/ / 555 Урок по таймера - Моностабилен мултивибратор

555 Урок по таймера - Моностабилен мултивибратор

Генератори на сигнали

Видяхме, че мултивибраторите и CMOSОсцилаторите могат лесно да бъдат конструирани от дискретни компоненти, за да се произведат релаксационни осцилатори за генериране на основни вълнови изходни сигнали. Но има и специални IC специално проектирани да произвеждат точно необходимата форма на вълната с добавянето на само няколко допълнителни времеви компонента.

Едно такова устройство, което съществува от първите дни на IC и е станало нещо като "стандарт" на индустрията, е 555 Таймер Осцилатор което се нарича по-често "555 таймер".

Основното 555 таймер получава името си от факта, че има тривътрешно свързани резистори 5kΩ, които той използва, за да генерира двете референтни напрежения на сравнителните устройства. В 555 таймер IC е много евтин, популярен и полезен прецизно време устройство, което може да действа или като прост таймер за генериране на единични импулси или дълго време закъснения, или като релаксация осцилатор, произвеждащи низ от стабилизирани вълни на различни цикли на работа от 50 до 100%.

555 таймерът е изключително здрав и стабилен8-изводно устройство, което може да се управлява или като много точен Monostable, Bistable или Astable Multivibrator за производство на различни приложения като едночастотни или таймери за закъснение, импулсно генериране, LED и мигачи на лампи, аларми и генерация на тонове, логически часовници разделяне на честотите, захранвания и преобразуватели и т.н., всъщност всяка верига, която изисква някаква форма на контрол на времето, тъй като списъкът е безкраен.

Единственият 555 таймер в основната си форма е aBipolar 8-пинов мини Dual-In-Line пакет (DIP) устройство, състоящо се от около 25 транзистора, 2 диода и около 16 резистора, подредени да образуват два компаратора, тригер и висок изходен етап, както е показано по-долу. Както и 555 таймера, има също така и NE556 Timer Oscillator, който комбинира два индивидуални 555 в един 14-пинов DIP пакет и CMOS версии на единствения 555 таймер като 7555 и LMC555, които използват MOSFET транзистори.

Опростена "блокова диаграма", представяща вътрешните схеми на. \ T 555 таймер По-долу е дадено кратко обяснение на всеки от свързващите щифтове, за да се осигури по-ясно разбиране на начина на работа.

555 Блокова диаграма на таймера

555 таймерна блокова диаграма

  • • ПИН 1. - приземен, Земята щифт свързва 555 таймер на отрицателна (0v) доставка железопътен транспорт.
  • • Pin 2. - тригер, Отрицателен вход за сравнение No 1. Отрицателен импулс на този щифт "определя" вътрешния тригер, когато напрежението падне под 1 / 3Vcc причинява изхода да се премине от "нисък" към "високо" състояние.
  • • Пин 3. - продукцияИзходният щифт може да управлява всяка TTL верига и еспособни да снабдяват или потъват до 200mA на ток при изходно напрежение, равно на приблизително Vcc - 1.5V, така че малките високоговорители, светодиоди или мотори могат да бъдат свързани директно към изхода.
  • • Pin 4. - Нулиране, Този щифт се използва за "нулиране" на вътрешнияФлип-флоп, контролиращ състоянието на изхода, пин 3. Това е активен-нисък вход и обикновено е свързан с логическо ниво "1", когато не се използва за предотвратяване на нежелано нулиране на изхода.
  • • Pin 5. - Контролно напрежение, Този пин контролира времето на 555 отпреодоляване на 2 / 3Vcc ниво на мрежата на делителя на напрежението. Чрез прилагане на напрежение на този щифт ширината на изходния сигнал може да се променя независимо от RC мрежата. Когато не се използва той е свързан към земята чрез 10nF кондензатор за премахване на шума.
  • • Pin 6. - прагПоложителният вход към компаратор № 2. Този щифт се използва за нулиране на тригера, когато приложеното напрежение надвишава 2 / 3Vcc, което води до превключване на изхода от “HIGH” на “LOW”. Този щифт се свързва директно към RC веригата.
  • • Pin 7. - изпразване, Разрядният щифт е свързан директно към колектора на вътрешен NPN транзистор, който се използва за “разреждане” на времевия кондензатор до заземяване, когато изхода на пин 3 превключва “LOW”.
  • • Pin 8. - Доставка + Vcc, Това е щифт за захранване и за общо предназначение TTL 555 таймери е между 4.5V и 15V.

Най- 555 Таймери Името идва от факта, че има три 5kΩрезистори, свързани помежду си, произвеждащи мрежово напрежение между захранващото напрежение на пин 8 и земята на пин 1. Напрежението в тази серия резистивна мрежа държи отрицателния инвертиращ вход на компаратор 2 при 2 / 3Vcc и положителния неинвертиращ вход към компаратора един на 1 / 3Vcc.

Двата компаратора произвеждат изходно напрежениезависи от разликата в напрежението на техните входове, което се определя от действието на зареждане и разреждане на външно свързаната RC мрежа. Изходите от двата компаратора са свързани към двата входа на тригера, които от своя страна произвеждат или "HIGH" или "LOW" изходно ниво при Q въз основа на състоянията на неговите входове. Изходът от тригера се използва за управление на етап на превключване на висок токов изход, за да задейства свързаното натоварване, произвеждащо или "високо" или "ниско" ниво на напрежение на изходния щифт.

Най-честото използване на 555 таймера осцилаторе като просто нестабилен осцилатор чрез свързване на два резистора и кондензатор през неговите терминали за генериране на фиксиран импулсен влак с времеви период, определен от постоянната време на RC мрежата. Но 555 таймера осцилатор чип може да бъде свързан в най-различни начини за производство на Monostable или Bistable мултивибратори, както и по-често Astable Multivibrator.

Таймерът Monostable 555

Работата и изхода на. \ T 555 таймер моностабилен е точно същата като тази затранзисторизиран, който разглеждаме по-рано в урокът Monostable Multivibrators. Разликата този път е, че двата транзистора са заменени от 555 таймера. Помислете за монтираната по-долу 555 таймерна моностабилна верига.

Monostable 555 Таймер

монтиращ 555 таймер

Когато се прилага отрицателен (0V) импулс къмвход за задействане (пин 2) на конфигурирания 555 таймер, монтиран на моностабил, вътрешният компаратор (сравнителен №1) открива този вход и „задава“ състоянието на тригера, променяйки изхода от „ниско“ състояние на „висок“ Състояние. Това действие от своя страна превръща "OFF" в освобождаващия транзистор, свързан с пин 7, като по този начин премахва късото съединение във външния временен кондензатор C1.

Това действие позволява да се стартира кондензаторътда се зарежда чрез резистор, R1, докато напрежението в кондензатора достигне прага (пин 6) напрежение от 2 / 3Vcc, създаден от вътрешната мрежа разделител на напрежение. В този момент изходът на компараторите отива „ВИСОКО” и „нулира” флип-флопа в първоначалното си състояние, което от своя страна се превръща в „ON” на транзистора и изхвърля кондензатора на земята през пин 7. Това води до промяна на състоянието на изхода обратно към първоначалната стабилна стойност "LOW", която очаква друг пулс за пускане, за да започне отново процеса на синхронизиране. Тогава, както и преди, моностабилният мултивибратор има само едно “стабилно” състояние.

Най- Monostable 555 Таймер задейства веригата на отрицателен пулсприлаган към пин 2 и този пусков импулс трябва да бъде много по-кратък от изходната ширина на импулса, позволяваща време за зареждане на времевия кондензатор и след това изхвърляне. Веднъж задействан, 555 Monostable ще остане в това "високо" нестабилно състояние на изхода до периода от време, зададен от R1 х С1 мрежата е изтекъл. Времето, през което изходното напрежение остава "ВИСОКО" или при логическо ниво "1", се дава от следното уравнение за постоянното време.

555 таймер уравнение

Където, t е в секунди, R е в Ω и C в Фарад.

555 Пример за таймера No1

А Monostable 555 Таймер е необходимо, за да се получи времево закъснение в рамките на верига. Ако се използва 10uF временен кондензатор, изчислете стойността на резистора, необходим за произвеждане на минимално време за закъснение от 500ms.

500ms е същото като 0.5s, така че чрез пренареждане на горната формула, получаваме изчислената стойност за резистора, R като:

555 пример за моностабилен таймер

Изчислената стойност за синхронизиращия резисторза да се получи необходимата времева константа от 500ms е 45,5 KΩ. Въпреки това, стойността на резистора от 45.5KΩ не съществува като резистор със стандартна стойност, така че ние ще трябва да изберете най-близкия предпочитан резистор от 47kΩ, който е достъпен във всички стандартни диапазони на отклонение от E12 (10%) към E96 (1%), което ни дава ново преизчислено времезакъснение от 517ms.

Ако тази разлика от време е 17ms (500 - 517ms)неприемливо вместо един единствен резистор за синхронизация, два различни резистора могат да бъдат свързани заедно в серия, за да се регулира ширината на импулса до точната желана стойност, или да се избере различна стойност на кондензатора за време.

Сега знаем, че времето закъснение или изходния импулсширината на монтестиращия 555 таймер се определя от времеконстантата на свързаната RC мрежа. Ако се изискват дълги времеви закъснения в 10-те секунди, не винаги е препоръчително да се използват високи стойности на синхронизиращите кондензатори, тъй като те могат да бъдат физически големи, скъпи и имат големи допустими отклонения, например ± 20%.

Едно алтернативно решение е да се използва малка стойноствремето кондензатор и много по-голяма стойност резистор до около 20MΩ, за да произвеждат изискват забавяне на времето. Също така с помощта на една по-малка стойност кондензатор време и различни стойности на резистор, свързани с него чрез мулти-позиция ротационен ключ, можем да произведем Monostable 555 таймер осцилатор верига, която може да произвежда различни импулси ширина на всеки превключвател ротация като превключваема Monostable 555 таймер показано по-долу.

А 555 таймер

превключваем моностабилен 555 таймер

Можем да изчислим ръчно стойностите на R и Cза отделните компоненти, които се изискват, както направихме в примера по-горе. Въпреки това, изборът на компоненти, необходими за получаване на желаното времезакъснение, изисква да изчислим или с килох (K,), Megaohm (MΩ), микрофарад (μF) или picafarad's (pF) и е много лесно да завършим с време това е с десет или дори сто.

Можем да направим живота си малко по-лесен, като използваме aвид диаграма, наречена „Номограф“, която ще ни помогне да намерим моностабилните мултивибратори с очаквана честота на изхода за различни комбинации или стойности на двете R и C.

Моностабилен номограф

555 таймера

Така че чрез избиране на подходящи стойности на C и R в. \ Tдиапазони от 0.001uF до 100uF и 1kΩ до 10MΩ съответно, можем да прочетем очакваната изходна честота директно от графата на номографа, като по този начин се елиминира всяка грешка в изчисленията. На практика стойността на синхронизиращия резистор за a монтиращ 555 таймер не трябва да бъде по-малко от 1kΩ или по-голямо от 20MΩ.

Bistable 555 Таймер

Както и един изстрел 555 Monostable конфигурация по-горе, ние също може да произведе Bistable (две стабилни състояния) устройство с работата и изхода на 555 Бистабил е подобен на транзисторния, който разглеждаме по-рано в урока за мултивибратори Bistable.

Най- 555 Бистабил е една от най-простите схеми, които можем да изградимс помощта на 555 таймера осцилатор чип. Тази бистабилна конфигурация не използва никаква RC мрежа за произвеждане на изходна форма на вълната, така че не се изискват уравнения за изчисляване на периода от време на веригата. Помислете по-долу схемата на Bistable 555 Timer.

Таймер Bistable 555 (тригер)

bistable 555 таймер

Постига се превключване на изходната форма на вълнатачрез контролиране на тригера и нулиране на входовете на 555 таймера, които се държат "HIGH" от двата pull-up резистора, R1 и R2. Като задействате входа за задействане (щифт 2) “LOW”, превключете в настроено положение, променете изходното състояние в “HIGH” състояние и като вземете входа за нулиране (pin 4) “LOW”, превключете в позиция за нулиране, променя изхода в състояние “LOW”.

Тази 555 таймерна верига ще остане в някое състояние за неопределено време и затова е бистабилна. Тогава Bistable 555 таймер е стабилен и в двете състояния, "HIGH" и "LOW". Прагът на входа (пин 6) е свързан към земята, за да се гарантира, че не може да нулира бистабилната верига, както би било при нормално приложение.

555 Изход за таймер

Не можахме да довършим това 555 Таймер настойнически, без да обсъждаме нещо за превключване и способности за задвижване на 555 таймера или всъщност двойното 556 Таймер IC.

Изходът (пин 3) на стандартния 555 таймер или556 таймерът има способността да "потъне" или "източник" ток на натоварване до максимум 200 mA, което е достатъчно, за да управлява директно изходните преобразуватели, като релета, лампи с нажежаема жичка, двигатели на LED или високоговорители помощта на серийни резистори или диодна защита.

Тази способност на 555 таймера и на двата "Sink"(абсорбира) и “източник” (захранващ) ток означава, че изходното устройство може да бъде свързано между изходния терминал на таймера 555 и захранването да потъне тока на натоварване или между изходния терминал и земята за източник на тока на натоварване. Например.

Потопяване и извличане на 555 таймера

555 изходно устройство за таймер

потъване и снабдяване с 555 таймера

В първата верига по-горе, светодиодът е свързанмежду положителната захранваща шина (+ Vcc) и изходния щифт 3. Това означава, че токът ще "потъне" (абсорбира) или поток в изходния извод 555 на таймера и светодиодът ще бъде "ON", когато изходът е "LOW" ,

Втората верига по-горе показва, че светодиодът есвързан между изходния щифт 3 и земята (0v). Това означава, че токът ще "Източник" (захранване) или изтичане на изходния извод 555 таймери и светодиодът ще бъде "ВКЛЮЧЕН", когато изходът е "ВИСОКО".

Способността на 555 таймера да потъне иизточник на ток на натоварване на изхода означава, че двата светодиода могат да бъдат свързани към изходния терминал едновременно, но само един ще бъде включен в зависимост от това дали състоянието на изхода е „HIGH“ или „LOW“. Схемата отляво показва пример за това. двата светодиода ще бъдат алтернативно включени “ON” и “OFF” в зависимост от изхода. Резистор, R се използва за ограничаване на тока на LED под 20 mA.

По-рано казахме, че максималният изходен токда мивка или източник на натоварване ток чрез пин 3 е около 200mA при максималното захранващо напрежение, и тази стойност е повече от достатъчно, за да карам или превключвате други логически IC's, LED или малки лампи и др. контролира устройства с по-висока мощност, като двигатели, електромагнити, релета или високоговорители. Тогава ще трябва да използваме транзистор за усилване на изхода на 555 таймери, за да осигури достатъчно висока мощност за задвижване на товара.

555 Водач на транзистора на таймера

555 драйвер за извеждане на таймер

Транзисторът в двата примера по-горе може да бъдезаменен с Power MOSFET устройство или транзистор Darlington, ако токът на натоварване е висок. Когато се използва индуктивен товар, като например мотор, реле или електромагнит, препоръчително е да се свърже диод със свободен ход (или маховик) директно през терминалите за натоварване, за да поемат всяко обратно напрежение, генерирано от индуктивното устройство, когато промени състоянието.

Досега разглеждаме използването на 555 Таймер за генериране на моностабилни и бистабилни изходни импулси. В следващия урок за Generation Waveform ще разгледаме свързването на 555 в нестабилна мултивибраторна конфигурация. Когато се използва в нестабилен режим, честотата и работният цикъл на изходната форма на вълната могат да бъдат точно контролирани, за да се получи много гъвкав генератор на сигнали.

Коментари (0)
Добави коментар