555 Geïntegreerde timerontwerpen

Het pad naar amateurradio begint in de regel met een poging om eenvoudige circuits te assembleren. Als het circuit onmiddellijk na de montage tekenen van leven begint te vertonen - knipperen, piepen, klikken of praten, dan is het pad naar amateurradio bijna open. Wat betreft het "praten", waarschijnlijk zal het niet meteen werken, hiervoor moet je veel boeken lezen, solderen en een aantal circuits instellen, misschien een grote of kleine groep onderdelen (bij voorkeur een kleine) verbranden.

Maar flashers en tweeters worden van bijna iedereen tegelijk verkregen. En een beter element dan geïntegreerde timer NE555 vinden voor deze experimenten, zal gewoon niet slagen. Laten we eerst eens kijken naar de generatorcircuits, maar laten we daarvoor naar de eigen documentatie gaan - DATASHEET. Besteed allereerst aandacht aan de grafische omtrek van de timer, die wordt weergegeven in figuur 1.

En figuur 2 toont het beeld van een timer uit de binnenlandse directory. Hier wordt het alleen gegeven voor de mogelijkheid om de signaalaanduidingen voor hen en de onze te vergelijken, bovendien wordt "ons" functionele diagram gedetailleerder en duidelijker weergegeven.

Hierna volgen nog twee tekeningen uit een gegevensblad. Nou ja, net als een aanbeveling van een fabrikant.

Figuur 1

Figuur 2

555 Enkele vibrator

Figuur 3 toont een enkel vibratorcircuit. Nee, dit is niet de helft van de multivibrator, hoewel hij zelf geen oscillaties kan genereren. Hij heeft hulp van buitenaf nodig, zelfs een beetje.

Figuur 3. Diagram met enkele vibrator

De logica van eenmalige actie is vrij eenvoudig. Een korte puls op laag niveau wordt toegepast om ingang 2 te triggeren, zoals weergegeven in de afbeelding. Dientengevolge produceert uitgang 3 een rechthoekige puls met een duur ΔT = 1,1 * R * C. Als we R vervangen in ohm in de formule en C in farads, dan wordt de tijd T in seconden. Dienovereenkomstig zal met kilo-ohm en microfarads het resultaat in milliseconden zijn.

En figuur 4 laat zien hoe je een triggerpuls kunt vormen met behulp van een eenvoudige mechanische knop, hoewel het misschien een halfgeleiderelement is - een microschakeling of een transistor.

Figuur 4

Over het algemeen werkt een one-shot (soms een single-shot genoemd en het dappere leger had het woord kipp-relay in gebruik) als volgt. Wanneer een knop wordt ingedrukt, zorgt een lage puls op pin 2 ervoor dat de uitgang van timer 3 een hoog niveau instelt. Niet voor niets wordt dit signaal (pin 2) in binnenlandse mappen een trigger genoemd.

De transistor verbonden met klem 7 (ONTLADEN) is in deze toestand gesloten. Daarom verhindert niets dat de tijdinstellende condensator C wordt opgeladen. Tijdens het KIPP-relais waren er natuurlijk geen 555, alles werd gedaan op lampen, op zijn best op discrete transistors, maar het werkingsalgoritme was hetzelfde.

Terwijl de condensator wordt opgeladen, wordt een hoog voltage aan de uitgang gehandhaafd. Als op dit moment een andere puls wordt toegepast op ingang 2, verandert de status van de uitgang niet, kan de duur van de uitgangspuls niet op deze manier worden verminderd of verhoogd en wordt de single-shot niet opnieuw gestart.

Een ander ding is als u een resetpuls (laag niveau) geeft aan 4-pins. Uitgang 3 zal onmiddellijk een laag niveau weergeven. Het "reset" -signaal heeft de hoogste prioriteit en kan daarom op elk moment worden gegeven.

Naarmate de lading toeneemt, neemt de spanning over de condensator toe en bereikt uiteindelijk het niveau van 2 / 3U. Zoals beschreven in een vorig artikel, is dit het responsniveau, de drempelwaarde van de bovenste comparator, die leidt tot een reset van de timer, wat het einde is van de uitgangspuls.

Op pin 3 verschijnt een laag niveau en op hetzelfde moment opent de transistor VT3, die de condensator C ontlaadt. Hiermee is de pulsvorming voltooid.Als na het einde van de uitgangspuls, maar niet eerder, nog een triggerpuls geeft, wordt de uitgang gevormd als uitgang, dezelfde als de eerste.

Voor een normale werking van een enkele opname moet de triggerpuls natuurlijk korter zijn dan de puls die aan de uitgang wordt gegenereerd.

Figuur 5 toont een enkel vibratorschema.

Afbeelding 5. Schema voor één vibrator

Hoe kan ik een enkele vibrator gebruiken?

Of zoals de kat Matroskin zei: "Wat is het nut van deze one-shot?" Het kan worden beantwoord dat het groot genoeg is. Het feit is dat het bereik van vertragingen dat kan worden verkregen met deze one-shot niet alleen een paar milliseconden kan bereiken, maar ook enkele uren kan bereiken. Het hangt allemaal af van de parameters van de timing RC-ketting.

Hier bent u, bijna kant-en-klare oplossing voor het verlichten van een lange gang. Het is voldoende om de timer aan te vullen met een uitvoerend relais of een eenvoudig thyristorcircuit en een paar knoppen aan de uiteinden van de gang te plaatsen! Hij drukte op de knop, de gang passeerde en er was geen zorgen te maken over het uitschakelen van de gloeilamp. Alles gebeurt automatisch aan het einde van de vertraging. Welnu, dit is slechts informatie ter overweging. Verlichting in een lange gang is natuurlijk niet de enige optie voor het gebruik van een enkele vibrator.

Hoe 555 te controleren?

De eenvoudigste manier is om een ​​eenvoudig circuit te solderen, hiervoor zijn bijna geen scharnierende onderdelen nodig, behalve de enige variabele weerstand en LED om de status van de uitgang aan te geven.

De microschakeling moet pennen 2 en 6 verbinden en daarop spanning zetten, gewijzigd door een variabele weerstand. Je kunt natuurlijk een voltmeter of LED op de timeruitgang aansluiten met een beperkende weerstand.

Maar je kunt niets solderen, bovendien experimenten uitvoeren, zelfs met de "aanwezigheid van afwezigheid" van de eigenlijke microschakeling. Soortgelijke studies kunnen worden gedaan met behulp van de programma-simulator Multisim. Natuurlijk is een dergelijke studie erg primitief, maar toch kunt u kennis maken met de logica van de 555-timer. De resultaten van het "laboratoriumwerk" worden weergegeven in de figuren 6, 7 en 8.

Figuur 6

In deze afbeelding ziet u dat de ingangsspanning wordt geregeld door een variabele weerstand R1. In de buurt ervan kunt u het opschrift "Key = A" overwegen, dat zegt dat de weerstandswaarde kan worden gewijzigd door op de A-toets te drukken. De minimale aanpassingsstap is 1%, het bedroeft alleen dat regeling alleen mogelijk is in de richting van toenemende weerstand, en reductie is alleen mogelijk met de "muis" ".

In deze figuur is de weerstand "teruggetrokken" tot in de "grond", de spanning op zijn motor is bijna nul (voor de duidelijkheid wordt deze gemeten met een multimeter). Met deze positie van de motor is de timeruitgang hoog, dus de uitgangstransistor is gesloten en LED1 licht niet op, zoals de witte pijlen aangeven.

De volgende afbeelding laat zien dat de spanning licht is toegenomen.

Figuur 7

Maar de toename vond niet zomaar plaats, maar in overeenstemming met bepaalde grenzen, en met name de drempels voor de werking van comparatoren. Het feit is dat 1/3 en 2/3, uitgedrukt in decimale percentages, respectievelijk 33,33 ... en 66,66 ... zullen zijn. In procenten wordt het ingangsgedeelte van de variabele weerstand in het Multisim-programma weergegeven. Met een 12V-voedingsspanning wordt dit 4 en 8 volt, wat handig genoeg is voor onderzoek.

Figuur 6 laat dus zien dat de weerstand wordt geïntroduceerd op 65% en dat de spanning erop 7,8 V is, wat iets minder is dan de berekende 8 volt. In dit geval is de output-LED uit, d.w.z. de timeruitgang is nog steeds hoog.

Figuur 8

Een verdere lichte toename van de spanning aan de ingangen 2 en 6, met slechts 1 procent (het programma staat niet minder toe) leidt tot het ontsteken van de LED1, zoals weergegeven in figuur 8, - de pijlen bij de LED kregen een rode tint. Dit gedrag van het circuit suggereert dat de Multisim-simulator behoorlijk nauwkeurig werkt.

Als u de spanning op pin 2 en 6 blijft verhogen, zal er geen verandering optreden aan de uitgang van de timer.

555 Timer generatoren

Het door de timer gegenereerde frequentiebereik is vrij breed: van de laagste frequentie, waarvan de periode enkele uren kan bereiken, tot frequenties van enkele tientallen kilohertz. Het hangt allemaal af van de elementen van de distributieketen.

Als een strikt rechthoekige golfvorm niet vereist is, kan een frequentie tot meerdere megahertz worden gegenereerd. Soms is dit vrij acceptabel - de vorm is niet belangrijk, maar er zijn impulsen. Meestal is dergelijke nalatigheid over de vorm van de pulsen toegestaan ​​in digitale technologie. Een pulsteller reageert bijvoorbeeld op een stijgende flank of dalende puls. Mee eens, in dit geval doet de "haaksheid" van de puls er niet toe.

Blokgolfpulsgenerator

Een van de mogelijke varianten van een meandervormige pulsgenerator is weergegeven in figuur 9.

Figuur 9. Schema van meander-vormige pulsgeneratoren

Tijddiagrammen van de generator worden getoond in figuur 10.

Figuur 10. Tijddiagrammen van de generator

De bovenste grafiek illustreert het uitgangssignaal (pin 3) van de timer. En de onderste grafiek laat zien hoe de spanning over de tijdinstellende condensator verandert.

Alles gebeurt precies zoals het al werd overwogen in het single-vibratorcircuit getoond in figuur 3, maar het maakt geen gebruik van een enkele triggerpuls op pin 2.

Het feit is dat wanneer het circuit op de condensator C1 wordt ingeschakeld, de spanning nul is, het is het dat de timeruitgang naar een hoog niveau zal schakelen, zoals weergegeven in figuur 10. Condensator C1 begint te laden via weerstand R1.

De spanning over de condensator neemt exponentieel toe totdat deze de bovenste drempelwaarde 2/3 * U bereikt. Als een resultaat schakelt de timer naar de nulstatus, daarom begint de condensator Cl te ontladen naar de onderste drempel van bewerking 1/3 * U. Bij het bereiken van deze drempel wordt een hoog niveau ingesteld aan de uitgang van de timer en begint alles opnieuw. Een nieuwe periode van oscillatie vormt zich.

Hier moet u letten op het feit dat de condensator C1 wordt opgeladen en ontladen via dezelfde weerstand R1. Daarom zijn de laad- en ontlaadtijden gelijk en daarom ligt de vorm van de oscillaties aan de uitgang van een dergelijke generator dicht bij de meander.

De oscillatiefrequentie van een dergelijke generator wordt beschreven door een zeer complexe formule f = 0.722 / (R1 * C1). Als de weerstand van de weerstand R1 in de berekeningen wordt aangegeven in Ohm en de capaciteit van de condensator C1 is in Farads, dan is de frequentie in Hertz. Als in deze formule de weerstand wordt uitgedrukt in kilo-ohm (KOhm) en de capaciteit van de condensator in microfarads (μF), is het resultaat in kilohertz (KHz). Om een ​​oscillator met een instelbare frequentie te krijgen, is het voldoende om de weerstand R1 te vervangen door een variabele.

Variabele duty cycle pulsgenerator

De meander is natuurlijk goed, maar soms doen zich situaties voor die regulering van de duty cycle van de pulsen vereisen. Dit is hoe de snelheidsregeling van DC-motoren (PWM-regelaars), die met een permanente magneet zijn, wordt uitgevoerd.

Blokgolfpulsen worden een meander genoemd, waarbij de pulstijd (hoog niveau t1) gelijk is aan de pauzetijd (laag niveau t2). Een dergelijke naam in de elektronica kwam van de architectuur, waar een meander een tekening van metselwerk wordt genoemd. De totale puls- en pauzetijden worden de pulsperiode genoemd (T = t1 + t2).

Plicht en plichtscyclus

De verhouding van de pulsperiode tot zijn duur S = T / t1 wordt de duty cycle genoemd. Deze waarde is dimensieloos. In de meander is deze indicator 2, omdat t1 = t2 = 0,5 * T. In de Engelse literatuur wordt in plaats van de duty cycle vaak de reciproque waarde gebruikt, - duty cycle (Eng. Duty cycle) D = 1 / S, uitgedrukt als een percentage.

Als u de generator in afbeelding 9 enigszins verbetert, kunt u een generator met instelbare duty cycle krijgen. Een diagram van een dergelijke generator is weergegeven in figuur 11.

Figuur 11.

In dit schema vindt de lading van de condensator Cl plaats via de schakeling R1, RP1, VD1.Wanneer de spanning over de condensator de bovenste drempel van 2/3 * U bereikt, schakelt de timer naar het lage niveau en ontlaadt condensator C1 door het circuit VD2, RP1, R1 totdat de spanning over de condensator daalt naar de onderste drempel van 1/3 * U, na waarbij de cyclus zich herhaalt.

Door de positie van de RP1-motor te wijzigen, kan de duur van het laden en lossen worden geregeld: als de duur van het opladen toeneemt, neemt de ontlaadtijd af. In dit geval blijft de pulsherhalingsperiode ongewijzigd, alleen de duty cycle of duty cycle verandert. Nou, het is voor iedereen handiger.

Op basis van de 555-timer kunt u niet alleen generatoren ontwerpen, maar ook veel meer handige apparaten, die in het volgende artikel worden besproken. Overigens zijn er programma's - rekenmachines voor het berekenen van de frequentie van generatoren op de 555-timer en in het programma - de Multisim-simulator is er een speciaal tabblad voor deze doeleinden.

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

Vervolg van het artikel: 555 Geïntegreerde timer Reizen door het gegevensblad