555 slutsatser. Servo som en fingerförlängning

Den moderna marknaden för elektroniska komponenter och olika enheter baserade på dem är huvudsakligen fylld av kinesiska tillverkare. De flesta av de enklaste julgranslamporna, termostaterna, fotoreläerna och komplexa hushållsapparater (datorer, TV -apparater) tillverkas i Kina. Dessutom är frakt från samma i de flesta fall gratis, så många radioamatörer har redan bytt till elektroniska komponenter från Kina. Intresset för enkla mönster har dock ännu inte försvunnit.

De enklaste elektroniska kretsarna hittar fortfarande in i hemautomatiseringssystem. Många av dem inkluderar det integrerade NE555 -timerchipet eller dess inhemska analoga KR1006VI1. Baserat på NE555 -timern byggs fotoreläkretsar, larmsystem, spänningsomvandlare och många andra.

1 Fotorelä baserat på integrerad timer NE555

Kretsen för fotoreläet baserat på NE555 -timern visas i figur 1.

Bild 1

Kretsens algoritm är följande: ändring av belysningen gör att LS1 -lampan tänds eller stängs av. Den presenterade kretsen kan delas in i tre funktionsblock: en strömförsörjningsenhet, en lastomkopplare och en belysningsenhet.

Strömförsörjning i diagrammet ovan har den ingen galvanisk isolering av matningsnätet och styrkretsen. Belysningsnivån vid vilken glödlampan växlar utförs en gång, så konstant åtkomst till kretselementen krävs inte och därför krävs inga ytterligare åtgärder för att säkerställa skydd mot elektriska stötar. Det rekommenderas att installera när en extern strömförsörjningsenhet med en utspänning på 12V är ansluten. Kretsens funktion kan observeras på LED1 LED.

Fotoreläets strömförsörjning består av en diodlikriktare Br1 (1N4407), en släckningskondensator C2, en filterkondensator C14, en Zenerdiod D1 (1N4467 eller 1N5022A) och ett utjämningsmotstånd R5.

Lastomkopplareär byggd på basis av KR1182PM1A mikrokrets, som genererar styrsignaler för T1 triac (KU208G eller BT139 - 600). Mikrokretsens styrsignaler matas till slutsatser 5 och 6. När kontakterna 5 och 6 stängs (transistorn för AOT128 optokopplaren är stängd) kopplas lampan från nätverket. En kondensator C13 används för att justera lampans ljusstyrka.

Ljusmätare fotorelä byggs på grundval av NE555. En fotoresistor LDR1 och ett trimmermotstånd R7 är anslutna till ingången på timermikrokretsen (inställning av relätröskeln). Växling av utsignaler tillhandahålls av NE555 -timern. Ljusmätarens driftalgoritm är följande: timers utsignaler bestäms av spänningen över motståndet R7. Vid en låg spänningsnivå på R7 (fotosensorn fungerade inte och dess motstånd är högt) ställs en hög signalnivå ut på timern 3, optokopplaren släcks och transistorn stängs och lampan lyser. När fotosensorns motstånd minskar, stiger spänningen på R7 till tröskelvärdet 2 / 3Upit, vilket resulterar i en låg spänningsnivå vid timern. Lastomkopplingskretsen kan ersättas med ett enkelt relä (figur 2).

Bild 2

För att ansluta lasten (glödlampan) med ett visst tidsintervall i förhållande till enhetens påslagning, använd kretsen som visas i figur 3 eller figur 4. Figurerna visar också tidsdiagrammen för kretsarnas funktion (den streckade linje visar matningsspänningarna, den heldragna linjen - utgångsspänningarna)

Figur 3

Figur 4

2 larmenheter baserade på NE555 integrerat timerchip

2.1 Brytare för vätskenivå(bild 5)

Figur 5

Kretsen för vätskenivåindikatorn baserad på NE555 integrerad timer är en självoscillerande multivibrator.

Kretsens funktionsprincip är följande: två elektroder är nedsänkta i en behållare med vatten. Med tillräcklig vätskenivå sänks båda elektroderna i vatten och motståndet mellan dem är litet (kondensatorn C1 är stängd). I detta fall är ingångssignalerna för timern (stift 2 och 6) lika med noll, och utsignalen (stift 3) är inställd på en hög spänningsnivå och generatorn fungerar inte.

En minskning av vätskenivån kommer att leda till att elektroderna är i luften, och därför ökar motståndet mellan dem. Som ett resultat kommer kondensatorn C1 att anslutas till mikrokretsens insignaler och generatorn börjar generera pulser. Frekvensen för de genererade pulserna bestäms av parametrarna för RC -kretsen.

2.2 Larmkrets baserad på integrerad timer NE555(bild 6)

Figur 6

Timern startas när S2 -gränslägesbrytaren är stängd. Återställning till utgångsläget utförs av kontakt S1.

Chip timer NE555 innehåller cirka 20 transistorer, 15 motstånd, 2 dioder. Utgångsströmmen är 200 mA, strömförbrukningen är cirka 3 mA mer. Matningsspänning från 4,5 till 18 volt. Timerns noggrannhet beror inte på förändringar i matningsspänningen och är högst 1% av det beräknade värdet.

Datablad för NE555 -chipet, samt en miniräknare för att beräkna bandet kan laddas ner i slutet av artikeln.

Pin -tilldelning:

Slutsats nummer 1 - Jorden.

Utgången är ansluten till minus för strömförsörjningen eller till den gemensamma ledningen i kretsen.

Slutsats nummer 2 - Start.

Denna stift är en av ingångarna # 2. När en lågnivåpuls appliceras på denna ingång, som inte får vara mer än 1/3 av matningsspänningen, startar timern och en högspänning visas vid stift nr 3 under en tid som ställs in av den externa motstånd Ra + Rb och kondensator C. Detta driftläge kallas - monostabilt läge. Pulsen som appliceras på stift 2 kan vara antingen rektangulär eller sinusformad och under längden bör den vara kortare än laddningstiden för kondensatorn C.

Slutsats nummer 3 - Avsluta.

Den höga nivån är lika med matningsspänningen minus 1,7 volt. Den låga nivån är cirka 0,25 volt. Växlingstiden från en nivå till en annan sker i cirka 100 ns.

Slutsats nummer 4 - Återställ.

När en lågspänning (högst 0,7v) appliceras på denna utgång kommer timern att återställas och en lågspänning kommer att upprättas vid dess utgång. Om kretsen inte behöver ett återställningsläge måste denna pin anslutas till den positiva strömförsörjningen.

Slutsats nummer 5 - Kontroll.

Vanligtvis används inte denna stift. Dock kan dess användning avsevärt utöka funktionen för timern. När spänning appliceras på denna stift kan du styra varaktigheten för timarens utgångspulser, vilket innebär att du inte kan använda RC -tidskedjan. Spänningen som appliceras på denna ingång i monostabilt multivibratorläge kan vara från 45% till 90% av matningsspänningen. Och i multivibratorläget från 1,7V och upp till matningsspänningen. Följaktligen kommer utsignalen att vara en FM -modulerad signal.

Om denna stift inte används är det bättre att ansluta den via 0.01μF till den vanliga ledningen.

Slutsats nummer 6 - Stopp.

Denna stift är en av ingångarna till jämföraren # 1. När en högnivåpuls appliceras på denna utgång (minst 2/3 av matningsspänningen) stannar timern och en lågspänning ställs in på timerutgången. Förutom stift 2 kan både rektangulära och sinusformade pulser appliceras på denna stift.

Slutsats nummer 7 - Utskrivning.

Denna stift är ansluten till kollektorn på transistorn T1, vars sändare är ansluten till den gemensamma ledningen. När transistorn är öppen urladdas kondensatorn C genom kollektor-emitterförbindelsen och förblir i ett urladdat tillstånd tills transistorn stängs. Transistorn är stängd när timerutgången är hög och öppen när utgången är låg.

Slutsats nummer 8 - Näring.

Timerns matningsspänning varierar från 4,5 till 16 volt.

Timern kan fungera i två lägen: en monostabil multivibrator och en fyrkantvågsgenerator.

1. Monostabil multivibrator.

Monostabil betyder att timern bara har ett stabilt tillstånd när den är avstängd. Den kan tillfälligt växlas till på -läge genom att skicka en signal till timeringången. Den tid timern är i aktivt läge bestäms av RC -kedjan.

I utgångsläget, vid utgången från timern (stift # 3), är en låg nivå cirka 0,25 volt, transistorn T1 är öppen och kondensatorn urladdas följaktligen. Detta timerläge är stabilt. När en lågnivåpuls kommer till ingången (stift # 2), tänds komparator # 2, som växlar timerutlösaren, och som ett resultat ställs en hög nivå in på timerutgången. Transistorn T1 stängs och kondensatorn C börjar laddas genom motståndet R. Och medan kondensatorn C laddas förblir utmatningen från timern hög. Under denna tid kommer ändringar i signalen vid ingången (pin # 2) inte att ha någon effekt på timern. Efter att spänningen över kondensatorn C når 2/3 av matningsspänningen, tänds komparatorn # 1 och kopplar därigenom vippan. Som ett resultat kommer utgången (pin # 3) att ställa in en låg nivå och timern återställer sitt ursprungliga, stabila tillstånd. Transistorn T1 öppnar och tömmer kondensatorn C.

2. Generator av rektangulära pulser.

Timern genererar en sekvens av rektangulära pulser definierade av en RC -krets.

I utgångsläget urladdas kondensatorn C och vid ingångarna från båda komparatorerna finns en låg nivå nära noll. Jämförare # 2 växlar den interna vippan och som en konsekvens ställs en hög nivå ut på timern (pin # 3). Transistorn T1 stängs och kondensatorn C börjar laddas genom motståndskedjan R1 och R2.

När, som ett resultat av laddning, spänningen över kondensatorn når 2/3 av matningsspänningen, byter komparator # 1 flip-floppen, vilket i sin tur sätter en låg nivå vid timarens utgång (stift # 3). Transistorn T1 öppnas och kondensatorn C börjar urladdas genom motståndet R2. Så snart spänningen över kondensatorn når 1/3 av matningsspänningen, växlar komparator # 2 igen avtryckaren och en hög nivå visas vid utgången på timern (stift) # 3). Transistorn T1 stängs och kondensatorn C börjar ladda igen.

Historien om skapandet av en mycket populär mikrokrets och en beskrivning av dess interna struktur

En av legenderna om elektronik är integrerat timerchip NE555... Det utvecklades redan 1972. Inte varje mikrokrets och inte ens varje transistor kan vara stolta över en sådan livslängd. Så vad är så speciellt med denna mikrokrets, som har tre femmor i sin markering?

Serieproduktion av NE555 -mikrokretsen startade av Signetics exakt ett år efter den utvecklades av Hans R. Camenzind... Det mest överraskande i den här historien var att Kamenzind vid den tiden var praktiskt taget arbetslös: han slutade med PR Mallory, men hann inte få ett jobb. I själva verket var det en "hemförberedelse".

Mikrokretsen såg dagens ljus och fick så stor berömmelse och popularitet tack vare insatserna från chefen för Signetics, Art Fury, som naturligtvis var en vän till Camenzind. Tidigare arbetade han för General Electric, så han kände till elektronikmarknaden, vad som krävdes där och hur man lockade uppmärksamheten hos en potentiell köpare.

Enligt memoarer av Camenzind A. Fury var en riktig entusiast och älskare av sitt hantverk. Hemma hade han ett helt laboratorium fyllt med radiokomponenter, där han utförde olika undersökningar och experiment. Detta gjorde det möjligt att samla stor praktisk erfarenhet och fördjupa teoretisk kunskap.

På den tiden kallades produkterna från Signetics som "5 **", och den erfarna A. Fury, som hade en otrolig känsla för elektronikmarknaden, bestämde att märkning 555 (tre fem) skulle vara mycket användbart för den nya mikrokrets. Och han misstog sig inte: mikrokretsen gick precis som varmkakor, den blev kanske den mest massiva i historien om skapandet av mikrokretsar. Det mest intressanta är att mikrokretsen inte har tappat sin relevans den här dagen.

Lite senare dök två bokstäver upp i markeringen av mikrokretsen, den blev känd som NE555. Men eftersom det vid denna tid var fullständig förvirring i patentsystemet, skyndade alla att släppa den integrerade timern, naturligtvis och satte andra (läs dina) bokstäver framför de tre femmorna. Senare, på grundval av 555-timern, utvecklades dubbla (IN556N) och quad (IN558N) timers, naturligtvis, i fler multi-pin-paket. Men samma NE555 togs som grund.

Ris. 1. Integrerad timer NE555

555 i Sovjetunionen

Den första beskrivningen av 555 i rysk radioteknisk litteratur dök upp redan 1975 i tidskriften "Electronics". Författarna till artikeln noterade det faktum att denna mikrokrets kommer att åtnjuta inte mindre popularitet än de operativa förstärkare som redan var allmänt kända vid den tiden. Och de hade inte det minsta misstaget. Mikrokretsen gjorde det möjligt att skapa mycket enkla mönster, och dessutom började nästan alla fungera direkt, utan smärtsam justering. Men det är känt att repeterbarheten hos en design hemma ökar i proportion till kvadraten i dess "enkelhet".

I Sovjetunionen i slutet av 80 -talet utvecklades en komplett analog av 555, som fick namnet KR1006VI1... Den första industriella tillämpningen av den inhemska analogen var i Electronica VM12 -videobandspelaren.

NE555 -chipets interna struktur

Innan vi tar tag i lödkolven och börjar montera strukturen på den integrerade timern, låt oss först ta reda på vad som är inuti och hur det hela fungerar. Efter det blir det mycket lättare att förstå hur ett visst praktiskt schema fungerar.

Inuti den integrerade timern finns det mer än tjugo, vars anslutning visas i figuren -

Som du kan se är det schematiska diagrammet ganska komplicerat och presenteras här endast för allmän information. När allt kommer omkring kan du fortfarande inte passa in i det med ett lödkolv, det kommer inte att vara möjligt att reparera det. I själva verket är det exakt så alla andra mikrokretsar, både digitala och analoga, ser ut från insidan (se -). Detta är tekniken för produktion av integrerade kretsar. Det kommer inte heller att vara möjligt att förstå enhetens logik som helhet med hjälp av detta schema, därför visas ett funktionsdiagram nedan och dess beskrivning ges.

Tekniska detaljer

Men innan man hanterar mikrokretsens logik bör dess elektriska parametrar förmodligen ges. Utbudet av matningsspänningar är tillräckligt stort 4,5 ... 18V, och utströmmen kan nå 200mA, vilket gör det möjligt att använda även lågeffektreläer som en belastning. Själva mikrokretsen förbrukar väldigt lite: endast 3 ... 6mA läggs till belastningsströmmen. Samtidigt beror noggrannheten för själva timern i praktiken inte på matningsspänningen - bara 1 procent av det beräknade värdet. Driften är bara 0,1% / volt. Temperaturdriften är också liten - endast 0, 005% / ° C. Som du kan se är allt ganska stabilt.

Funktionsschema NE555 (KR1006VI1)

Som nämnts ovan gjorde de i Sovjetunionen en analog av den borgerliga NE555 och gav den namnet KR1006VI1. Analogen visade sig vara mycket framgångsrik, inte sämre än originalet, så du kan använda den utan rädsla eller tvivel. Figur 3 visar ett funktionsdiagram över den integrerade timern KR1006VI1. Det motsvarar också helt och hållet NE555 -mikrokretsen.

Figur 3. Funktionsdiagram över den integrerade timern KR1006VI1

Mikrokretsen i sig är inte så stor-den produceras i ett åtta-stifts DIP8-paket, liksom i en liten SOIC8. Det senare föreslår att 555 kan användas för SMD - montering, med andra ord är utvecklarna fortfarande intresserade av det.

Det finns också få element inuti mikrokretsen. Den viktigaste är DD1. När en logisk enhet appliceras på R-ingången återställs vippan till noll, och när en logisk enhet appliceras på S-ingången är den naturligtvis inställd på en. För bildandet av styrsignaler vid RS - ingångarna används den, som kommer att diskuteras lite senare.

De fysiska nivåerna för en logisk enhet beror naturligtvis på matningsspänningen som används och sträcker sig praktiskt taget från Upit / 2 till nästan full Upit. Ungefär samma förhållande observeras i logiska mikrokretsar i CMOS -strukturen. Den logiska nollan är som vanligt i intervallet 0 ... 0,4V. Men dessa nivåer är inne i mikrokretsen, du kan bara gissa om dem, men du kan inte röra dem med händerna, du kan inte se dem med dina ögon.

Utgångssteg

För att öka mikrokretsens lastkapacitet är ett kraftfullt utgångssteg på transistorerna VT1, VT2 anslutet till utlösaren.

Om RS - vippan återställs har utgången (stift 3) en logisk nollspänning, d.v.s. öppen transistor VT2. I fallet när vippan är inställd på utgången är det också en logisk-en-nivå.

Utgångssteget görs enligt ett push-pull-schema, som låter dig ansluta lasten mellan utgången och den gemensamma tråden (stift 3,1) eller kraftbussen (stift 3,8).

En snabb anteckning om utgångssteget. Vid reparation och justering av enheter på digitala mikrokretsar är en av metoderna för att kontrollera kretsen att tillämpa en lågnivåsignal på ingångar och utgångar från mikrokretsar. Som regel görs detta genom att kortsluta just dessa ingångar och utgångar till den gemensamma tråden med hjälp av en synål, utan att orsaka någon skada på mikrokretsarna.

I vissa kretsar är NE555: s strömförsörjning 5V, så det verkar som att detta också är digital logik och också kan hanteras ganska fritt. Men det är det faktiskt inte. När det gäller 555-mikrokretsen, närmare bestämt med dess push-pull-utgång, kan sådana "experiment" inte göras: om utgångstransistorn VT1 vid det här tillfället visar sig vara i öppet tillstånd, kommer en kortslutning att uppstå och transistorn brinner helt enkelt ut. Och om matningsspänningen är nära max, då är ett bedrövligt slut helt enkelt oundvikligt.

Extra transistor (stift 7)

Förutom de nämnda transistorerna finns det också en VT3 -transistor. Kollektorn för denna transistor är ansluten till utgången från mikrokretsen 7 "urladdning". Dess syfte är att tömma tidskondensatorn när mikrokretsen används som en pulsgenerator. Kondensatorn urladdas i det ögonblick som DD1 -utlösaren återställs. Om du kommer ihåg beskrivningen av utlösaren, så finns det vid den inversa utgången (indikerat i diagrammet med en cirkel) för närvarande en logisk enhet som leder till öppningen av transistorn VT3.

Återställ signal (stift 4)

Utlösaren kan återställas när som helst - "reset" -signalen har hög prioritet. För detta finns det en speciell ingång R (stift 4), betecknad i figuren som Usbr. Som kan förstås från figuren kommer en återställning att ske om en lågnivåpuls appliceras på stift 4, högst 0,7V. I detta fall kommer en lågspänning att visas vid mikrokretsens utgång (stift 3).

I de fall denna ingång inte används, tillämpas en logik-en-nivå på den för att bli av med impulsljud. Det enklaste sättet att göra detta är att ansluta stift 4 direkt till kraftskenan. I inget fall ska du lämna det, som de säger, i "luften". Då måste du undra och fundera länge, men varför fungerar kretsen så instabil?

Allmänna utlösaranteckningar

För att inte alls bli förvirrad i vilket tillstånd avtryckaren är, bör det påminnas om att när man resonerar om en utlösare, tas alltid tillståndet för dess direkta utmatning i beaktande. Tja, om det sägs att vippan är "inställd", är tillståndet för en logisk enhet vid den direkta utgången. Om de säger att vippan "återställs", kommer logiskt nollstatus att vara på direktutgången.

Vid den inversa utgången (markerad med en liten cirkel) kommer allt att vara exakt motsatsen, därför kallas ofta utlösaren för parafas. För att inte förvirra allt igen kommer vi inte att prata om detta längre.

Den som noggrant har läst upp till denna punkt kan fråga: ”Ursäkta, det här är bara en utlösare med ett kraftfullt transistorsteg vid utgången. Och var är själva timern egentligen? " Och han kommer att ha rätt, eftersom verksamheten ännu inte har nått timern. För att få timern uppfann hans far, skaparen Hans R. Camenzind, ett originellt sätt att kontrollera denna utlösare. Hela tricket med denna metod ligger i bildandet av styrsignaler.

Bildning av signaler vid RS - triggeringångar

Så vad gjorde vi? Det hela inuti timern drivs av DD1 -utlösaren: om den är inställd på en, finns det en hög spänning vid mikrokretsens utgång, och om den återställs, då vid stift 3 är det en låg nivå och, dessutom är VT3 -transistorn öppen. Syftet med denna transistor är att ladda ur en tidskondensator i en krets, till exempel en pulsgenerator.

DD1 -utlösaren styrs med hjälp av jämförarna DA1 och DA2. För att styra utlösarens funktion vid komparatorernas utgångar är det nödvändigt att ta emot hög- och R-signaler. En referensspänning matas till en av ingångarna på varje komparator, som bildas av en precisionsdelare över motstånden R1 ... R3. Motstånden hos motstånden är desamma, så spänningen som appliceras på dem är uppdelad i 3 lika delar.

Generering av triggerkontrollsignaler

Timer start

En referensspänning på 1 / 3U appliceras på den direkta ingången till DA2 -komparatorn, och den externa tidtagarens startspänning Uref genom stift 2 appliceras på komparatorns inversa ingång. För att verka på ingången S för vippan DD1 vid utgången från denna komparator är det nödvändigt att erhålla en hög nivå. Detta är möjligt om spänningen Uzap ligger inom området 0 ... 1 / 3U.

Även en kortsiktig puls för en sådan spänning kommer att utlösa DD1-utlösaren och utseendet av en hög spänning vid timarens utgång. Om ingången Uref påverkas av en spänning högre än 1 / 3U och upp till matningsspänningen kommer inga förändringar att ske vid mikrokretsens utgång.

Stopp timer

För att stoppa timern behöver du bara återställa den interna flip-floppen DD1 och för detta bilda en signal på hög nivå R vid utgången från DA1-komparatorn. Comparator DA1 ingår på ett något annorlunda sätt än DA2. Referensspänningen 2 / 3U appliceras på den inverterande ingången, och styrsignalen "Driftströskel" Uthr appliceras på den direkta ingången.

Med denna anslutning kommer en hög nivå vid utgången från jämföraren DA1 att inträffa endast när spänningen Uthr vid den direkta ingången överstiger referensspänningen 2 / 3U vid den inverterande. I detta fall kommer DD1 -utlösaren att återställas och en lågnivåsignal kommer att ställas in vid mikrokretsens utgång (stift 3). Det kommer också att finnas en öppning av "urladdning" -transistorn VT3, som kommer att tömma tidskondensatorn.

Om ingångsspänningen ligger inom 1 / 3U ... 2 / 3U fungerar ingen av jämförarna, tillståndsändringen vid timerutgången kommer inte att ske. I digital teknik kallas denna spänning "grå nivå". Om du bara ansluter stift 2 och 6 får du en komparator med utlösningsnivåerna 1 / 3U och 2 / 3U. Och även utan en enda ytterligare detalj!

Ändra spänningsreferensen

Stift 5, betecknat i figuren som Urev, är utformat för att styra referensspänningen eller ändra den med hjälp av ytterligare motstånd. Det är också möjligt att mata en styrspänning till denna ingång, på grund av vilken det är möjligt att erhålla en frekvens- eller fasmodulerad signal. Men oftare används inte denna slutsats, men för att minska påverkan av störningar är den ansluten till en gemensam tråd genom en kondensator med liten kapacitet.

Mikrokretsen drivs genom stift 1 - GND, 2 + U.

Här är den faktiska beskrivningen av NE555 integrerad timer. Timern innehåller många olika scheman, som kommer att diskuteras i följande artiklar.

Boris Aladyshkin

Fortsättning av artikeln:

Mikrokretsen i 555 -serien har utvecklats under lång tid, men den behåller fortfarande sin relevans. Flera tiotals olika enheter kan monteras på basis av chipet med ett minimum antal ytterligare komponenter i kretsen. Enkelheten att beräkna valörerna för komponenterna i mikrokretsens kropp är också dess viktiga fördel.

I den här artikeln kommer vi att prata om två alternativ för att använda mikrokretsen i en tidsreläkrets med:

• Försenad inkludering;
• Försenad avstängning.

I båda fallen fungerar det 555: e chipet som en timer.

Hur 555 -chipet fungerar

Innan du går vidare till ett exempel på en reläanordning, överväga mikrokretsens struktur. Alla ytterligare beskrivningar kommer att göras för seriens mikrokrets NE555 tillverkad av Texas Instruments.

Som du kan se från figuren är basen RS flip-flop med invers utgång styrs av utgångar från komparatorer. Den övre komparatorns positiva ingång kallas TRÖSKEL, den negativa ingången på botten - TRIGGER... De andra ingångarna i komparatorerna är anslutna till en matningsspänningsdelare som består av tre 5 kΩ motstånd.

Som du med största sannolikhet vet kan RS-flip-floppen vara i ett stabilt tillstånd (har en minneeffekt, 1 bit i storlek) antingen i ett logiskt "0" eller i ett logiskt "1". Hur det fungerar:

• R (ÅTERSTÄLLA) ställer utmatningen till logiskt "1"(nämligen "1", inte "0", eftersom avtryckaren är invers - detta indikeras av cirkeln vid utlösaren);
• Ankomst av en positiv impuls till ingången S (UPPSÄTTNING) ställer utmatningen till logiskt "0".

Resistorer på 5 kOhm i mängden 3 delar delar matningsspänningen med 3, vilket leder till att referensspänningen för den övre komparatorn (ingång "-" för komparatorn, även känd som ingången CONTROL VOLTAGE i mikrokretsen) är 2/3 Vcc. Referensspänningen för den nedre är 1/3 Vcc.

Med detta i åtanke kan du sammanställa tabeller med tillstånd för mikrokretsen i förhållande till ingångarna TRIGGER, TRÖSKEL och avsluta UT... Observera att OUT-utgången är en inverterad signal från RS-vippan.

Med denna funktionalitet kan mikrokretsen enkelt göra olika signalgeneratorer med en generationsfrekvens oberoende av matningsspänningen.

I vårt fall används följande trick för att skapa ett tidsrelä: TRIGGER- och THRESHOLD -ingångarna kombineras tillsammans och en signal från RC -kedjan matas till dem. Tillståndstabellen i det här fallet kommer att se ut så här:

NE555 -anslutningsschemat för ett sådant fall är följande:

Efter strömförsörjning börjar kondensatorn att ladda, vilket leder till en gradvis ökning av spänningen över kondensatorn från 0V och framåt. I sin tur minskar spänningen vid TRIGGER- och THRESHOLD -ingångarna tvärtom från Vcc +. Som du kan se från tillståndstabellen har OUT -utgången en logik "0" efter att Vcc + har aktiverats, och OUT -utgången växlar till logik "1" när spänningen sjunker under 1/3 Vcc vid den angivna TRIGGEREN och THRESHOLD -ingångar.

Det som är viktigt är det faktum att reläfördröjningstid, det vill säga tidsintervallet mellan strömförsörjning och laddning av kondensatorn till det ögonblick som OUT -utgången växlar till logik "1" kan beräknas med en mycket enkel formel:

T = 1,1 * R * C
Och som du kan se beror den här tiden inte på matningsspänningen. Följaktligen kan du inte oroa dig för strömförsörjningens stabilitet när du utformar en tidsreläkrets, vilket förenklar kretsen mycket.

Det är också värt att nämna att förutom 555 -serien, serie 556 i ett 14-stifts paket. 556 -serien innehåller två 555 timers.

Försenad enhet

Låt oss gå direkt till tidsreläet. I den här artikeln kommer vi att analysera å ena sidan en krets som är så enkel som möjligt, men å andra sidan har den ingen galvanisk isolering.

Uppmärksamhet! Montering och justering av den övervägda kretsen utan galvanisk isolering bör endast utföras av specialister med lämplig utbildning och tillstånd. Enheten är farlig eftersom den innehåller dödliga spänningar.

En sådan enhet i sin design har 15 element och är uppdelad i två delar:

1. Matningsspänningsgenererande enhet eller strömförsörjningsenhet;
2. En nod med en tillfällig controller.

Strömförsörjningen fungerar enligt den transformatorlösa principen. Dess design inkluderar komponenterna R1, C1, VD1, VD2, C3 och VD3. Själva 12 V -matningsspänningen bildas vid zenerdioden VD3 och utjämnas av kondensatorn C3.

Den andra delen av kretsen inkluderar en integrerad timer med en trim. Vi beskrev rollen för kondensatorn C4 och motståndet R2 ovan, och nu, med hjälp av den tidigare angivna formeln, kan vi beräkna värdet på reläfördröjningstiden:

T = 1,1 * R2 * C4 = 1,1 * 680000 * 0,0001 = 75 sekunder ≈ 1,5 minuter Efter att ha ändrat värdena på R2-C4 kan du självständigt bestämma den fördröjningstid du behöver och med egna händer göra om kretsen för valfritt tidsintervall.

Kretsens funktionsprincip är följande. Efter att enheten har kopplats till nätverket och utseendet på matningsspänningen på zenerdioden VD3 och följaktligen på NE555 -chipet börjar kondensatorn att ladda tills spänningen vid ingångarna 2 och 6 på NE555 -chipet sjunker under 1 /3 på matningen, det vill säga upp till cirka 4 V. Efter denna händelse kommer en styrspänning att visas vid OUT -utgången, som startar (slår på) relä K1. Reläet kommer i sin tur att stänga lasten HL1.

VD4 -dioden accelererar urladdningen av kondensatorn C4 efter att strömmen stängts av, så att svarstiden inte reduceras efter en snabb återanslutning till enheten. VD5 -dioden dämpar den induktiva överspänningen från K1, som skyddar kretsen. C2 används för att filtrera bort brus från NE555 -nätaggregatet.

Om delarna är korrekt valda och elementen installeras utan fel behöver enheten inte justeras.

För att inte testa kretsen är det nödvändigt att minska motståndet R1 till ett värde av 68–100 kOhm för att inte vänta en och en halv minut.

Du har säkert märkt att det inte finns någon transistor i kretsen som skulle slå på relä K1. Detta gjordes inte av ekonomi, utan på grund av tillräcklig tillförlitlighet för utgång 3 (OUT) för DD1 -mikrokretsen. NE555 -mikrokretsen tål en maximal belastning på ± 225 mA vid OUT -utgången.

Detta schema är perfekt för att styra ventilationsanordningarnas drifttid installerat i badrum och andra tvättstugor. På grund av dess närvaro fläktarna slås bara på om de finns i rummet under en lång tid... En sådan regim är betydande minskar strömförbrukningen och förlänger fläktarnas livslängd på grund av mindre slitage på gnidningsdelar.

Hur man gör ett relä med en fördröjd avstängning

Ovanstående krets, tack vare funktionerna i NE555, kan enkelt konverteras till en avstängningsfördröjningstimer. För att göra detta måste du byta C4 och R2-VD4. I detta fall kommer K1 att stänga HL1 -belastningen omedelbart efter att enheten har slagits på. Belastningen kopplas bort efter att spänningen över kondensatorn C4 ökar till 2/3 av matningsspänningen, det vill säga till cirka 8 V.

Nackdelen med denna modifiering är det faktum att kretsen kommer att förbli påverkad av en farlig spänning efter att lasten kopplats bort. Denna nackdel kan elimineras genom att ansluta reläkontakten till strömförsörjningskretsen för timern parallellt med strömbrytaren ( bara en knapp, inte en knapp!).

Ett diagram över en sådan enhet, med hänsyn till alla ändringar, visas nedan:

Uppmärksamhet! För att den farliga spänningen faktiskt ska kunna avlägsnas från kretsen med en reläkontakt är det nödvändigt att FASEN är ansluten exakt som visas i diagrammet.

Observera att 555 -timern tillämpas och beskrivs på vår webbplats i en annan artikel, som övervägs. Kretsen som visas där är mer tillförlitlig, innehåller galvanisk isolering och låter dig ändra tidsfördröjningen med en regulator.

Om du behöver en ritning av kretskortet under tillverkningen av produkten, skriv om det i kommentarerna.

Relaterade videoklipp

Det bör noteras genast när man beskriver NE 555 -mikrokretsen att den produceras i både standard TTL -logik och CMOS, så att den kan fungera i ett brett spänningsområde och används i många typer av enheter som en klockpulsgenerator eller en universell timer . Mikrokretsen kan generera både enkla och repetitiva pulser, vilket beror på omkopplingskretsen och valet av ett specifikt driftläge.

Den första versionen av IP -adressen utvecklades redan 1971 av det då berömda Signetics -företaget. Enligt dess egenskaper och funktionsförmåga är det allmänt efterfrågat, vilket framgår av dess aktiva användning i anordningar för att styra rotationshastigheten hos motorer och tyristoreffektregulatorer.

Det kan också användas för att konstruera en enhetlig pulsgenerator med en variabel utgångsfrekvens för ett pulståg. För en detaljerad beskrivning egenskaper hos mikrokretsen titta på ne 555 datablad. Den listar inte bara de viktigaste egenskaperna, utan presenterar också diagram över arbetet. Och i denna beskrivning ne 555 kommer vi att tillhandahålla allmän information som är tillräcklig för utveckling av elektroniska enheter med egna händer.

Förhistorik för IP -skapande

På 70 -talet. Signetics föll under påverkan av krisen och tvingades minska antalet anställda med minst 50%, inklusive utvecklaren av det presenterade systemet. Därför hon skapades bokstavligen på knä i ett garage, och NE 566 som utvecklats av honom togs som grund. Plattformen för den framtida IC bestod redan av de viktigaste funktionella blocken som var nödvändiga för operationen:

Det finns olika typer av omkopplingskretsar på ne 555 för driften av mikrokretsen, det räckte med en extern RC -krets, vilket var tidpunkten. Och inre spänningsdelare i proportion till vilken amplituden för utsignalen bildades. Efter en tid och gjort mindre förbättringar, särskilt genom att byta ut den inbyggda stabila strömgeneratorn för att ladda den interna kondensatorn med ett motstånd, gick den in i serien.

När det gäller timerstrukturen innehöll den:

• 23 transistorer;
• 16 motstånd;
• 2 dioder.

Analoger av mikrokretsen

Den universella timern förvärvade snart funktionella analoger, som blev sovjetiska mikrokretsar från KR -serien:

• 1006VI1;
• 1008VI1;
• 1087VI2;
• 1087VI3.

Ne555 -mikrokretsen har också en analog, till exempel KR10006VI1, då är det värt att överväga det faktum att återställningsingången R har prioritet i förhållande till installationen. Detta ögonblicket saknas av någon anledning i den tekniska beskrivningen av MS, vilket är ett viktigt faktum vid konstruktionen av elektroniska kretsar. I andra mikrokretsar har stiften prioritet upp till motsatta S framför R.

Alla ovan presenterade analoger av timers är baserade på standard TTL -logik. Om du vill designa ne555 -enheter med mer ekonomisk prestanda är det bättre att använda en MS från CMOS -serien. Det här är enheter:

• ICM 7555 IPA;
• GLC 555;
• KR1441VI1.

Chips egenskaper

Det funktionella diagrammet för den presenterade mikrokretsen är ganska enkelt och består av följande block:

• en spänningsdelare som jämför insignalen med två referensnivåer;
• 2 högprecisionskomparatorer för höga och låga signalnivåer;
• utlösare med inbyggda RS-ingångar och ytterligare återställning, mellaneffekt transistor bipolär eller fälteffekt beroende på tekniken.

I hårdvara finns också en effektförstärkare i utformningen av mikrokretsen, vilket ökar enhetens lastkapacitet och arbetets kvalitet.

Mikrokretsen är universell, oavsett hur du ser ut, från alla håll. Till exempel är grundversionen NE 555 utformad på matningsspänning i intervallet från 4,5 till 16,5 V, vilket förenklar designprocessen för många kretsar kraftigt, eftersom det inte är nödvändigt att följa en specifik strömförsörjning.

Men om det är nödvändigt att driva pulsgeneratorn från en reducerad nivå i storleksordningen 2-3 V, är det bättre att använda kretsar baserade på CMOS-logik. De kan inte bara att fungera fritt vid låg spänning, men har också ökat motstånd mot störningar och ströminstabilitet.

Dessutom produceras modifieringar av enheter med en ökad tröskel för matningsspänningen, som kan nå 18 V. Dessa MC kan användas i pulsanordningar och generatorer.

Enligt informationen från western på ne555 -databladet beror strömmen som förbrukas av enheten på ingångspulsens storlek. Om den ligger på den nominella nivån i storleksordningen 5 V, då nuvarande storlekär högst 6 mA. Men om spänningen stiger till 15V, då stiger också strömmen till 15mA. Vanligtvis utvecklas enheter med egna händer för en genomsnittlig strömhastighet, som lämnar cirka 10 mA, vilket indikerar en matningsspänning i intervallet från 9 till 12 V. Men detta är typiskt för TTL -logik.

Mikrokretsar baserade på CMOS -transistorer förbrukar ännu mindre - 100-200 μA, vilket gör dem ännu mer ekonomiska. Men det maximala värdet för den förbrukade strömmen överstiger inte 100 mA. Om det tar mer än detta värde från dig, betyder det att enheten är defekt och måste bytas ut.

Några problem och funktioner i arbetet med en mikrokrets

Ett 8-stifts paket är en bra idé, men denna formfaktor gör det svårt att arbeta med timern. Det berövas nämligen möjligheten till oberoende jämförelse av signalerna från de övre och nedre trösklarna, som krävs ganska ofta i konverteringsenheter, till exempel samma ADC. För att förverkliga denna möjlighet använder radioamatörer att använda en annan serie enheter, till exempel NE 521, eller installera 3I-NOT-element vid ingången, om så är lämpligt.

I bipolära enheter finns det en sådan nackdel som en pulsström vid till- och frånkoppling, vars värde kan uppgå till 400 mA, vilket kan orsaka störningar utgångstransistor eller andra element i kretsen i vilken den löddes. Anledningen till detta fenomen är genomströmningen i utgångssteget, som uppstår på grund av samma höga pulser på strömförsörjningen.

För att eliminera problemet rekommenderas att använda en speciell blockeringskondensator ansluten till ingångar 5 och en gemensam (strömförsörjning min) med en kapacitet på cirka 0,01–0,1 μF. På grund av laddningen av dess plattor, den interna spänningen i MC, ingång till utgångssteget, utjämnas, vilket utesluter möjligheten till ett sammanbrott. Det skyddar också den interna avdelaren från yttre störningar som kan orsaka falska larm.

Liksom det är fallet med många andra TTL -logikchips rekommenderas det att kringgå NE 555 med en 1 μF släckningskondensator med keramiska plattor.

Syfte och placering av mikrokretsstift

Den grundläggande NE 555 har ett 8-stifts DIP-paket, men andra versioner finns också som är analoga. Därför orientera uteslutande av denna beskrivning när du bygger enheter med egna händer är det inte värt det. För varje mikrokrets måste du se ditt datablad.

Den schematiska beteckningen för enheten visas i form av inskriptionen "G 1 / GN". I utländska referensböcker kan denna inskription dechiffreras som en generator av enkla och serie pulser. Vad angående pinout och deras syfte, då är alla samma typ av MS standardiserade och kan vara utbytbara utan att göra några ändringar.

Tabellen nedan visar pinouts i ett standard MS -paket:

Driftsätt och tillämpning av mikrokretsen

Den enklaste kretsimplementeringen som används i olika digitala enheter är en one-shot. I exemplet med denna krets kan du också se en typisk anslutning med hjälp av en kylning och shuntkondensatorer. Det är i denna design som denna mikrokrets oftast används. Och det fungerar enligt följande:

När en signal med en låg nivå anländer till MS -ingången vid nummer 2, börjar timern att arbeta i tidräkningsläget. I detta fall är en hög nivå inställd på enhetens utgång under hela tidsintervallets varaktighet... Denna tid kan ställas in oberoende genom att välja de nödvändiga externa komponenterna, som är ett motstånd och en kondensator, anslutna till plus för strömförsörjningen och stift nummer 6.

Tidsfördröjningen bestäms enligt standardformeln, med beaktande av korrigeringskonstanten: t = 1,1 RC. I slutet av räkningen (kondensatorurladdning) återgår timern till sitt ursprungliga tillstånd. Och utsignalen är omvänd. Så tills nästa ankomst av lågnivåingångspulsen.

Dessutom, om en låg nivå är närvarande vid ingången, då är utmatningen hög. Och när en puls appliceras på återställningens ingång på utlösaren, stoppar timern räkningen och signalnivån vid utgången ändras till det motsatta.

Oberoende generatorläge

För att slå på mikrokretsen i multivibratorläge finns en krets som visas i figuren nedan. Här är allt lika enkelt som i den tidigare versionen, men det finns några funktioner för beräkningen av elementet och egenskaperna för utsignalsekvensen. För att ställa in en specifik frekvens ändra utsignalen och den efterföljande växlingen till det motsatta stabila tillståndet, kommer det att vara nödvändigt att kombinera stift 2 och 6 och ställa in ett annat motstånd i avdelningen, vilket minskar kondensatorns laddningsström, men samtidigt kopplar insignalen med utlösarinställningsingången. Och för att beräkna parametrarna som används av elementet måste du använda följande enkla beräkningsformler:

Förändring av utgångspulsens arbetscykel

Ofta krävs det att man använder en 555 mikrokrets med möjlighet att ställa in utsignalens arbetscykel. Till exempel, för att göra det större än 2, kommer detta att kräva bildandet av en ytterligare kedja mellan 7 och 6 stift genom att ansluta en diod till dem. I detta fall är anodterminalen i kontakt med terminal 7 i MC. Sådan införande av en ytterligare komponent shuntar motståndet R2, vilket ger en krets för laddning av kondensatorn genom R 1. Sedan, vid beräkning av varaktigheten för den höga signalnivån vid utgången, kommer det att ske enligt formeln utan att ta hänsyn till det R 2.

I omvänd slinga urladdningsström kommer att flöda genom R2, och R1 är inte längre involverad i processen. Och det bestäms av formeln som angavs ovan utan ändringar.