555 integroitua ajastinsuunnittelua

Polku amatööriradioon alkaa pääsääntöisesti yrittämällä koota yksinkertaisia ​​piirejä. Jos heti kokoonpanon jälkeen piiri alkaa näyttää elämän merkkejä - vilkkuu, piippaa, napsauttaa tai puhuu, polku amatööriradioon on melkein auki. Mitä tulee “puhumiseen”, todennäköisesti se ei toimi heti, sillä joudut lukemaan paljon kirjoja, juottamaan ja asettamaan useita piirejä, ehkä polttamaan suuren tai pienen joukon osia (mieluiten pienen).

Vilkkuja ja tweetereitä saadaan kuitenkin melkein kaikilta kerralla. Ja parempi elementti kuin integroitu ajastin NE555 Löydä nämä kokeilut, yksinkertaisesti ei onnistu. Katsotaanpa ensin generaattoripiirejä, mutta ennen sitä siirrytään patenttijulkaisuun - TEKNISET TIEDOT. Ensinnäkin, kiinnitä huomiota ajastimen graafiseen ääriviivaan, joka on esitetty kuvassa 1.

Ja kuvio 2 näyttää kuvan ajastimesta kotimaisesta hakemistosta. Täällä se annetaan yksinkertaisesti mahdollisuudelle verrata heidän ja meidän signaalimerkintöjä, lisäksi “meidän” toimintakaavio on esitetty yksityiskohtaisemmin ja selkeämmin.

Seuraavassa on kaksi muuta piirrosta, jotka on otettu lomakkeesta. No, vain valmistajan suosituksena.

Kuvio 1

Kuvio 2

555 Yksi tärinä

Kuvio 3 esittää yhden tärinän piirin. Ei, tämä ei ole puoli monivibraattorista, vaikka hän itse ei pysty tuottamaan värähtelyjä. Hän tarvitsee ulkopuolista apua, edes vähän.

Kuva 3. Yhden tärinän kaavio

Yhden laukauksen logiikka on melko yksinkertaista. Lyhytaikaista matalan tason pulssia käytetään liipaisutuloon 2 kuvan osoittamalla tavalla. Seurauksena lähtö 3 tuottaa suorakulmaisen pulssin, jonka kesto on ΔT = 1,1 * R * C. Jos korvaamme R kaavassa ohmeilla ja C faradeilla, niin aika T muuttuu sekunneina. Vastaavasti kilohommeilla ja mikrofaradilla tulos on millisekunnissa.

Ja kuvio 4 näyttää kuinka muodostaa laukaisupulssi yksinkertaisella mekaanisella painikkeella, vaikka se voi hyvinkin olla puolijohde-elementti - mikrosiru tai transistori.

Kuvio 4

Yleensä yksi laukaus (jota joskus kutsutaan yhden laukauksena ja rohkealla armeijalla oli sana kipp rele käytössä) toimii seuraavasti. Kun painiketta painetaan, alhaisen tason pulssi tapissa 2 aiheuttaa ajastimen 3 lähdön asettamaan korkean tason. Hyvästä syystä tätä signaalia (nasta 2) kotimaan hakemistoissa kutsutaan liipaisimeksi.

Liittimeen 7 (DISCHARGE) kytketty transistori on suljettu tässä tilassa. Siksi mikään ei estä lataamasta ajan asetuskondensaattoria C. Kippireleen aikana ei tietysti ollut 555, kaikki tehtiin lampuilla, parhaimmillaan erillisillä transistoreilla, mutta toimintaalgoritmi oli sama.

Kondensaattorin latautumisen aikana lähtössä ylläpidetään korkeaa jännitettä. Jos tällä hetkellä tuloon 2 syötetään lisäpulssi, ulostulon tila ei muutu, lähtöpulssin kestoa ei voida vähentää tai lisätä tällä tavalla eikä yksittäiskuvaa ei käynnisty uudelleen.

Toinen asia on, jos syötät nollauspulssin (matala) 4-nastaiseen. Lähtö 3 näyttää heti alhaisen tason. Reset-signaalilla on korkein prioriteetti, ja siksi se voidaan antaa milloin tahansa.

Kun varaus kasvaa, kondensaattorin ylittävä jännite kasvaa ja lopulta saavuttaa tason 2 / 3U. Kuten edellisessä artikkelissa on kuvattu, tämä on ylemmän vertailijan vastetaso, kynnysarvo, joka johtaa ajastimen nollaamiseen, joka on lähtöpulssin loppu.

Tappissa 3 näkyy matala taso ja samaan aikaan transistori VT3 avautuu, mikä purkaa kondensaattorin C. Tämä saattaa loppuun pulssinmuodostumisen.Jos lähtöpulssin päätyttyä, mutta ei aikaisemmin, annat toisen liipaisupulssin, ulostulo muodostetaan lähtöksi, sama kuin ensimmäinen.

Yksittäiskuvan normaalissa toiminnassa liipaisupulssin on tietysti oltava lyhyempi kuin lähdössä generoitu pulssi.

Kuvio 5 näyttää yhden tärinän aikataulun.

Kuva 5. Yhden tärinän aikataulu

Kuinka voin käyttää yhtä tärinää?

Tai kuten kissa Matroskin sanoi aiemmin: "Mitä hyötyä tästä yhdellä laukauksella on?" Voidaan vastata, että se on riittävän suuri. Tosiasia, että aikaviiveet, jotka voidaan saada tästä yhdestä kuvauksesta, voivat saavuttaa paitsi muutaman millisekunnin, mutta myös saavuttaa useita tunteja. Kaikki riippuu ajoitus-RC-ketjun parametreista.

Tässä olet melkein valmis ratkaisu pitkän käytävän valaistamiseen. Riittää, kun lisäät ajastinta toimeenpanevaan releeseen tai yksinkertaiselle tiristoripiirille ja asetat pari nappia käytävän päihin! Hän painoi painiketta, käytävä ohi, eikä polttimon sammuttamisesta ollut tarvetta. Kaikki tapahtuu automaattisesti myöhässä. No, tämä on vain tietoa harkittavana. Pitkän käytävän valaistus ei tietenkään ole ainoa vaihtoehto käytettäessä yhtä tärinää.

Kuinka tarkistaa 555?

Yksinkertaisin tapa on juottaa yksinkertainen piiri, sillä saranoituja osia ei tarvita läheskään, paitsi ainoa muuttuva vastus ja LED osoittavat lähdön tilan.

Mikropiirin tulee kytkeä nastat 2 ja 6 ja syöttää niihin jännite, muutettuna muuttuvalla vastuksella. Voit kytkeä volttimittarin tai merkkivalon ajastinulostuloon tietysti rajoittavalla vastuksella.

Mutta et voi juottaa mitään, lisäksi suorittaa kokeita edes todellisen mikropiirin "poissaololla". Samanlaisia ​​tutkimuksia voidaan tehdä Multisim-ohjelmistosimulaattorilla. Tällainen tutkimus on tietysti erittäin alkeellista, mutta silti antaa sinun tutustua ajastimen 555 logiikkaan. "Laboratoriotyön" tulokset esitetään kuvioissa 6, 7 ja 8.

Kuvio 6

Tässä kuvassa voit nähdä, että tulojännitettä säädetään muuttuvalla vastuksella R1. Sen lähellä voit harkita kirjoitusta "Key = A", jossa sanotaan, että vastuksen arvoa voidaan muuttaa painamalla näppäintä A. Minimi säätöaskel on 1%, se vain surullinen, että säätö on mahdollista vain vastus kasvaa, ja pienentäminen on mahdollista vain "hiiri" ".

Tässä kuvassa vastus "vedetään" hyvin "maahan", moottorin jännite on lähellä nollaa (selvyyden vuoksi se mitataan yleismittarilla). Kun moottori on tässä asennossa, ajastimen lähtö on suuri, joten lähtötransistori on kiinni eikä LED1 syty, kuten valkoiset nuolet osoittavat.

Seuraava kuva osoittaa, että jännite on noussut hieman.

Kuvio 7

Nousu tapahtui, mutta ei vain samalla tavalla, mutta noudattaen tiettyjä rajoja, toisin sanoen vertailijoiden toimintakynnyksiä. Tosiasia on, että 1/3 ja 2/3, desimaaliprosentteina ilmaistuna, ovat vastaavasti 33,33 ... ja 66,66 .... Multisim-ohjelmassa näkyy muuttuvan vastuksen sisääntuloprosentti prosentteina. 12 V: n syöttöjännitteellä tämä osoittautuu 4 ja 8 voltiksi, mikä on tarpeeksi kätevää tutkimukselle.

Joten, kuvio 6 osoittaa, että vastus on johdettu 65%: iin ja että siinä oleva jännite on 7,8 V, mikä on hiukan pienempi kuin laskettu 8 volttia. Tässä tapauksessa lähtö-LED ei pala, ts. ajastimen lähtö on edelleen korkea.

Kuvio 8

Jatkuva pieni jännitteen lisäys tuloissa 2 ja 6, vain yhdellä prosentilla (ohjelma ei salli vähemmän) johtaa LED1: n syttymiseen, kuten kuvassa 8 näytetään, - LEDit lähellä olevat nuolet saivat punaisen sävyn. Tämä piirin käyttäytyminen viittaa siihen, että Multisim-simulaattori toimii melko tarkasti.

Jos jatkat jännitteen lisäämistä tapilla 2 ja 6, ajastimen ulostulossa ei tapahdu muutoksia.

555 ajastingeneraattorit

Ajastimen generoima taajuusalue on melko leveä: alimmasta taajuudesta, jonka jakso voi olla useita tunteja, useiden kymmenien kilohertsien taajuuksiin. Kaikki riippuu ajoitusketjun elementeistä.

Jos ehdottomasti suorakulmaista aaltomuotoa ei vaadita, taajuus voi olla useita megahertsejä. Joskus tämä on aivan hyväksyttävää - muoto ei ole tärkeä, mutta impulsseja on. Useimmiten tällainen pulssien muodon laiminlyönti sallitaan digitaalitekniikassa. Esimerkiksi pulssilaskuri vastaa nousevaan reunaan tai laskuun. Hyväksy, tässä tapauksessa pulssin "neliöllä" ei ole merkitystä.

Neliön aallon pulssigeneraattori

Yksi mahdollisista mutkikkaisen pulssigeneraattorin vaihtoehdoista on esitetty kuvassa 9.

Kuva 9. Kaavion mutterinmuotoiset pulssigeneraattorit

Generaattorin ajoituskaaviot on esitetty kuvassa 10.

Kuva 10. Generaattorin ajoituskaaviot

Yläkaavio kuvaa ajastimen lähtösignaalia (nasta 3). Ja alempi kuvaaja osoittaa, kuinka ajan asettamiskondensaattorin jännite muuttuu.

Kaikki tapahtuu täsmälleen samalla tavalla kuin sitä jo tarkasteltiin kuvassa 3 esitetyssä yksivärinäpiireissä, mutta siinä ei käytetä yhtä liipaisupulssia tapissa 2.

Tosiasia on, että kun kondensaattorin C1 piiri kytketään päälle, jännite on nolla, se kääntää ajastimen ulostulon korkean tason tilaan, kuten kuvassa 10 esitetään. Kondensaattori C1 alkaa latautua vastuksen R1 kautta.

Kondensaattorin ylittävä jännite kasvaa eksponentiaalisesti, kunnes se saavuttaa ylemmän kynnysarvon 2/3 * U. Seurauksena ajastin kytkeytyy nollatilaan, joten kondensaattori C1 alkaa purkautua toiminta-alarajaan 1/3 * U. Kun tämä kynnysarvo on saavutettu, ajastimen ulostulolle asetetaan korkea taso ja kaikki alkaa uudestaan. Uusi värähtelyjakso on muodostumassa.

Tässä tulisi kiinnittää huomiota siihen, että kondensaattori C1 latautuu ja purkautuu saman vastuksen R1 kautta. Siksi varaus- ja purkausajat ovat samat, ja täten tällaisen generaattorin lähdön värähtelyjen muoto on lähellä mutkikkaata.

Tällaisen generaattorin värähtelytaajuus kuvataan erittäin monimutkaisella kaavalla f = 0,722 / (R1 * C1). Jos vastuksen R1 resistanssi laskelmissa on ilmaistu ohina ja kondensaattorin kapasitanssi on C1 Faradeissa, niin taajuus on hertseissä. Jos tässä kaavassa resistanssi ilmaistaan ​​kilo-ohmeina (KOhm) ja kondensaattorin kapasitanssi mikroparaadina (μF), tulos on kilohertsejä (KHz). Säädettävän taajuuden omaavan oskillaattorin saamiseksi riittää, että vastus R1 korvataan muuttujalla.

Säädettävän käyttöjakson pulssigeneraattori

Kiertyminen on tietysti hyvä, mutta joskus syntyy tilanteita, jotka vaativat pulssien toimintasyklin säätämistä. Näin suoritetaan pysyvällä magnetilla varustettujen tasavirtamoottorien (PWM-säätimien) nopeussäätö.

Neliöaaltopulsseja kutsutaan mutkikoiksi, joissa pulssiaika (korkea taso t1) on yhtä suuri kuin taukoaika (matala taso t2). Tällainen nimi elektroniikassa tuli arkkitehtuurista, jossa mutkikasta kutsutaan tiilen piirtämiseksi. Kokonaispulssi- ​​ja taukoaikoja kutsutaan pulssijaksoksi (T = t1 + t2).

Käyttö- ja käyttösuhde

Pulssijakson suhdetta sen kestoon S = T / t1 kutsutaan työsykliksi. Tämä arvo on ulottumaton. Polttoaineella tämä indikaattori on 2, koska t1 = t2 = 0,5 * T. Englanninkielisessä kirjallisuudessa työjakson sijasta käytetään usein vastavuoroista. - työsykli (Eng. Duty cycle) D = 1 / S, prosentteina ilmaistuna.

Jos parannat hiukan kuvan 9 mukaista generaattoria, voit saada generaattorin, jolla on säädettävä käyttöjakso. Kuvio 11 esittää tällaisen generaattorin kaavion.

Kuvio 11.

Tässä kaaviossa kondensaattorin C1 varaus tapahtuu piirin R1, RP1, VD1 kautta.Kun kondensaattorin yli oleva jännite saavuttaa ylärajan 2/3 * U, ajastin kytkeytyy alhaiselle tasolle ja kondensaattori C1 purkautuu piirien VD2, RP1, R1 kautta, kunnes kondensaattorin poikki oleva jännite putoaa alarajaan 1/3 * U, kun jolloin sykli toistuu.

RP1-moottorin asennon muuttaminen mahdollistaa latauksen ja purkauksen kestoajan: jos latauksen kesto kasvaa, purkausaika lyhenee. Tässä tapauksessa pulssin toistoaika pysyy muuttumattomana, vain työsykli tai työsykli muuttuu. No, se on helpompaa kenelle tahansa.

Ajastimen 555 perusteella voit suunnitella paitsi generaattoreita myös monia muita hyödyllisiä laitteita, joista kerrotaan seuraavassa artikkelissa. Muuten, on olemassa ohjelmia - laskimia generaattorien taajuuden laskemiseksi ajastimella 555, ja ohjelmassa - Multisim-simulaattorissa on erityinen välilehti näihin tarkoituksiin.

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

Artikkelin jatko: 555 Integroitu ajastin