IC 555 pinouts, stabilni, monostabilni, bistabilni krugovi s istraženim formulama

Post objašnjava kako IC 555 radi, njegove osnovne detalje o pinoutima i kako konfigurirati IC u njegovom standardnom ili popularnom načinu rada s stabilnim, bistabilnim i monostabilnim krugom. Post također detaljno opisuje razne formule za izračunavanje parametara IC 555.

Uvod

Naš hobi svijet bio bi manje zanimljiv bez IC 555. To bi bio jedan od naših prvih IC koji se koristi u elektronici. U ovom ćemo se članku osvrnuti na povijest IC555, njihova 3 načina rada i neke njihove specifikacije.

IC 555 predstavila je 1971. godine tvrtka nazvana 'Signetics', a dizajnirao ju je Hans R. Camenzind. Procjenjuje se da se godišnje proizvede oko 1 milijardu IC 555. To je jedan IC 555 za svakih 7 ljudi na svijetu.

Tvrtka Signetics u vlasništvu je tvrtke Philips Semiconductor. Ako pogledamo unutarnji blok dijagram IC 555, pronađemo tri otpornika od 5K ohma koji su serijski povezani kako bi se odredio faktor vremena, pa je vjerojatno tako uređaj dobio ime IC 555 timer. Međutim, neke hipoteze tvrde da odabir imena nema nikakve veze s unutarnjim komponentama IC-a, ono je proizvoljno odabrano.

Kako funkcionira IC 555

Standardni IC555 sastoji se od 25 tranzistora, 15 otpornika i 2 diode integrirane na silicijskoj matrici. Dostupne su dvije verzije IC, naime vojni i civilni timer 555.

NE555 je IC civilne klase i ima radni temperaturni raspon od 0 do +70 Celzijevih stupnjeva. SE555 je IC vojne klase i ima radni temperaturni raspon od -55 do +125 Celzijevih stupnjeva.

Također ćete pronaći CMOS verzija timera poznata kao 7555 i TLC555 oni troše manje energije u odnosu na standardni 555 i rade manje od 5V.

Mjerači vremena CMOS verzije sastoje se od MOSFET-ova, a ne od bipolarnog tranzistora, koji je učinkovit i troši manje energije.

IC 555 pinout i radni detalji:

1. Pribadača 1 : Uzemljenje ili 0V: To je negativni pin napajanja IC-a
2. Pin 2 : Okidač ili ulaz: Negativni trenutni okidač na ovom ulaznom pinu dovodi do toga da izlazni pin3 ide HIGH. To se događa brzim pražnjenjem vremenskog kondenzatora ispod donje razine praga 1/3 napona napajanja. Kondenzator se zatim polako puni putem vremenskog otpora, a kada se podigne iznad 2/3 razine napajanja, pin3 ponovno postaje NISAK. Ovo uključivanje / isključivanje vrši interno FLIP-FLOP pozornica.
3. Pin 3 : Izlaz: To je izlaz koji reagira na ulazne pinove prelaskom visoko ili nisko ili osciliranjem UKLJUČENO / ISKLJUČENO
4. Pribadača 4 : Resetiranje: To je pin za resetiranje koji je uvijek povezan s pozitivnim napajanjem za normalan rad IC-a. Kad je uzemljen, trenutno vraća IC izlaz u početni položaj i ako je trajno povezan sa zemljom, onemogućava rad IC.
5. Pribadača 5 : Upravljanje: Vanjski promjenjivi istosmjerni potencijal može se primijeniti na ovaj pin za kontrolu ili modulaciju širine impulsa pin3 i generiranje kontroliranog PWM-a.
6. Pribadača 6 : Prag: Ovo je prag pin koji uzrokuje da izlaz ide NISKO (0V) čim vremensko punjenje kondenzatora dosegne gornji prag 2/3 opskrbnog napona.
7. Pribadača 7 : Pražnjenje: Ovo je ispušni klin kojim upravlja unutarnji japanka, koji prisiljava razvodni kondenzator da se isprazni čim dostigne prag napona 2 / 3. napona.
8. Pribadača 8 : Vcc: To je pozitivan ulaz napajanja između 5 V i 15 V.

3 načina odbrojavanja:

1. Bistabilni ili Schmittov okidač
2. Monostabilan ili jedan hitac
3. Otporan

Bistabilni način rada:

Kada je IC555 konfiguriran u bistabilnom načinu rada, radi kao osnovni flip-flop. Drugim riječima, kada je zadan ulazni okidač, on prebacuje izlazno stanje ON ili OFF.

U ovom načinu rada obično su # pin2 i # pin4 spojeni na povlačne otpore.

Kad je # pin2 kratkotrajno uzemljen, izlaz na # pin3 ide visoko kako bi resetirao izlaz, # pin4 je trenutno kratko spojen na masu, a zatim je izlaz nizak.

Ovdje nije potreban vremenski kondenzator, ali preporučuje se spajanje kondenzatora (0,01uF do 0,1uF) preko # pina5 i uzemljenja. # pin7 i # pin6 u ovoj konfiguraciji mogu ostati nepovezani.

Evo jednostavnog bistabilnog kruga:

Kada je pritisnuta tipka za podešavanje izlaz prelazi visoko, a kada je tipka za resetiranje pritisnuta, izlaz prelazi u nisko stanje. R1 i R2 mogu biti 10 k ohma, kondenzator može biti bilo gdje između navedene vrijednosti.

Monostabilan način rada:

Još jedna korisna aplikacija IC 555 timera je u obliku a jednokraki ili monostabilni sklop multivibratora , kao što je prikazano na donjoj slici.

Čim ulazni signal okidača postane negativan, aktivira se način jednog snimanja, što dovodi do toga da se izlazni zatik 3 pomakne visoko na razinu Vcc. Vremensko razdoblje izlaznog visokog stanja može se izračunati prema formuli:

• T_visoko= 1,1 R_DOC

Kao što se vidi na slici, negativni rub ulaza prisiljava komparator 2 da prebaci japanku. Ova radnja dovodi do toga da izlaz na pin 3 ide visoko.

Zapravo u ovom procesu kondenzator C naplaćuje se prema VCC preko otpornika VANJ . Dok se kondenzator puni, izlaz se drži visoko na razini Vcc.

Video demonstracija

Kad napon na kondenzatoru dosegne prag od 2 VCC / 3, usporednik 1 pokreće flip-flop, prisiljavajući izlaz da promijeni stanje i padne.

To naknadno smanjuje pražnjenje, zbog čega se kondenzator prazni i održava na oko 0 V do sljedećeg ulaznog okidača.

Gornja slika prikazuje čitav postupak kada se ulaz aktivira nisko, što dovodi do izlaznog valnog oblika za monostabilnu akciju IC 555 s jednim pucanjem.

Vrijeme izlaza za ovaj način može se kretati od mikrosekundi do mnogih sekundi, što omogućava da ova operacija postane idealno korisna za niz različitih aplikacija.

Pojednostavljeno objašnjenje za početnike

Monostabilni ili jednokratni impulsni generatori široko se koriste u mnogim elektroničkim aplikacijama, gdje krug treba uključiti unaprijed određeno vrijeme nakon okidača. Širina izlaznog impulsa na # pin3 može se odrediti pomoću ove jednostavne formule:

• T = 1,1 RC

Gdje

• T je vrijeme u sekundama
• R je otpor u ohm
• C je kapacitet u faradima

Izlazni impuls pada kada je napon na kondenzatoru jednak 2/3 Vcc. Ulazni okidač između dva impulsa mora biti veći od RC vremenske konstante.

Evo jednostavnog monostabilnog kruga:

Rješavanje praktične monostabilne aplikacije

Doznajte razdoblje izlaznog valnog oblika za dolje prikazan primjer sklopa kada ga aktivira impuls negativnog ruba.

Riješenje:

• T_visoko= 1,1 R_DOC = 1,1 (7,5 x 10³) (0,1 x 10^-6) = 0,825 ms

Kako funkcionira podesivi način rada:

Pozivajući se na donju sliku nestabilnog kruga IC555, kondenzator C naplaćuje se prema VCC kroz dva otpornika R_DOi R_B. Kondenzator se puni dok ne dosegne iznad 2 VCC / 3. Ovaj napon postaje prag napona na pin 6 IC. Ovaj napon upravlja komparatorom 1 za pokretanje flip-flopa, zbog čega izlaz na kontaktu 3 postaje nizak.

Zajedno s tim, tranzistor za pražnjenje se uključuje, što rezultira izlazom pina 7 koji prazni kondenzator preko otpornika RB .

To dovodi do pada napona u kondenzatoru dok konačno ne padne ispod razine okidača ( VCC / 3). Ova radnja trenutno pokreće preklopni stupanj IC, uzrokujući da izlaz IC postane visok, ISKLJUČUJUĆI tranzistor za pražnjenje. To još jednom omogućuje punjenje kondenzatora putem otpornika VANJ i RB prema VCC .

Vremenski intervali koji su odgovorni za okretanje izlaza prema gore i prema dolje mogu se izračunati pomoću relacija

• T_visoko≈ 0,7 (R_DO+ R_B) C
• T_niska≈ 0,7 R_B C

Ukupno razdoblje je

• T = razdoblje = T_visoko+ T_niska

Video-tutorial

Pojednostavljeno objašnjenje za početnike

Ovo je najčešće korišten dizajn multivibratora ili AMV-a, kao što je oscilatori, sirene, alarmi , bljeskalice itd., i ovo bi bio jedan od naših prvih krugova implementiranih za IC 555 kao hobista (sjećate li se zamjenskih žmigavaćih LED dioda?).

Kada je IC555 konfiguriran kao nestalni multivibrator, on daje neprekidne impulse pravokutnog oblika na # pin3.

Frekvenciju i širinu impulsa mogu se regulirati pomoću R1, R2 i C1. R1 je povezan između Vcc i pražnjenja # pin7, R2 je povezan između # pin7 i # pin2 i također # pin6. # Pin6 i # pin2 su kratko spojeni.

Kondenzator je povezan između # pin2 i zemlje.

Učestalost za Može se izračunati prilagodljivi multivibrator pomoću ove formule:

• F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Gdje,

• F je frekvencija u Hertzu
• R1 i R2 su otpornici u ohima
• C1 je kondenzator u faradima.

Najdulje vrijeme za svaki puls daje:

• Visoka = 0,693 (R1 + R2) * C

Malo vremena daje:

• Niska = 0,693 * R2 * C

Sve 'R' je u ohima, a 'C' u ohima.

Evo osnovnog stabilnog sklopa multivibratora:

Za 555 IC tajmera s bipolarnim tranzistorima mora se izbjegavati R1 male vrijednosti kako bi izlaz ostao zasićen blizu napona zemlje tijekom postupka pražnjenja, inače bi „kratko vrijeme“ moglo biti nepouzdano i možda bismo vidjeli veće vrijednosti za kratko vrijeme praktički od izračunate vrijednosti .

Rješavanje problema s promjenjivim primjerom

Na slijedećoj slici pronađite frekvenciju IC 555 i nacrtajte rezultate izlaznog valnog oblika.

Riješenje:

Slike valnog oblika mogu se vidjeti u nastavku:

IC 555 PWM krug pomoću dioda

Ako želite izlaz manje od 50% radnog ciklusa, tj. Kraće vrijeme i duže vrijeme, dioda se može spojiti preko R2 s katodom na strani kondenzatora. Također se naziva i PWM način rada za 555 IC tajmer.

Također možete dizajnirati a 555 PWM krug s promjenjivim radnim ciklusom dvije diode kao što je prikazano na gornjoj slici.

Krug PWM IC 555 koji koristi dvije diode u osnovi je nestabilan krug u kojem se vrijeme punjenja i pražnjenja kondenzatora C1 razdvaja kroz odvojene kanale pomoću dioda. Ova preinaka omogućuje korisniku da zasebno podešava razdoblja UKLJUČIVANJA / ISKLJUČIVANJA IC-a i stoga brzo postiže željenu brzinu PWM-a.

Izračunavanje PWM-a

U krugu IC 555 koji koristi dvije diode, formula za izračunavanje brzine PWM-a može se postići pomoću sljedeće formule:

T_visoko≈ 0,7 (R1 + POT otpor) C

Ovdje se POT otpor odnosi na podešavanje potenciometra i razinu otpora određene strane lonca kroz koji se kondenzator C puni.

Recimo da je lonac 5 K lonac i podešen je na razinu 60/40, stvarajući razine otpora od 3 K i 2 K. Tada, ovisno o tome koji dio otpora puni kondenzator, vrijednost bi se mogla koristiti u gore navedenom formula.

Ako je 3 K podešavanje bočno ono što puni kondenzator, tada bi se formula mogla riješiti kao:

T_visoko≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

S druge strane, ako je 2 K na strani punjenja prilagodbe lonca, tada se formula može riješiti kao.

T_visoko≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Imajte na umu, u oba slučaja C će biti u Faradsu. Dakle, prvo morate pretvoriti vrijednost mikrofarada u shemi u Farad da biste dobili ispravno rješenje.

Reference: Stackexchange