброшенное состояние.

Важным элементом схемы является «подтягивающий» резистор R2. Без него на выходе микросхемы сразу после включения устанавливается высокий логический уровень, и устройство на нажатие кнопок не реагирует. Переходные процессы при включении RS-триггера без «подтягивающего» резистора R2 представлены на графике справа:

При наличии «подтягивающего» резистора на входе «TRIG» на выходе микросхемы при включении устанавливается низкий логический уровень (состояние сброса), а устройство изменяет состояние в зависимости от состояния входов.

График переходных процессов при включении RS-триггера с «подтягивающим» резистором представлен ниже:

Структурная схема таймера 555

Чтобы разобраться с не совсем характерным для «классического» RS-триггера поведением микросхемы, изучим её структурную схему. Для примера возьмём интегральный таймер NE555 производства TI. Выглядит структурная схема достаточно любопытно:

В центре композиции находится асинхронный RS-триггер, к инверсному выходу которого подключён инвертирующий выходной буфер и транзисторный ключ с открытым коллектором. Сброс триггера производится или сигналом низкого логического уровня на входе 4 «RESET», или сигналом высокого логического уровня на выходе верхнего по схеме компаратора. Установка триггера производится сигналом высокого логического уровня на выходе нижнего по схеме компаратора.

Пороги срабатывания компараторов установлены делителем напряжения из трёх резисторов. Напряжение верхнего порога срабатывания подаётся на вывод 5 «CONT».

Установка RS-триггера происходит при подаче на вход 2 «TRIG» напряжения ниже нижнего порога срабатывания при условии, что на входе «RESET» присутствует напряжение высокого уровня.

Сброс RS-триггера происходит при подаче на вход 6 «THRES» напряжения выше верхнего порога срабатывания при условии, что на входе «RESET» присутствует напряжение высокого уровня, и напряжение на входе «TRIG» — выше нижнего порога срабатывания.

Таким образом, наивысший приоритет имеет вход «RESET», а вход «TRIG» имеет приоритет выше, чем у входа «THRES». При включении NE555 по схеме RS-триггера без «подтяжки» по входу «TRIG» на входе «TRIG» всегда будет присутствовать напряжение ниже нижнего порога срабатывания, а выход будет переходить в состояние сброса только на время подачи сигнала низкого уровня на вход «RESET».

Сразу хочу сделать акцент и заострить внимание: в большинстве источников пороги срабатывания компараторов обозначены как 2/3 U

cc и 1/3 U_cc, а вывод «CONT» используется как выход, зашунтированный конденсатором ёмкостью 0,01 мкФ, или же никуда не подключённый, но с выводом 5 «CONT» не всё так просто.

В datasheet от TI «xx555 Precision Timers. SLFS022I — September 1973 — Revised September 2014» вывод 5 обозначен как I/O, а пороги срабатывания обозначены как «CONT» и «1/2 CONT». Это означает, что уровни порогов срабатывания компараторов не «прибиты намертво» к напряжению питания таймера, а могут варьироваться в широких пределах подачей на вход «CONT» управляющего напряжения. Если управляющее напряжение на вывод 5 не подаётся, он используется как выход «CONT» с подключённым к нему шунтирующим конденсатором 0,01 мкФ, а верхний порог срабатывания в этом случае CONT = 2/3 U

cc.

Применение шунтирующего конденсатора повышает устойчивость работы микросхемы и её помехозащищённость. Также не стоит забывать про подключение к цепям питания микросхемы блокировочных конденсаторов.

Диапазон напряжения питания большинства моделей таймеров 555 серии от 4,5 до 16 В (до 18 В для некоторых моделей), потребляемый ток варьируется от долей до единиц миллиампера (в зависимости от модели), выходной каскад большинства моделей способен выдерживать ток до 200 мА.

Применение таймера 555 в качестве триггера Шмитта

Триггер Шмитта применяется для преобразования входного сигнала непрямоугольной формы в выходной сигнал прямоугольной формы. Характерной особенностью работы триггера Шмитта является наличие гистерезиса, который определяется шириной «окна» между уровнями срабатывания триггера.

Использование таймера 555 в качестве триггера Шмитта является ещё одним из применений этой микросхемы. Для этого надо подать входной сигнал на соединённые вместе входы «TRIG» и «THRES» таймера. Амплитуда и смещение входного сигнала должны быть такими, чтобы сигнал перекрывал «окно», образованное порогами срабатывания компараторов.

На рисунке ниже на вход триггера Шмитта подаётся сигнал треугольной формы с амплитудой 2 В и смещением U_offset = 2,5 В, равным половине напряжения питания U_cc. Частота сигнала 1000 Гц. При этом верхний порог срабатывания компаратора U_cont = 2/3 U_cc = 3,33 В, а нижний порог срабатывания компаратора 1/2 U_cont = 1/3 U_cc = 1,67 В.

На графике мы видим преобразование входного периодического сигнала треугольной формы в классический меандр с DC = 50 %, где DC — аббревиатура от «duty cycle» (коэффициент заполнения). Входной сигнал может быть любой формы, «треугольник» в качестве входного сигнала был выбран из соображений наглядности.

Попробуем применить вывод 5 «CONT» в качестве входа и подать на него напряжение 4 В от внешнего источника. Изменения выходного сигнала представлены на рисунке ниже:

Мы видим, что при том же периоде выходного сигнала его коэффициент заполнения увеличился. Это связано с тем, что «окно» компаратора сдвинулось вверх и расширилось.

Теперь подадим на вход «CONT» напряжение 2 В:

Коэффициент заполнения уменьшился за счёт того, что «окно» сдвинулось вниз и сузилось.

Вышеприведённые примеры иллюстрируют возможность широтно-импульсной модуляции (ШИМ) входного периодического сигнала напряжением на входе «CONT».

Применение вывода 5 «CONT» в качестве входа также даёт возможность сужения «окна» компаратора для преобразования сигналов с небольшим значением амплитуды. Важно чтобы входной сигнал при этом имел смещение, при котором он оставался бы в рамках напряжения питания таймера.

Применение таймера 555 в качестве мультивибратора

Мультивибратором называют релаксационный генератор с выходным сигналом прямоугольной формы. Релаксационным он является в силу того, что элементы мультивибратора не обладают резонансными свойствами.

Схема мультивибратора на таймере 555 и диаграмма его работы приведены на рисунке ниже:

В момент включения на выходе микросхемы устанавливается высокий логический уровень, транзисторный ключ закрывается, сопротивление выхода «DISC» высокое. Конденсатор C2 заряжается через включённые последовательно резисторы R1 и R2 до напряжения U_cont, на выходе микросхемы устанавливается низкий логический уровень, транзисторный ключ открывается и подключает точку соединения резисторов R1 и R2 к общему проводу. Конденсатор C2 разряжается через резистор R2, пока напряжение на нём не достигнет уровня 1/2 U

cont, на выходе таймера не установится высокий логический уровень, транзисторный ключ не закроется, и конденсатор снова не начнёт заряжаться через включённые последовательно резисторы R1 и R2.

В режиме автогенерации длительность высокого уровня выходного сигнала мультивибратора на таймере 555 равна:

При этом, длительность низкого уровня сигнала:

а период равен:

Из формул видно, что временные характеристики мультивибратора на таймере 555 определяются номиналами элементов R1, R2, C2 и не зависят от напряжения питания микросхемы.

Подадим на вход «CONT» напряжение 4 В от внешнего источника:

Период выходного сигнала и его коэффициент заполнения увеличились.

При подаче на вход «CONT» напряжения 2 В период выходного сигнала и его коэффициент заполнения уменьшаются:

Можно сделать вывод, что изменение напряжения на входе «CONT» приводит к частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) выходного сигнала мультивибратора.

Применение таймера 555 в качестве ждущего мультивибратора

Ждущий мультивибратор (одновибратор) предназначен для формирования импульса определённой длительности по внешнему событию.

Обычно в качестве внешнего события используется замыкание входа «TRIG» на общий провод нажатием кнопки, но мы вместо кнопки в эмуляторе будем использовать генератор сигналов, настроенный на одиночный импульс низкого уровня длительностью 10 мс:

Как видно из временной диаграммы работы ждущего мультивибратора на таймере 555, по получению импульса схема формирует на выходе сигнал длительностью около 2,2 с. Длительность сигнала определяется по формуле:

Хотелось бы заострить внимание на том, что длительность выходного сигнала ждущего мультивибратора на таймере 555 тоже не зависит от напряжения питания.

▍ От автора

В публикации проведён краткий обзор интегрального таймера 555 и его основных применений. Большинство приведённых в публикации устройств может быть реализовано на микроконтроллерах, но аналоги NE555 по-прежнему выпускаются промышленностью по причине дешевизны и надёжности.

Важной особенностью схем на таймере 555 является то, что временные характеристики этих схем не зависят от напряжения питания, а расчёт этих характеристик производится по простым формулам или диаграммам.

Заслуженной популярностью таймер 555 пользуется у начинающих радиолюбителей: он недорогой, корпус DIP-8 легко устанавливается в беспаечную плату, требуется минимум «обвязки». И что очень важно для мотивации начинающих: схемы на таймере 555 начинают работать сразу после правильной сборки.

Вот пример простейшего генератора на NE555:

А такое реле времени по схеме из раздела про ждущий мультивибратор 12-летний подросток собирает за полчаса:

…и всё это началось пятьдесят лет назад, и, надеюсь, закончится нескоро.

схемы включения и выключения полива, кормушки или освещения

Циклический таймер можно представить как устройство, состоящее из двух таймеров, работающих поочередно. Один из них определяет период срабатывания устройства, а другой – время включения нагрузки. Подобные схемы позволяют автоматизировать работу полива, подачи корма животным или рыбкам, имитацию присутствия жильцов дома путем периодического включения освещения. В автомобиле работой стеклоочистителей и поворотников также управляет циклический таймер. Рассмотрим практичные схемы, которые позволяют реализовать различные временные параметры.

Содержание

• 1. Циклический таймер на микросхеме NE555
  • 1.1. Описание работы устройства
  • 1.2. Подбор элементов схемы
• 2. Автоматический таймер на К561ИЕ16
  • 2.1. Как работает таймер
  • 2.2. Выбираем элементы схемы
• 3. Делаем своими руками суточное реле времени
• 4. Комментарии посетителей по теме статьи

Циклический таймер на микросхеме NE555

Трудно придумать лучший вариант для коротких отрезков времени, чем применение микросхемы интегрального таймера КР1006ВИ1 (импортный аналог NE 555). С ее помощью реализуется относительно простое цикличное устройство, не требующее наладки, которое позволяет устанавливать требуемые промежутки времени с достаточной точностью в бытовом применении.

Описание работы устройства

Следующая схема обеспечивает плавную установку времени включения нагрузки в пределах 0,5-15 сек и периода работы в диапазоне 0,5-60 сек. При использовании реле RM96P12 максимальный ток нагрузки составляет 8 А. Срабатывание реле подтверждает светодиод LED2.

Схема питается от сети 220 В через предохранитель FU1. Конденсатор С1 создает требуемое сопротивление переменному току, а диодный мостик В1 выпрямляет напряжение. Резистор R1 ограничивает ток диодов в момент включения, а резистор R2 обеспечивает разряд конденсатора С1 при отключении питания. При использовании диодов с максимальным током нагрузки до 1 А резистор R1 можно исключить.

Стабилитрон D1 обеспечивает параметрическую стабилизацию напряжения, то есть пропускает через себя такой ток, при котором сохраняется напряжение 12 В. Конденсатор С2 сглаживает пульсации сети 50 Гц, а конденсатор С3 гасит импульсы высокочастотных помех. Светодиод LED2 служит индикатором питания устройства.

Питание устройства можно обеспечить практически от любого стабилизированного блока питания на 12 В, который используется в бытовых приборах. Важно, чтобы его максимальный ток нагрузки был не менее 100 мА. В этом случае стабилитрон D1 и все элементы схемы слева от него следует исключить. Элементы C5, R5 и PR1 определяют период срабатывания устройства, а элементы C6, R7 и PR2 определяют время включения нагрузки.

Для сборки реле времени используйте печатную плату, представленную на фото. В случае питания от 220 В данная схема не имеет трансформатора и не обеспечивает гальванической развязки. Таким образом, на всех элементах потенциально может присутствовать опасное напряжение. Следовательно, все работы по настройке необходимо выполнять при отключенном питании!

При изготовлении простого устройства можно обойтись и без печатной платы. Похожий таймер на 555 микросхеме я собрал на основании пластиковой коробочки. Сначала наклеил все крупные элементы на основание ножками вверх с помощью клеевого пистолета. Затем выполнил монтаж проводом МГТФ. Получается не очень красиво, зато быстро и достаточно надежно.

При настройке переменными резисторами PR1 и PR2 подбирают период и время включения нагрузки. Их можно снабдить шкалами, и тогда получится универсальный периодический таймер. На практике удобно измерить сопротивление переменных резисторов после подбора и заменить их соответствующими постоянными.

Подбор элементов схемы

Рассмотрим возможные варианты элементов схемы:

• В качестве ИС1 подойдет отечественный аналог КР1006ВИ1.
• Реле требуется с рабочим напряжением 12 В и током срабатывания не более 50 мА. Его контакты должны быть рассчитаны на ток и напряжение, которые необходимы для питания управляемого устройства. В старых компьютерах и прочих гаджетах полно подходящих, а их параметры хорошо представлены в сети.
• Стабилитрон подойдет отечественный Д814Д, но можно включить последовательно 2 стабилитрона КС168А или КС468А. Важно, чтобы его дифференциальное сопротивление было не менее 2,5 Ом, иначе напряжение питания будет ниже необходимого.
• Конденсатор С1 мне пришлось установить емкостью 1 мкФ, так как при меньших значениях не обеспечивался достаточный рабочий ток стабилитрона, реле и микросхемы, а, значит, и напряжение питания было ниже 12 В.
• Резистор R2 должен иметь мощность не менее 1 Вт.
• Диодный мост подойдет любой с рабочим напряжением не менее 400 В и рассчитан на ток не менее 100 мА. Можно установить отечественные дискретные диоды КД105, КД212, КД226 и многие другие с указанными параметрами.
• Электролитические конденсаторы С2, С5 должны иметь рабочее напряжение не менее 25 В. Эти элементы включены параллельно и, в принципе, достаточно и одного из них.
• Конденсатор С6 также используем на 25 В. Не рекомендую использовать старые емкости, так как они могут иметь большой ток утечки. Не следует использовать элементы RP2 и С6 с большими номиналами, чем указано на схеме с целью увеличения времени срабатывания таймера. При этом рабочие токи станут минимальными, что приведет к нестабильности работы схемы.
• Конденсатор С3 керамический, причем его емкость может заметно отличаться от указанной на схеме.
• Диоды D2,D3 1N4148, 1N4007, – практически любые из серии КД103, КД105, КД226, КД521 и пр.

Автоматический таймер на К561ИЕ16

Следующая схема циклического таймера позволяет установить как период, так и время включения в пределах от 1,5 — 180 минут. Она состоит из двух мультивибраторов (на DD1.1, DD1.2, и DD1.3, DD1.4 соответственно) и двоичного счетчика на DD2. При этом 14-ти разрядный счетчик К561ИЕ16 (импортный аналог NJM4020B) делит частоту каждого мультивибратора на 8192. Частота работы верхнего по схеме мультивибратора определяется значениями R1, R2, С1, а нижнего – элементами R5, R7, С3.

Как работает таймер

При включении питания счетчик сбрасывается импульсом тока заряда емкости С2. На выходе DD2 устанавливается ноль, который открывает транзисторы VT2 и VT3. В итоге реле включается и подключает нагрузку (если используются его нормально разомкнутые контакты). При этом блокируется работа верхнего по схеме мультивибратора, а генератор на DD1.3, DD1.4 работает.

После того, как счетчик отсчитает 8192 импульса, на его выходе появится единица, нагрузка отключится, нижний мультивибратор буде заблокирован, а генератор на DD1.1, DD1.2 будет работать. После отсчета 8182 импульсов работа схемы вновь инвертируется. При этом диоды VD1, VD2 обеспечивают развязку выходов мультивибраторов.

Питание устройства можно обеспечить практически от любого стабилизированного блока питания на 12 В, который используется в бытовых приборах. Важно, чтобы его максимальный ток нагрузки был не менее 100 мА. Возможно питание и от сети переменного тока без трансформатора по схеме, которая использована для рассмотренного выше таймера на КР1006ВИ1.

Если необходимо, чтобы реле включалось не сразу после включения питания устройства, а после задержки, можно воспользоваться другим вариантом схемы. В данном случае при нуле на выходе счетчика выходные транзисторы заперты, и реле обесточено. Теперь верхний по схеме мультивибратор определяет период отключения, а нижний – время включения нагрузки.

Выбираем элементы схемы

Рассмотрим возможные варианты элементов схемы:

• В качестве DD1 вместо К561ЛЕ5 можно использовать К561ЛА7 или подойдут импортные аналоги NJM4001А, NJM4011А соответственно. При использовании К561ЛА7 (NJM4011А) полярность подключения диодов VD1, VD2 нужно сменить на обратную, а резистор R3 необходимо перекинуть с минуса на плюс питания. При этом мультивибраторы поменяются ролями.
• В качестве DD2 вместо отечественного счетчика К561ИЕ16 подойдет импортный аналог NJM4020B.
• Реле требуется с рабочим напряжением 12 В и током срабатывания не более 50 мА. Его контакты должны быть рассчитаны на ток и напряжение, которые необходимы для питания управляемого устройства. В старых компьютерах и прочих гаджетах полно подходящих, а их параметры хорошо представлены в сети.
• Диоды D2,D3 КД522 – практически любые из серии КД103, КД105, КД226, КД521, 1N4148, 1N4007 и пр.
• Транзисторы КТ315 можно заменить на КТ3102, КТ503. Транзисторы КТ361 — на КТ3107, КТ502.
• Переменные резисторы R2, R7 лучше использовать с линейной характеристикой, что сделает заметно удобней их градуировку.

Резисторы и конденсаторы мультивибраторов, определяющие их частоту, можно выбрать другие и изменить временные параметры таймера. При этом конденсаторы большой емкости имеют недопустимую утечку, а большое сопротивление резисторов приведет к минимальным рабочим токам. В итоге схема будет работать нестабильно.

Делаем своими руками суточное реле времени

Если объединить рассмотренные выше схемы, можно собрать своими руками устройство, которое будет работать как суточное реле времени. При этом его точность работы вполне достаточна для бытовых целей. Реле можно использовать как недельный таймер для автополива теплиц или управления другими электроприборами. Для этого в схеме со счетчиком необходимо заменить один из мультивибраторов на логических элементах на мультивибратор на 555 микросхеме. Тогда мы получим максимальную задержку (15+60) сек х 8192 = 614400 сек или больше 7 суток.

За основу я взял схему, в которой при включении питания реле отключено. В результате компиляции двух схем маркировка некоторых элементов повторяется, но это не мешает пониманию работы устройства. В таком варианте при подаче 12 В счетчик D2 сбрасывается импульсом заряда конденсатора С3. Ноль на его выходе запрещает работу нижнего по схеме мультивибратора и включает генератор на NE555. При этом транзисторы закрыты, и обмотка реле не питается.

После того, как счетчик отсчитает 8192 импульса, на его выходе появится единица, включится нагрузка, верхний мультивибратор будет заблокирован, а генератор на DD1.3, DD1.4 будет работать. После отсчета 8182 импульсов работа схемы вновь инвертируется. При этом диоды VD1, VD2 обеспечивают развязку выходов мультивибраторов. При выборе комплектующих воспользуйтесь рекомендациями для представленных выше схем.

При настройке устройства, рассчитанного на большие выдержки (для автополива газона или полива теплиц), можно воспользоваться выходами нижних разрядов счетчика. На представленной в качестве примера схеме обычного таймера они расположены в порядке возрастания разряда. Во время наладки вместо вывода микросхемы 3 можно подключить один из расположенных выше по схеме и уменьшить скорость срабатывания устройства кратно 2-м.

Более того, можно включить в схему DIP-переключатель, который позволит ступенчато переключать время выдержки. В приведенной схеме в качестве задающего генератора используется мигающий с частотой 1,4 Гц светодиод. В этом случае обеспечивается задержка в соответствии с таблицей.

Если представленная схема таймера выключения вызывает интерес, замечу, что в этом случае нагрузка включается автоматически при подаче питания на устройство и отключается после окончания заданной выдержки.

В следующем исполнении нагрузка включается через заданное таймером время после подачи питания. Как видите, в последних схемах на выходе используется всего один транзистор, и в нашей схеме можно сделать точно так же. Экспериментируйте, это интересно!

 

Происхождение, объяснение и применение таймеров Triple-Five

Что вы узнаете:

• История таймера 555.
• Каковы режимы работы 555?
  
• О моей книге, которая поможет научить молодых и старых о 555 таймерах.
• Конкурс 555 таймеров element14.

 

Таймер 555 отпраздновал 51-ю годовщину своего создания в 1971 году инженером-электронщиком Гансом Камензиндом, которому производитель электроники Signetics поручил разработать ИС с фазовой автоподстройкой частоты (LLP). Через несколько дней после первоначальной разработки Камензинд подумал об использовании прямого сопротивления вместо источника постоянного тока, обнаружив, что эта версия более эффективна.

Это привело к уменьшению количества требуемых внешних контактов с девяти до восьми, что позволило поместить микросхему в 8-контактный корпус вместо 14-контактного. Эта переработанная версия прошла проверку конструкции, и прототипы были завершены 19 октября.71 как NE555V (пластиковый DIP) и SE555T (металлический TO-5), конструкции, которые используются до сих пор.

555 Таймеры представляют собой монолитные ИС, которые подают сигналы цифровой системе для изменения ее состояния. Их также можно использовать как мультивибратор или форму генератора, который имеет два каскада и может быть выведен в любом из состояний. По сути, это две схемы усилителя с рекуперативной обратной связью.

Происхождение названия «555»

Таймер получил свое название из-за того, что в исходной модели было установлено три резистора номиналом 5 кОм каждый. Однако Камензинд заявил: «Это было выбрано произвольно. Именно Арт Фьюри (менеджер по маркетингу), который думал, что трасса будет хорошо продаваться, выбрал название« 555 »».

С этой целью сегодня используются два типа таймеров 555, оба являются микросхемами с восемью выводами. Наиболее распространенным является прямоугольный V-образный корпус с четырьмя контактами с каждой стороны. Другая версия, которая раньше была самой распространенной, но теперь несколько потеряла популярность, — это круглая Т-образная упаковка.

Каждый из восьми контактов обеспечивает следующие функции (Рис. 1) :

• Заземление: Действует как защитная мера, аналогичная вилкам для стенных розеток.
• Триггер: Подает напряжение для запуска операций синхронизации.
• Выход: Подает напряжение на устройство с помощью таймера.
• Сброс: Завершение операции синхронизации.
• Напряжение управления: Дополнительный контакт для управления схемой вне основной установки.
• Порог: Определяет, как долго таймер должен выдавать напряжение во время каждого цикла включения/выключения.
• Разрядка: Обычно подключается к конденсатору, также влияет на временной интервал.
• В+: Входное напряжение.

Что внутри 555?

Далее мы рассмотрим внутреннюю схему таймера 555 и укажем, что означает каждый символ на блок-схеме выше (рис. 2) . В центре находится пара компараторов, обозначенных символами перевернутого треугольника. Они используются для сравнения двух напряжений или токов и вывода цифрового сигнала, указывающего, какое из них больше. Кроме того, триггер, обозначенный прямоугольником, представляет собой схему, которая имеет два устойчивых состояния и может использоваться для хранения простой информации. Таймер также содержит делитель напряжения, разрядный транзистор и выходной каскад.

Делитель напряжения (показан в верхней части схемы) состоит из трех соединенных вместе резисторов номиналом 5 кОм. Он обеспечивает опорное напряжение на уровне 1/3 и 2/3 от подаваемого напряжения, которое может находиться в диапазоне от 5 до 15 В. Именно здесь вступают в действие эти компараторы, поскольку они сравнивают два аналоговых входных напряжения на их положительных (неинвертирующих) напряжениях. и отрицательный (инвертирующий) входной терминал.

Например, если входное напряжение на положительной клемме выше, чем входное напряжение на отрицательной клемме, компаратор выдаст 1. В качестве альтернативы, если напряжение на отрицательной входной клемме выше, чем на положительной клемме, компаратор выдаст 0,

Отрицательная входная клемма первого компаратора подключена к опорному напряжению 2/3 делителя напряжения и внешнему контакту управления (вывод 5), а положительная входная клемма подключена к внешнему пороговому выводу (контакт 6). Кроме того, отрицательная входная клемма второго компаратора подключена к триггерному контакту (вывод 2), а положительная входная клемма подключена к опорному напряжению 1/3 делителя напряжения.

Используя преимущества этих трех контактов, пользователи могут управлять выходом двух компараторов, которые затем направляются на входы R и S триггера. Тогда триггер выдаст 1, когда R равно 0, а S равно 1; наоборот, он будет выводить 0, когда R равен 1, а S равен 0. Более того, триггер можно сбросить через вывод сброса (вывод 4), который затем может переопределить два входа и, таким образом, сбросить весь таймер в любой момент времени. .

Выход Q-bar триггера поступает на выходной каскад или выходные драйверы, что позволяет ему либо подавать, либо потреблять ток 200 мА на нагрузку. Выход триггера также подключен к транзистору, который соединяет вывод разрядки (вывод 7) с землей.

Обновление быстрых режимов

Таймер 555 можно использовать несколькими способами. Например, для таймеров чаще всего используется моностабильная работа, при которой выходной сигнал переключается между выключенным по умолчанию положением и временным включенным положением через равные промежутки времени. Эта конфигурация состоит из одного устойчивого и неустойчивого состояния. Если стабильный выход установлен на высокий уровень, то и выход таймера высокий.

Нестабильная работа — это когда выходное напряжение повышается и падает по установленной схеме, что по сути делает его генератором. Поскольку рисунок может варьироваться, его можно использовать для любых целей, требующих определенного тона или волнового рисунка. В этом режиме на выходе не будет стабильного уровня, а выход будет постоянно колебаться между высоким и низким. Это означает, что он не имеет стабильного состояния и продолжает переключаться между высоким и низким уровнем без применения какого-либо внешнего триггера.

Наконец, бистабильная работа — это когда сигнал может удерживаться в одном из двух положений, что означает, что таймер 555 может действовать как наименьшая возможная единица памяти компьютера. В этой конфигурации оба состояния выхода стабильны. При каждом прерывании выходной сигнал меняется с низкого на высокий и наоборот. Например, если на выходе есть высокий уровень, он станет низким после получения прерывания и останется низким до тех пор, пока следующее прерывание не изменит статус.

555 приложений таймера

Существует огромное количество приложений таймера 555, которые охватывают массу отраслей, в том числе для широтно-импульсной модуляции (PWM) и импульсно-позиционной модуляции (PPM), которые широко используются в управлении сервоприводами, усилители и телекоммуникации. Они также могут быть реализованы для регуляторов освещенности, точных временных задержек, цифровых логических пробников и аналоговых частотомеров. Более того, они найдут себе дом в тахометрах; преобразователи постоянного тока; регуляторы напряжения постоянного тока; преобразователи напряжения в частоту; и генерация импульсов, сигналов и прямоугольных сигналов, среди прочего.

TI.com — это самый простой способ поиска и покупки оригинальных деталей TI по ​​самым низким ценам в Интернете.

{}»>Купить на TI.com

Кроме того, 555 таймеров могут быть интегрированы для использования с кабельными тестерами, регуляторами скорости автомобильных стеклоочистителей, переключателем таймера, генерацией временной задержки, моностабильным мультивибратором и нестабильным мультивибратором. Хотя существует множество коммерческих приложений для таймера 555, множество пользовательских проектов также используют этот чип в той или иной форме. Ниже приведены несколько новых примеров того, что можно сделать с помощью переменного таймера.

Личный опыт

Мне очень нравится микросхема на 555 таймеров. Извините за внезапное переключение на первое лицо.

Чип — это, по сути, мой первый шаг в мир инженера-электрика. Это был первый раз, когда я понял, что могу сделать что угодно, не зная языков программирования. Мигающий свет приводил к тому, что электронный переключатель сохранял уведомление о тревоге, если кто-то открыл коробку с электронным контролем.

Спустя 30 с лишним лет я пишу книгу на эту тему. Это называется Essential 555 IC: проектирование, настройка и создание интеллектуальных схем с The Pragmatic Bookshelf (рис. 3) .

Изначально моей целью было научить сына пользоваться таймером 555. Однако вскоре я понял, что подход с каскадной сложностью проекта может позволить любому научиться использовать IC посредством практических сборок проектов.

Я попросил у своего издателя максимальную скидку, которую они дадут, и получил скидку 40%! Используйте код купона «catimers40» на The Pragmatic Bookshelf.

Так совпало, что сообщество разработчиков и разработчиков element14 проводит конкурс. Они просят людей присылать свои самые безумные 555 идей проектов, основанных на таймерах, в The 555 Timer Madness. Отправляйтесь туда и представьте свою идею. Вы можете выиграть корзину покупок на 200 или 100 долларов! Не волнуйтесь, я не буду участвовать в этом конкурсе.

Я создаю контент в element14, так что думайте обо мне скорее как о профессоре проекта, который ведет вас по пути. Не стесняйтесь обращаться ко мне в element14, если у вас есть вопросы о таймерах 555 или о создании проектов из моей книги. Мой дескриптор element14 — @catwell 9.0013

51 год — микросхема таймера 555 все еще стоит того, чтобы ее использовать.

Дополнительные статьи из серии Electronic Design, посвященной 70-летию.

Электронные компоненты: Как работает чип 555 Timer

BY: Doug Lowe и

ОБНОВЛЕНИЕ: 03-26-2016

Схема.

555 представляет собой одночиповую версию широко используемой схемы, называемой 9-битной.0044 мультивибратор , который пригодится в самых разных электронных схемах. Микросхема таймера 555, вероятно, является самой популярной интегральной схемой из когда-либо созданных.

Вы можете использовать микросхемы 555 для основных функций синхронизации, таких как включение света на определенный период времени, или вы можете использовать их для создания сигнальной лампы, которая мигает и выключается. Вы можете использовать его для создания музыкальных нот определенной частоты или для управления позиционированием сервопривода.

Вот расположение восьми контактов в стандартной микросхеме 555. 555 поставляется в 8-контактном DIP-корпусе.

Вот функции каждого из восьми контактов:

• Земля: Контакт 1 соединен с землей.

• В _CC : Контакт 8 подключен к положительному напряжению питания. Это напряжение должно быть не менее 4,5 В и не более 15 В. Обычно схемы 555 работают с четырьмя батареями AA или AAA, обеспечивающими 6 В, или с одной батареей 9 В.

• Выход: Контакт 3 является выходным. На выходе либо низкий уровень, который очень близок к 0 В, либо высокий уровень, который близок к напряжению питания, поданному на контакт 8. Точная форма выхода — то есть, как долго он высокий и как долго низкий, зависит от соединений с оставшимися пятью контактами.

• Триггер: Контакт 2 — это триггер , который работает как стартовый пистолет для запуска таймера 555. Триггер представляет собой триггер с активным низким уровнем , что означает, что таймер запускается, когда напряжение на выводе 2 падает ниже одной трети напряжения питания. Когда 555 запускается через контакт 2, выход на контакте 3 становится высоким.

• Разрядка: Контакт 7 называется разгрузкой . Этот контакт используется для разрядки внешнего конденсатора, который работает вместе с резистором для управления временным интервалом. В большинстве схем контакт 7 подключен к напряжению питания через резистор и к земле через конденсатор.

• Порог: Контакт 6 называется порогом . Целью этого вывода является контроль напряжения на конденсаторе, который разряжается через вывод 7. Когда это напряжение достигает двух третей напряжения питания (Vcc), цикл синхронизации заканчивается, и выход на выводе 3 становится низким.

• Управление: Pin 5 является контрольным контактом. В большинстве схем 555 этот вывод просто соединен с землей, обычно через небольшой конденсатор емкостью 0,01 мкФ. (Конденсатор предназначен для выравнивания любых колебаний напряжения питания, которые могут повлиять на работу таймера.)

• Сброс: Контакт 4 является контактом сброса, который можно использовать для перезапуска операции синхронизации 555. Как и триггерный вход, сброс является активным низким входом. Таким образом, вывод 4 должен быть подключен к напряжению питания для работы таймера 555.