IC 555: opis i praktyczne zastosowanie

Chip 555 używany dość często w amatorskiej praktyce radiowej - jest praktyczny, wielofunkcyjny i bardzo łatwy w użyciu. Na takich układach można zaimplementować dowolny projekt - tak jak najprostszy Schmitt uruchamia się z kilkoma dodatkowymi elementami i wieloetapowymi zamkami szyfrowymi.

NE555 został opracowany dość dawno temu, nawet w sowieckich magazynach Radio, Model Designer, można było znaleźć sporo samodzielnie wykonanych produktów na analogach tego układu. Do tej pory chip ten jest aktywnie wykorzystywany w projektach z diodami LED.

Opis chipu

Jest to firma deweloperska z US Signetics. To jej eksperci byli w stanie zrealizować pracę Kamensindy Hansa. Można powiedzieć, że ojciec układu scalonego - w trudnych warunkach wysokiej konkurencji inżynierom udało się stworzyć produkt, który wszedł na rynek światowy i zyskał szeroką popularność.

W tamtych latach układ z serii 555 nie miał analogii na świecie - bardzo duża gęstość elementów montażowych w urządzeniu i wyjątkowo niski koszt. Dzięki tym parametrom zasłużyła na dużą popularność wśród projektantów.

Krajowe odpowiedniki

Po rozpoczęciu masowego kopiowania tego elementu radiowego sowiecki odpowiednik mikroukładu został nazwany KR1006VI1. By the way, jest pod każdym względem wyjątkowy rozwój, mimo że ma wiele analogów. Jedynie w przypadku mikroukładów domowych wejście stop jest bardziej priorytetowe niż wejście początkowe. W żadnej z obcych konstrukcji nie ma takiej cechy. Ale ta funkcja musi być wzięta pod uwagę przy projektowaniu obwodów, w których oba wejścia są aktywnie wykorzystywane.

Gdzie to ma zastosowanie?

Należy jednak zauważyć, że priorytety danych wejściowych nie mają znaczącego wpływu na wydajność chipu. Jest to tylko niewielki niuans, który należy brać pod uwagę w rzadkich przypadkach. Aby zmniejszyć zużycie energii w połowie lat 70., dostosowano produkcję elementów CMOS. W ZSRR mikroukłady na polnych samcach nazywały się KR1441VI1.

Generatory mikroukładu 555 są bardzo często stosowane w projektach radioamatorów. Jest łatwy w implementacji na tym chipie i przekaźniku czasowym, a opóźnienie można ustawić od kilku milisekund do godzin. Są też bardziej złożone elementy, oparte na schemacie 555 - zawierają urządzenia zapobiegające grzechotaniu styków, kontrolery PWM i przywracanie sygnału cyfrowego.

Zalety i wady układu scalonego

Wewnątrz timera znajduje się wbudowany dzielnik napięcia - pozwala ustawić ściśle ustalony dolny i górny próg, przy którym wyzwalane są komparatory. W tym miejscu można wyciągnąć wniosek o głównej wadzie - wartości progowe nie mogą być kontrolowane, a dzielnik nie może być wyłączony z projektu, obszar praktycznego zastosowania układu 555 jest znacznie zawężony.

W produkcji zegarów na tranzystory bipolarne jedna duża wada wyskakuje - etap wyjściowy przechodzi w stan przeciwny. I przy każdym przełączniku pojawia się pasożytniczy prąd, którego szczytowa wartość może wynosić około 400 mA. W tym samym czasie straty ciepła znacznie wzrastają.

Jak pozbyć się niedociągnięć?

Ale można pozbyć się tego problemu, wystarczy zainstalować kondensator biegunowy o wartości nie większej niż 0,1 mikrofaradu między zaciskiem sterującym a zasilaczem minus.

I znacznie poprawić odporność na zakłócenia, w obwód mocy ustawić niepolarny kondensator 1 uF. W praktyce przy użyciu 555 mikroukładów należy wziąć pod uwagę, czy elementy pasywne, takie jak rezystory i kondensatory, mają wpływ na ich działanie. Ale jedną rzeczą do zapamiętania jest to, że gdy używa się timerów na komórkach CMOS, wszystkie te wady po prostu znikają, nie ma potrzeby stosowania dodatkowych kondensatorów.

Główne parametry układu

Jeśli zdecydujesz się zrobić zegar na układzie 555, musisz znać jego główne funkcje. W urządzeniu znajduje się pięć węzłów, które można zobaczyć na schemacie. Wejście jest dzielnikiem napięcia typu rezystancyjnego. Przy jego pomocy powstają dwa napięcia odniesienia niezbędne do działania komparatorów. Wyjścia komparatorów są połączone z wyzwalaczem RS i stykiem zewnętrznym w celu zresetowania. I dopiero potem na urządzeniu wzmacniającym, gdzie wzrasta wartość sygnału.

Chip Power

Na końcu znajduje się tranzystor, w którym kolektor jest otwarty - wykonuje wiele funkcji, wszystko zależy od konkretnego zadania, jakie stoi. Zaleca się, aby układy scalone NE, SA, NA dostarczały napięcie zasilające w zakresie 4,5-16 V. Tylko w przypadku użycia chipów 555 z skrótem SE dozwolone jest zwiększenie do 18 V.

Maksymalne zużycie prądu przy napięciu 4,5 V może osiągnąć 10-15 mA, minimalna wartość to 2-5 mA. Są układy CMOS, w których pobór prądu nie przekracza 1 mA. W krajowych układach scalonych, takich jak KR1006V1, pobór prądu nie przekracza 100 mA. Szczegółowy opis układu 555 i jego krajowych odpowiedników można znaleźć w arkuszach danych.

Działanie IC

Warunki działania zależą bezpośrednio od tego, która firma produkuje chip. Jako przykład można przytoczyć dwa analogi - NE555 i SE555. Pierwszy zakres temperatur, w którym będzie działać normalnie, mieści się w zakresie 0-70 stopni. W drugim jest znacznie szerszy - od -55 do +125 stopni. Dlatego te parametry powinny zawsze być brane pod uwagę przy projektowaniu urządzeń. Wskazane jest zapoznanie się ze wszystkimi typowymi wartościami napięć i prądów na zaciskach Reset, TRIG, THRES, CONT. Aby to zrobić, możesz użyć arkusza danych dla konkretnego modelu - w nim znajdziesz wyczerpujące informacje.

Od tego zależy praktyczne zastosowanie systemu. Ham Radio 555 jest dość często używane - w systemach sterowania istnieją nawet główne oscylatory dla nadajników radiowych na tym elemencie. Jego przewagą nad jakimkolwiek tranzystorem lub opcją lampy jest niesamowicie wysoka stabilność częstotliwości. Nie ma potrzeby wybierania elementów o wysokiej stabilności, do instalowania dodatkowych urządzeń do wyrównania napięcia. Wystarczy zainstalować prosty mikroprocesor i wzmocnij sygnał który zostanie wygenerowany na wyjściu.

Przydział pinów IC

Na mikroukładach serii 555 jest tylko osiem pinów, typ PDIP8, SOIC i TSSOP. Ale we wszystkich przypadkach, mianowanie tych samych wniosków. Element HLO to prostokąt oznaczony "G1" w przypadku pojedynczego generatora impulsów i "GN" dla multiwibratora. Cel wniosków:

1. GND - powszechne, w kolejności, w której jest to pierwsze (jeśli liczycie od klucza-etykiety). To wyjście jest minus ze źródła zasilania.
2. TRIG - uruchomienie wejścia. Do tego wniosku podawany jest impuls niskiego poziomu i trafia on do drugiego komparatora. W rezultacie układ scalony uruchamia się i na wyjściu pojawia się sygnał wysokiego poziomu. Co więcej, czas trwania sygnału zależy od wartości C i R.
3. OUT to wyjście, na którym pojawia się sygnał górny i dolny. Przełączanie między nimi trwa nie dłużej niż 0,1 μs.
4. RESET - reset. To wejście ma najwyższy priorytet, steruje zegarem i nie zależy od tego, czy na pozostałych nogach chipa występuje napięcie. Aby włączyć start, musisz mieć napięcie większe niż 0.7V. W przypadku, gdy impuls jest mniejszy niż 0,7 V, działanie układu 555 jest zabronione.
5. CTRL to wejście sterujące, które łączy się z dzielnikiem napięcia. A jeśli nie ma czynników zewnętrznych, które mogą mieć wpływ na pracę, na wyjściu wyprowadzane jest napięcie 2/3 z zasilania. Kiedy sygnał sterujący zostanie zastosowany do tego wejścia, na wyjściu powstaje modulowany impuls. W przypadku prostych obwodów to wyjście jest podłączone do kondensatora.
6. THR - przestań. Jest to wejście pierwszego komparatora, w przypadku pojawienia się na nim napięcia 2/3 z zasilacza, działanie wyzwalacza zatrzymuje się, a zegar zostaje przeniesiony na zredukowany poziom. Warunkiem wstępnym jest jednak, aby nie było sygnału wyzwalającego na pin TRIG (ponieważ ma on priorytet).
7. DIS - rozładowanie. Jest on podłączony bezpośrednio do tranzystora umieszczonego wewnątrz mikroukładu 555. Ma wspólny kolektor. Kondensator jest zainstalowany w obwodzie emiter-kolektor, który jest wymagany do ustawienia czasu.
8. VCC - połączenie ze źródłem zasilania plus.

Tryb jednorazowy

W sumie działają trzy układy żetonów NE555, jeden z nich to jeden strzał. Aby przeprowadzić tworzenie impulsów, konieczne jest zastosowanie kondensatora polarnego i rezystora.

Działanie obwodu jest następujące:

1. Napięcie jest podawane na wejście timera - impuls niskiego poziomu.
2. Istnieje tryb przełączania działania chipa.
3. Wysoki poziom sygnału pojawia się na pinie 3.

Możesz obliczyć czas, w którym sygnał przechodzi, używając prostej formuły:

t = 1,1 * R * C.

Po tym czasie wyjście wygeneruje sygnał niskiego poziomu. W trybie multiwibratora są podłączone styki "4" i "8". Rozwijając obwody oparte na jednym strzale, należy wziąć pod uwagę takie niuanse:

1. Napięcie zasilania nie ma wpływu na czas impulsu. Wraz ze wzrostem napięcia prędkość ładowania kondensatora, który ustawia czas, jest większa. W konsekwencji wzrasta amplituda sygnału wyjściowego.
2. Jeśli wykonasz dodatkowy impuls do wejścia (już po głównym), to nie wpłynie to na działanie timera do końca czasu t.

Aby wpłynąć na działanie generatora, można użyć jednej z następujących metod:

1. Przy trzpieniu RESET wysłać sygnał o niskim poziomie. W takim przypadku timer powróci do stanu domyślnego.
2. Jeśli sygnał niskiego poziomu trafi na wejście 2, na wyjściu zawsze będzie wysoki impuls.

Za pomocą pojedynczych impulsów zastosowanych do wejścia i zmian parametrów elementów czasowych można wyprowadzić prostokątny sygnał o pożądanym czasie trwania.

Obwód multiwibratora

Aby wyprodukować wykrywacz metali na chipie 555 może każdy początkujący amator radiowy, ale do tego trzeba nauczyć się funkcji tego urządzenia. Multiwibrator to specjalny generator generujący prostokątne impulsy o określonej częstotliwości. Co więcej, amplituda, czas trwania i częstotliwość są ściśle określone - wartości zależą od tego, czym jest zadanie przed urządzeniem.

Rezystory i kondensatory służą do tworzenia powtarzalnych sygnałów. Czas trwania sygnału t1, pauzy t2, częstotliwości f i okresu T można znaleźć za pomocą następujących wzorów:

• t1 = ln2 * (R1 + R2) * C = 0,693 * (R1 + R2) * C;
• t2 = 0,693 * C * (R1 + 2 * R2);
• T = 0,693 * C * (R1 + 2 * R2);
• f = 1 / (0,693 * C * (R1 + 2 * R2)).

Na podstawie tych wyrażeń widać, że czas trwania przerwy nie powinien być dłuższy niż czas sygnału. Innymi słowy, cykl roboczy nigdy nie będzie większy niż 2. Praktyczne zastosowanie układu 555 bezpośrednio zależy od tego. Schematy różnych urządzeń i struktur są konstruowane zgodnie z arkuszami danych - instrukcjami. Podają wszystkie możliwe zalecenia dotyczące montażu urządzeń. Trwałość można znaleźć za pomocą wzoru S = T / t1. Aby zwiększyć tę liczbę, musisz dodać do schematu dioda półprzewodnikowa. Jego katoda łączy się z szóstą nogą, a anoda z siódmą.

Jeśli spojrzeć na arkusz danych, to wskazuje na odwrotność stosunku cła - można go obliczyć za pomocą wzoru D = 1 / S. Jest mierzony w procentach. Działanie obwodu multiwibratora można opisać w następujący sposób:

1. Po włączeniu zasilania kondensator jest całkowicie rozładowany.
2. Timer tłumaczy się na wysoki stan.
3. Kondensator gromadzi ładunek, a napięcie na nim osiąga maksimum - 2/3 mocy.
4. Mikroukład zostaje przełączony, a na wyjściu pojawia się sygnał niskiego poziomu.
5. Kondensator rozładowuje się nad t1 do poziomu 1/3 napięcia zasilania.
6. Chip 555 przełącza się ponownie i na wyjściu generowany jest ponownie sygnał wysokiego poziomu.

Ten tryb działania nazywa się samosłyszalnym. Na wyjściu wielkość sygnału ciągle się zmienia, układ czasowy 555 chipa w regularnych odstępach czasu jest w różnych trybach.

Schmitt Precision Trigger

W NE555 i podobnych zegarach jest wbudowany komparator z dwoma progami - dolny i górny. Dodatkowo zawiera specjalny wyzwalacz RS. To właśnie pozwala na realizację konstrukcji spustu precyzyjnego Schmitta. Napięcie doprowadzane do wejścia jest dzielone za pomocą komparatora na trzy równe części. A gdy tylko osiągnie poziom wartości progowej, zostaje przełączony tryb pracy mikroukładu. W tym samym czasie wzrasta histereza, której wartość osiąga wartość 1/3 napięcia zasilania. Precyzyjny wyzwalacz służy do budowy systemów z automatyczną regulacją.