555 diseños de temporizador integrado

El camino hacia la radioafición comienza, por regla general, con un intento de ensamblar circuitos simples. Si inmediatamente después del montaje, el circuito comienza a mostrar signos de vida: parpadeo, pitido, clic o conversación, entonces el camino hacia la radioafición está casi abierto. En cuanto a "hablar", lo más probable es que no funcione de inmediato, para esto tendrá que leer muchos libros, soldar y configurar una serie de circuitos, tal vez quemar un grupo grande o pequeño de piezas (preferiblemente uno pequeño).

Pero las luces intermitentes y los tweeters se obtienen de casi todos a la vez. Y un elemento mejor que temporizador integrado NE555 encontrar para estos experimentos, simplemente no tendrá éxito. Primero, veamos los circuitos del generador, pero antes de eso, veamos la documentación patentada: HOJA DE DATOS. En primer lugar, preste atención al esquema gráfico del temporizador, que se muestra en la Figura 1.

Y la figura 2 muestra la imagen de un temporizador del directorio nacional. Aquí se proporciona simplemente por la posibilidad de comparar las designaciones de señal para ellos y las nuestras, además, "nuestro" diagrama funcional se muestra con más detalle y claridad.

Los siguientes son dos dibujos más tomados de una hoja de datos. Bueno, solo como una recomendación de un fabricante.

Figura 1

Figura 2

555 vibrador individual

La Figura 3 muestra un solo circuito vibrador. No, esto no es la mitad del multivibrador, aunque él mismo no puede generar oscilaciones. Necesita ayuda externa, aunque sea un poco.

Figura 3. Diagrama de vibrador único

La lógica de la acción de un disparo es bastante simple. Se aplica un pulso de bajo nivel a corto plazo a la entrada de activación 2, como se muestra en la figura. Como resultado, la salida 3 produce un pulso rectangular de duración ΔT = 1.1 * R * C. Si sustituimos R en ohmios en la fórmula y C en faradios, entonces el tiempo T será en segundos. En consecuencia, con kilo-ohmios y microfaradios, el resultado será en milisegundos.

Y la Figura 4 muestra cómo formar un pulso de activación utilizando un simple botón mecánico, aunque bien puede ser un elemento semiconductor: un microcircuito o un transistor.

Figura 4

En general, un solo disparo (a veces llamado un solo disparo, y los valientes militares tenían la palabra kipp relay en uso) funciona de la siguiente manera. Cuando se presiona un botón, un pulso de nivel bajo en el pin 2 hace que la salida del temporizador 3 establezca un nivel alto. Por una buena razón, esta señal (pin 2) en los directorios nacionales se llama disparador.

El transistor conectado al terminal 7 (DESCARGA) está cerrado en este estado. Por lo tanto, nada impide cargar el condensador de ajuste de tiempo C. Durante el relé kipp, por supuesto, no hubo 555, todo se hizo en lámparas, en el mejor de los casos en transistores discretos, pero el algoritmo de operación fue el mismo.

Mientras el condensador se está cargando, se mantiene un alto nivel de voltaje en la salida. Si en este momento se aplica un pulso adicional a la entrada 2, el estado de la salida no cambiará, la duración del pulso de salida no se puede reducir o aumentar de esta manera, y el disparo único no se reiniciará.

Otra cosa es si aplica un pulso de reinicio (nivel bajo) a 4 pines. La salida 3 mostrará inmediatamente un nivel bajo. La señal de "reinicio" tiene la máxima prioridad y, por lo tanto, se puede dar en cualquier momento.

A medida que aumenta la carga, aumenta el voltaje a través del condensador y, al final, alcanza el nivel de 2 / 3U. Como se describió en un artículo anterior, este es el nivel de respuesta, el umbral, del comparador superior, que conduce a un reinicio del temporizador, que es el final del pulso de salida.

En el pin 3, aparece un nivel bajo y en el mismo momento se abre el transistor VT3, que descarga el condensador C. Esto completa la formación de pulso.Si después del final del pulso de salida, pero no antes, da otro pulso de disparo, entonces la salida se formará como la primera.

Por supuesto, para el funcionamiento normal de un solo disparo, el pulso de disparo debe ser más corto que el pulso generado en la salida.

La Figura 5 muestra un horario de vibrador único.

Figura 5. Programa de vibrador único

¿Cómo puedo usar un solo vibrador?

O como solía decir el gato Matroskin: "¿Cuál será el uso de este one-shot?" Se puede responder que es lo suficientemente grande. El hecho es que el rango de demoras de tiempo que se puede obtener de este one-shot puede alcanzar no solo unos pocos milisegundos, sino también varias horas. Todo depende de los parámetros de la cadena de sincronización RC.

Aquí tienes una solución casi lista para iluminar un pasillo largo. ¡Es suficiente complementar el temporizador con un relé ejecutivo o un simple circuito de tiristores, y poner un par de botones en los extremos del corredor! Presionó el botón, el pasillo pasó y no había necesidad de preocuparse por apagar la bombilla. Todo sucederá automáticamente al final del tiempo de retraso. Bueno, esto es solo información para su consideración. La iluminación en un pasillo largo, por supuesto, no es la única opción para usar un solo vibrador.

¿Cómo comprobar 555?

La forma más simple es soldar un circuito simple, para esto casi no habrá necesidad de piezas con bisagras, a excepción de la única resistencia variable y LED para indicar el estado de la salida.

El microcircuito debe conectar los pines 2 y 6 y aplicarles voltaje, cambiado por una resistencia variable. Puede conectar un voltímetro o LED a la salida del temporizador, por supuesto, con una resistencia limitadora.

Pero no puede soldar nada, además, realice experimentos incluso con la "presencia de ausencia" del microcircuito real. Se pueden hacer estudios similares utilizando el programa simulador Multisim. Por supuesto, este estudio es muy primitivo, pero, sin embargo, le permite familiarizarse con la lógica del temporizador 555. Los resultados del "trabajo de laboratorio" se muestran en las Figuras 6, 7 y 8.

Figura 6

En esta figura, puede ver que el voltaje de entrada está regulado por una resistencia variable R1. Cerca de él, puede considerar la inscripción "Tecla = A", que dice que el valor de la resistencia se puede cambiar presionando la tecla A. El paso de ajuste mínimo es del 1%, solo entristece que la regulación sea posible solo en la dirección de aumentar la resistencia, y la reducción es posible solo con el "mouse" ".

En esta figura, la resistencia se "retira" a la misma "tierra", el voltaje en su motor es cercano a cero (para mayor claridad, se mide con un multímetro). Con esta posición del motor, la salida del temporizador es alta, por lo que el transistor de salida está cerrado y el LED1 no se ilumina, como indican sus flechas blancas.

La siguiente figura muestra que el voltaje ha aumentado ligeramente.

Figura 7

Pero el aumento se produjo no solo así, sino en cumplimiento de ciertos límites y, a saber, los umbrales para la operación de los comparadores. El hecho es que 1/3 y 2/3, expresados ​​en porcentajes decimales, serán 33.33 ... y 66.66 ... respectivamente. Es en porcentaje que se muestra la parte de entrada de la resistencia variable en el programa Multisim. Con un voltaje de suministro de 12V, esto resultará en 4 y 8 voltios, lo cual es lo suficientemente conveniente para la investigación.

Entonces, la Figura 6 muestra que la resistencia se introduce al 65%, y el voltaje en ella es 7.8V, que es ligeramente menor que los 8 voltios calculados. En este caso, el LED de salida está apagado, es decir la salida del temporizador sigue siendo alta.

Figura 8

Un ligero aumento adicional en el voltaje en las entradas 2 y 6, en solo un 1 por ciento (el programa no permite menos) conduce al encendido del LED1, como se muestra en la Figura 8, las flechas cerca del LED adquirieron un tinte rojo. Este comportamiento del circuito sugiere que el simulador Multisim funciona con bastante precisión.

Si continúa aumentando el voltaje en los pines 2 y 6, no se producirá ningún cambio en la salida del temporizador.

Generadores de temporizador 555

El rango de frecuencia generado por el temporizador es bastante amplio: desde la frecuencia más baja, cuyo período puede alcanzar varias horas, hasta frecuencias de varias decenas de kilohercios. Todo depende de los elementos de la cadena de tiempo.

Si no se requiere una forma de onda estrictamente rectangular, se puede generar una frecuencia de hasta varios megahercios. A veces esto es bastante aceptable: la forma no es importante, pero hay impulsos. Muy a menudo, tal negligencia sobre la forma de los pulsos está permitida en la tecnología digital. Por ejemplo, un contador de pulso responde a un pulso ascendente o descendente. De acuerdo, en este caso, la "cuadratura" del pulso no importa.

Generador de pulso de onda cuadrada

Una de las posibles variantes de un generador de pulso en forma de meandro se muestra en la Figura 9.

Figura 9. Esquema de generadores de pulso en forma de meandro

Los diagramas de tiempo del generador se muestran en la Figura 10.

Figura 10. Diagramas de tiempo del generador

El gráfico superior ilustra la señal de salida (pin 3) del temporizador. Y el gráfico inferior muestra cómo cambia el voltaje a través del condensador de ajuste de tiempo.

Todo sucede exactamente igual que ya se consideró en el circuito de un solo vibrador que se muestra en la Figura 3, pero no utiliza un solo impulso de disparo en el pin 2.

El hecho es que cuando el circuito en el capacitor C1 está encendido, el voltaje es cero, lo que hará que la salida del temporizador pase a un estado de alto nivel, como se muestra en la Figura 10. El capacitor C1 comienza a cargar a través de la resistencia R1.

El voltaje a través del condensador aumenta exponencialmente hasta que alcanza el umbral de umbral superior 2/3 * U. Como resultado, el temporizador cambia al estado cero, por lo tanto, el condensador C1 comienza a descargarse al umbral inferior de operación 1/3 * U. Al alcanzar este umbral, se establece un nivel alto en la salida del temporizador y todo comienza de nuevo. Se está formando un nuevo período de oscilación.

Aquí debe prestar atención al hecho de que el condensador C1 se carga y descarga a través de la misma resistencia R1. Por lo tanto, los tiempos de carga y descarga son iguales y, por lo tanto, la forma de las oscilaciones a la salida de dicho generador está cerca del meandro.

La frecuencia de oscilación de dicho generador se describe mediante una fórmula muy compleja f = 0.722 / (R1 * C1). Si la resistencia de la resistencia R1 en los cálculos se indica en ohmios, y la capacitancia del capacitor C1 en Faradios, entonces la frecuencia estará en hercios. Si, en esta fórmula, la resistencia se expresa en kiloohmios (KΩ) y la capacitancia del capacitor en microfaradios (μF), el resultado será en kilohercios (KHz). Para obtener un oscilador con una frecuencia ajustable, es suficiente reemplazar la resistencia R1 con una variable.

Generador de pulso de ciclo de trabajo variable

El meandro, por supuesto, es bueno, pero a veces surgen situaciones que requieren la regulación del ciclo de trabajo de los pulsos. Así es como se lleva a cabo la regulación de velocidad de los motores de CC (reguladores PWM), que tienen un imán permanente.

Los pulsos de onda cuadrada se denominan meandros, en los que el tiempo de pulso (nivel alto t1) es igual al tiempo de pausa (nivel bajo t2). Tal nombre en electrónica proviene de la arquitectura, donde un meandro se llama dibujo de ladrillo. El tiempo total de pulso y pausa se llama período de pulso (T = t1 + t2).

Deber y ciclo de trabajo

La relación del período de pulso a su duración S = T / t1 se llama ciclo de trabajo. Este valor no tiene dimensión. En el meandro, este indicador es 2, ya que t1 = t2 = 0.5 * T. En la literatura del idioma inglés, en lugar del ciclo de trabajo, a menudo se usa el recíproco, - ciclo de trabajo (Ing. Ciclo de trabajo) D = 1 / S, expresado como un porcentaje.

Si mejora ligeramente el generador que se muestra en la Figura 9, puede obtener un generador con un ciclo de trabajo ajustable. Un diagrama de dicho generador se muestra en la Figura 11.

Figura 11

En este esquema, la carga del condensador C1 ocurre a través del circuito R1, RP1, VD1.Cuando el voltaje a través del condensador alcanza el umbral superior de 2/3 * U, el temporizador cambia al nivel bajo y el condensador C1 se descarga a través del circuito VD2, RP1, R1 hasta que el voltaje a través del condensador cae al umbral inferior de 1/3 * U, después de por lo cual el ciclo se repite.

Cambiar la posición del motor RP1 hace posible controlar la duración de la carga y la descarga: si la duración de la carga aumenta, entonces el tiempo de descarga disminuye. En este caso, el período de repetición del pulso permanece sin cambios, solo cambia el ciclo de trabajo o el ciclo de trabajo. Bueno, es más conveniente para cualquiera.

Basado en el temporizador 555, puede diseñar no solo generadores, sino también muchos más dispositivos útiles, que se discutirán en el próximo artículo. Por cierto, hay programas, calculadoras para calcular la frecuencia de los generadores en el temporizador 555, y en el programa, el simulador Multisim tiene una pestaña especial para estos fines.

Boris Aladyshkin, https://esv.electricianexp.com

Continuación del artículo: Temporizador integrado 555. Recorrer la hoja de datos