/ / 555 Timer Tutorial - monostabilni multivibrator

555 Vodič za mjerenje vremena - monostabilni multivibrator

Generatori valnog oblika

Vidjeli smo da su multivibratori i CMOSOscilatori se mogu lako konstruirati iz diskretnih komponenti kako bi proizveli oscilatore relaksacije za generiranje osnovnih valnih oblika kvadratnog vala. No, tu su i namjenski IC posebno dizajniran za točno proizvesti potrebne izlazni valnog oblika s dodatkom samo nekoliko dodatnih vremenskih komponenti.

Jedan takav uređaj koji je prisutan od ranih dana IC-a i sam je postao nešto "industrijskog" standarda je 555 Timerski oscilator što se češće naziva "555 Timer".

Osnovni 555 timer ime dobiva po tome što postoje triinterno spojeni 5kΩ otpornici koje koristi za generiranje dva usporedna referentna napona. 555 timer IC je vrlo jeftin, popularan i koristan uređaj za precizno mjerenje vremena koji može djelovati ili kao jednostavan mjerač vremena za generiranje pojedinačnih impulsa ili dugih vremenskih odgoda, ili kao oscilator relaksacije koji proizvodi niz stabiliziranih valnih oblika različitih radnih ciklusa od 50 100%.

Čip brojača 555 je izuzetno robustan i stabilan8-pinski uređaj koji može raditi kao vrlo precizan, monostabilan, bistabilan ili stabilan multivibrator za proizvodnju raznih aplikacija kao što su tajmeri za jednokratnu ili vremensku zabranu, generiranje impulsa, LED i svjetiljke za lampice, alarmi i generiranje tona, logički satovi, raspodjele frekvencija, napajanja i pretvarači itd., u stvari bilo koji sklop koji zahtijeva neki oblik kontrole vremena kako je popis beskonačan.

Jedan 555 Timer čip u svom osnovnom obliku je aBipolarni 8-pinski mini Dual-in-line paket (DIP) uređaj koji se sastoji od nekih 25 tranzistora, 2 diode i oko 16 otpornika raspoređenih u dva komparatora, flip-flop i visoki strujni izlazni stupanj kao što je prikazano dolje. Uz 555 Timer dostupan je i NE556 Timer oscilator koji kombinira dva pojedinačna 555-ina unutar jednog 14-pinskog DIP paketa i CMOS verzije male snage od 555 kao što su 7555 i LMC555 koje umjesto toga koriste MOSFET tranzistore.

Pojednostavljeni "blok dijagram" koji predstavlja unutarnje sklopove sustava 555 timer U nastavku je prikazano kratko objašnjenje svakog od njegovih priključaka za povezivanje kako bi se omogućilo jasnije razumijevanje načina na koji funkcionira.

555 Blok dijagram vremena

555 blok dijagram vremena

  • • Pin 1. - tlo, Ground pin povezuje 555 vremena na negativan (0v) opskrba željeznicom.
  • • Pin 2. - Okidač, Negativni ulaz za usporednik Ne 1. Negativan puls na ovom pin "postavlja" unutarnje Flip-flop kada napon padne ispod 1 / 3Vcc uzrokujući izlaz za prebacivanje iz "Niska" u "VISO" stanje.
  • • Pin 3. - Izlaz, Izlaz pin može voziti bilo TTL krug i jesposoban izvor ili potonuće do 200mA struje na izlazni napon jednak otprilike Vcc - 1.5V tako mali zvučnici, LED ili motori mogu biti spojeni izravno na izlaz.
  • • Pin 4. - Reset, Ovaj se pin koristi za "resetiranje" internogFlip-flop kontrolira stanje izlaza, pin 3. Ovo je aktivni-niski ulaz i općenito je spojen na logičku razinu "1" kada se ne koristi za sprječavanje neželjenog resetiranja izlaza.
  • • Pin 5. - Kontrolni napon, Ovaj pin kontrolira vrijeme od 555 doponištavanje 2 / 3Vcc razine mreže razdjelnika napona. Primjenom napona na ovaj pin širina izlaznog signala može se mijenjati neovisno o RC vremenskoj mreži. Kada se ne koristi to je spojen na tlo preko 10nF kondenzatora kako bi se uklonila svaka buka.
  • • Pin 6 - Prag, Pozitivni ulaz za usporednik br. Ovaj pin se koristi za resetiranje flip-flopa kada napon koji se primjenjuje na njega prelazi 2 / 3Vcc uzrokujući izlaz za prebacivanje iz "HIGH" u "LOW" stanje. Ovaj pin spaja se izravno na RC vremenski krug.
  • • Pin 7. - Pražnjenje, Pina za pražnjenje spojena je izravno na kolektor unutarnjeg NPN tranzistora koji se koristi za “pražnjenje” vremenskog kondenzatora na masu kada izlaz na pin 3 uključuje “LOW”.
  • • Pin 8. - Nabava + Vcc, To je pin napajanje i za opće namjene TTL 555 vremena je između 4.5V i 15V.

Ovaj 555 Tajmeri ime dolazi od činjenice da postoje tri 5kΩotpornici spojeni zajedno proizvode unutarnju mrežu djelitelja napona između opskrbnog napona na pin 8 i uzemljenja na pin 1. Napon u ovoj seriji otpornih mreža drži negativan inverting ulaz komparatora dva na 2 / 3Vcc i pozitivan neinvergirajući ulaz za usporednik jedan na 1 / 3Vcc.

Dva komparatora proizvode izlazni naponovisno o naponskoj razlici na njihovim ulazima koja se određuje akcijom punjenja i pražnjenja vanjske RC mreže. Izlazi iz oba komparatora spojeni su na dva ulaza flip-flopa koji zatim stvaraju "HIGH" ili "LOW" izlaz na razini Q na temelju stanja njegovih ulaza. Izlaz iz flip-flopa koristi se za upravljanje stupnjem prekidanja visokog strujnog izlaza za pogon spojenog opterećenja koje proizvodi ili "HIGH" ili "LOW" razinu napona na izlaznom pinu.

Najčešće korištenje 555 timera oscilatoraje kao jednostavan astabilni oscilator spajanjem dva otpornika i kondenzatora preko svojih terminala za generiranje fiksnog impulsnog vlaka s vremenskim periodom koji je određen vremenskom konstantom RC mreže. No, 555 timer oscilator čip također može biti povezan na različite načine za proizvodnju Monostable ili Bistable multivibrators, kao i češći Astable Multivibrator.

Monostabilni mjerač vremena 555

Rad i izlaz 555 timer monostabilan je točno isto kao i zaTranzistoriziramo ono što smo prije vidjeli u vodiču Monostable Multivibrators. Razlika je ovaj put da su dva tranzistora zamijenjena 555 timer uređajem. U nastavku razmotrite 555 monostabilni krug tajmera.

Mjerač vremena 555

555 timer

Kada se primijeni negativni (0V) puls naulaz za okidač (pin 2) Monostable konfiguriranog 555 Timer oscilatora, interni usporednik, (komparator No1) detektira taj ulaz i "postavlja" stanje flip-flopa, mijenjajući izlaz iz "LOW" stanja u "HIGH" " država. Ova radnja zauzvrat skreće "OFF" izlazni tranzistor spojen na pin 7, čime se uklanja kratki spoj preko vanjskog vremenskog kondenzatora C1.

Ova radnja omogućuje pokretanje vremenskog kondenzatoraza punjenje kroz otpornik, R1 dok napon na kondenzatoru ne dosegne prag (pin 6) napon od 2 / 3Vcc postavljen od strane interne mreže djelitelja napona. U ovom trenutku komparatori izlaz "HIGH" i "resetira" flip-flop natrag u prvobitno stanje koje zauzvrat okreće "ON" tranzistor i prazni kondenzator na zemlju preko pin 7. To uzrokuje izlaz za promjenu stanja natrag na izvornu stabilnu "LOW" vrijednost koja čeka još jedan puls okidača kako bi ponovno započela proces mjerenja vremena. Zatim, kao i prije, monostabilni multivibrator ima samo “JEDNO” stabilno stanje.

Ovaj Mjerač vremena 555 okidači kruga na negativnom impulsuprimjenjuje na pin 2 i ovaj okidač impuls mora biti puno kraći od izlazne širine impulsa dopuštajući vrijeme za vrijeme kondenzator za punjenje, a zatim pražnjenje u potpunosti. Nakon okidanja, 555 Monostable će ostati u ovom "visokom" nestabilnom izlaznom stanju do vremenskog razdoblja koje je postavio R1 x C1 je prošla mreža. Vrijeme trajanja izlaznog napona "HIGH" ili logičke razine "1" daje se sljedećom jednadžbom vremenske konstante.

555 jednadžba tajmera

Gdje je t u sekundama, R je u Ω i C u Farads.

555 Primjer brojača vremena br

La Mjerač vremena 555 je potrebno za stvaranje vremenskog kašnjenja unutar kruga. Ako se koristi 10uF vremenski kondenzator, izračunajte vrijednost otpornika potrebnog za proizvodnju minimalne izlazne vremenske odgode od 500ms.

500ms je isto kao i 0,5s tako da preraspodjelom gornje formule dobijemo izračunatu vrijednost za otpornik, R kao:

555 primjer monostabilnog tajmera

Izračunata vrijednost za vremenski otpornikdakle potrebno je proizvesti potrebnu vremensku konstantu od 500 ms, dakle 45,5 KΩ. Međutim, vrijednost otpornika od 45.5KΩ ne postoji kao otpornik standardne vrijednosti, pa bismo trebali odabrati najbliži preferirani otpornik vrijednosti od 47kΩ koji je dostupan u svim standardnim rasponima tolerancije od E12 (10%) do E96 (1%), dajući nam novo ponovno izračunato kašnjenje od 517 ms.

Ako je razlika u vremenu od 17 ms (500 - 517 ms)neprihvatljivo umjesto jednog jednosmjernog otpornika, dva različita otpornika vrijednosti mogu biti spojena zajedno u seriju kako bi se prilagodila širina impulsa točnoj željenoj vrijednosti, ili je izabrana drugačija vrijednost kondenzatora vremena.

Sada znamo da je kašnjenje ili izlazni impulsširina monostabilnog 555 tajmera određena je vremenskom konstantom spojene RC mreže. Ako su potrebna duga vremenska kašnjenja u 10 sekundi, nije uvijek preporučljivo koristiti vremenske kondenzatore visoke vrijednosti jer oni mogu biti fizički veliki, skupi i imaju velika tolerancija vrijednosti, npr., ± 20%.

Jedno alternativno rješenje je korištenje male vrijednostivremenski kondenzator i mnogo veći otpornik vrijednosti do oko 20MΩ da bi se proizvela vremenska odgoda. Također pomoću jedne manje vrijednosti vrijeme kondenzator i različite vrijednosti otpornika spojeni na njega kroz multi-položaj rotacijski prekidač, možemo proizvesti Monostable 555 timer oscilator krug koji može proizvesti različite impuls širine na svakom prekidaču rotacije, kao što je preklopivi Monostable 555 vremena sklop prikazano ispod.

Vremenski mjerač 555

preklopivi monostabilni 555 timer

Ručno možemo izračunati vrijednosti R i Cza pojedinačne komponente potrebne kao što smo to učinili u gornjem primjeru. Međutim, izbor komponenata potrebnih za postizanje željenog vremenskog kašnjenja zahtijeva da izračunamo ili s kilohmom (KΩ), Megaohm (MΩ), mikrofaradom (μF) ili picafaradovim (pF) i vrlo je lako završiti s vremenskom odgodom to je deset puta ili čak stotinu.

Možemo učiniti naš život malo lakšim pomoću atip grafikona koji se naziva "Nomograph" koji će nam pomoći da pronađemo monostabilne multivibratore očekivanog frekvencijskog izlaza za različite kombinacije ili vrijednosti R i C. Na primjer,

Monografski nomograf

555 brojač vremena

Tako odabirom prikladnih vrijednosti C i R uu rasponu od 0.001 uF do 100uF odnosno 1kΩ do 10MΩ, možemo pročitati očekivanu izlaznu frekvenciju izravno iz grafikona nomograma čime se eliminira svaka pogreška u izračunu. U praksi vrijednost vremenskog otpornika za 555 timer ne smije biti manja od 1kΩ ili veća od 20MΩ.

Bistable 555 Tajmer

Kao i jedan metak 555 Monostabilno Konfiguracija iznad, također možemo proizvesti Bistable (dva stabilna stanja) uređaj s radom i izlazom 555 Bistable biti sličan tranzistoriziranom koji smo prethodno vidjeli u vodiču Bistabilni multivibratori.

Ovaj 555 Bistable je jedan od najjednostavnijih sklopova koje možemo izgraditipomoću čipova 555 timera. Ova bistabilna konfiguracija ne koristi nikakvu RC vremensku mrežu da bi proizvela izlazni valni oblik, tako da nisu potrebne jednadžbe za izračun vremenskog razdoblja kruga. Razmotrimo krug Bistable 555 Timer u nastavku.

Bistable 555 Timer (flip-flop)

bistabilni 555 timer

Postignuto je prebacivanje izlaznog valnog oblikakontroliranjem okidača i resetiranja ulaza od 555 timera koji se drže "HIGH" pomoću dva pull-up otpornika, R1 i R2. Uzimanjem okidnog ulaza (pin 2) "LOW", prebacite u podešeni položaj, promijenite izlazno stanje u "HIGH" stanje i uzimanjem ulaza za resetiranje (pin 4) "LOW", prebacite u početni položaj, mijenja izlaz u "LOW" stanje.

Taj 555 vremenski sklop će ostati u bilo kojem stanju na neodređeno vrijeme i stoga je bistabilan. Onda Bistable 555 timer je stabilan u oba stanja, "HIGH" i "LOW". Ulazni prag (pin 6) spojen je na masu kako bi se osiguralo da ne može resetirati bistabilni krug kao što bi to bilo u normalnoj primjeni.

555 Izlaz za mjerač vremena

Nismo mogli ovo dovršiti Mjerač vremena udžbenik bez razgovora o nekakvim preklopnim i pogonskim mogućnostima 555 tajmera ili doista dualnog 556 Timer IC.

Izlaz (pin 3) standardnog 555 tajmera ili556 timer, ima sposobnost "potapanja" ili "izvora" struje opterećenja do maksimalno 200mA, što je dovoljno za izravno pokretanje izlaznih pretvarača kao što su releji, žarulje sa žarnom niti, LED motori ili zvučnici, pomoć serijskih otpornika ili zaštite dioda.

Ova sposobnost brojača 555 za oba "Sink"(apsorbirati) i "izvor" (opskrba) struja znači da izlazni uređaj može biti spojen između izlaznog priključka 555 tajmera i napajanja za potapanje struje opterećenja ili između izlaznog terminala i mase do izvora struje opterećenja. Na primjer.

Potapanje i izvor 555 izlaznog timera

555 izlazni pogon tajmera

potonuo i nabavio 555 sat

U prvom krugu iznad, LED je spojenizmeđu pozitivnog napajanja (+ Vcc) i izlaznog pina 3. To znači da će struja "potonuti" (apsorbirati) ili protjecati u izlazni kraj 555 tajmera, a LED će biti "ON" kada je izlaz "LOW" ,

Drugi gornji krug pokazuje da je LED diodaspojen između izlaznog kontakta 3 i mase (0v). To znači da će struja "Izvor" (napajanje) ili protok od 555 izlaznog terminala tajmera i LED će biti "ON" kada je izlaz "HIGH".

Sposobnost 555 tajmera i za sudoper i zaizvor njegove izlazne struje opterećenja znači da se obje LED diode mogu spojiti na izlazni terminal u isto vrijeme, ali samo jedna će biti uključena "ON" ovisno o tome je li izlazno stanje "HIGH" ili "LOW". Krug s lijeve strane pokazuje primjer toga. dvije LED-ove će se alternativno prebaciti na "ON" i "OFF" ovisno o izlazu. Otpornik, R se koristi za ograničavanje struje LED ispod 20 mA.

Rekli smo ranije da je maksimalna izlazna strujabilo potonuti ili izvor opterećenja struje preko pin 3 je oko 200mA na maksimalni napon napajanja, a ova vrijednost je više nego dovoljno za pogon ili prebaciti druge logike IC's, LED ili male svjetiljke, itd. upravljati uređajima veće snage kao što su motori, elektromagneti, releji ili zvučnici. Tada bismo trebali koristiti tranzistor za pojačavanje izlaznih 555 tajmera kako bi se osigurala dovoljno visoka snaga za pogon opterećenja.

555 Upravljački program tranzistora tajmera

555 upravljački program izlaznog brojača

Tranzistor u dva gornja primjera može bitizamijeniti Power MOSFET uređajem ili Darlingtonovim tranzistorom ako je struja opterećenja visoka. Kada se koristi induktivno opterećenje kao što je motor, relej ili elektromagnet, preporučljivo je spojiti diodu s slobodnim hodom (ili zamašnjak) izravno preko terminala za opterećenje kako bi se apsorbirali bilo koji povratni naponi emf koji generira induktivni uređaj kada promijeni stanje.

Do sada smo gledali na korištenje Mjerač vremena za generiranje monostabilnih i bistabilnih izlaznih impulsa. U sljedećem vodiču o generiranju valnog oblika pogledat ćemo povezivanje 555 u nepostojanu multivibratorsku konfiguraciju. Kada se koristi u astabilnom modu, frekvencija i radni ciklus izlaznog valnog oblika mogu se precizno kontrolirati kako bi se proizveo vrlo prilagodljiv generator valnog oblika.

Komentari (0)
Dodaj komentar