Elektroniikkakerho

555 Ajastin ja sen sovellukset

555 Ajastin on lineaarinen integroitu elektroniikkalaite (IC-piirilevy), joka toimii monostabiilina monitärinä, astabiilina multivibraattorina, Schmittin laukaisijana, funktiogeneraattorina, jolla on lähtöaaltomuotoja (kuten neliöaaltoja), aikaviivepulsseja ja pulssinleveysmodulaatio (PWM) ja pulssin asentomodulaatio (PPM) -piireillä on erilaisia elektronisia ohjaussovelluksia. Eri valmistajat tuottavat vuosittain miljoonia 555-IC-yksiköitä teollisten ja kaupallisten sovellusten tarpeisiin.

555 IC:n suunnitteli Hans R. Camenzind vuonna 1971 työskennellessään SigneticsCorporationille. 1970-luvun alussa Signetics Corporation tuotti555-ajastinta kauppanimillä SE555-ajastin ja NE555-ajastin sotilaallisiin ja kaupallisiin sovelluksiin.

555-ajastin on tarkkuusajastinpiiri, joka voi tuottaa impulsseja, joilla on tarkat ja erittäin vakaat aikaviiveet mikrosekunneista tunteihin. Sitä käytetään useimmiten käytännön piireissä flip-flopina monostabiileissa, bistabiileissa ja astabiileissa muodoissa. Sovelluksistaan se tunnetaan IC-aikakoneena.

555 IC:tä käytetään useimmiten ajastintoimintoihin kaupallisissa elektroniikkapiireissä. Ajastinsovelluksissa lähtöpulssien kesto tai pituus määritetään lataamalla ja purkamalla kondensaattori vastusten kautta, jotka on kytketty ulkoisesti 555-ajastimeen. Lähtöpulssin työjakso on säädettävissä ajoituspiirin komponenteilla R ja C. 555-ajastimet toimivat syöttöjännitteillä, jotka vaihtelevat +5 V: sta +18 V: iin. Ne ovat yhteensopivia TTL- (transistori-transistori-logiikka) ja CMOS-logiikkapiirien (komplementaarinen metallioksidipuolijohde) kanssa.

555-ajastin

555-IC-yksiköt ovat saatavana tavallisessa kaksoissiniviivaisessa paketissa (DIP-paketti), 8-nastainen mini-DIP-yksikkö (DIP-paketti) tai 14- nastainen DIP-paketti. Nykyään 555 ja 556 DIP-paketit ovat suosituimpia paketteja. SE555- ja NE555-ajastin-IC:t ovat saatavana sekä T-pakettina tunnetussa metallitölkkipakkauksessa että V-pakettina tunnetussa epoksimuovipakkauksessa. Pakkaustyyppi ja sovellus ilmoitetaan sotilaallisessa tai kaupallisessa käytössä niiden kauppanimillä, kuten NE555V, NE555T, SE555V ja SE555T.

IC 555:n nastaliitäntöjen merkitykset

• Maa: Nasta (1) on kytketty virtalähteen yhteiseen tai negatiiviseen napaan. Maadoitusliittimessä jännitetaso on nollapotentiaalissa. Jännitteet mitataan suhteessa tähän liittimeen.
• VCC: Tehonsyöttöjännite (VCC) 555 IC:lle kytketään ulkoisesti IC:n nastaan (8). Se vaihtelee 5 V:sta 15 V:iin (4,5 V:sta 16 V:iin), ja joissakin sotilaskäyttöön suunnitelluissa pakkauksissa se ulottuu jopa 18 V:iin.
• Lähtö: 555 IC-ajastimen ensisijainen lähtö voi olla korkean tason tai matalan tason. IC:n lähtö on käytettävissä nastassa (3).

1. Korkea taso (tila): Kun syöttöjännite VCC = 5 volttia ja 15 volttia, vastaavasti korkea tila on 3,3 V ja 13,3 V. Se tarkoittaa, että lähtöjännite on alle 1,7 volttia alle syöttöjännitteen VCC. Lähtöjen kyllästystasot riippuvat VCC:n suuruuksista.
2. Matala taso (tila): Kun syöttöjännite VCC = 5 V, matala tila on 0,25 V 5 mA:n jännitteellä ja nielisi jopa 200 mA. Kun VCC = 15 V, ulostulon matala jännite on 2 V:n luokkaa.
3. Nousu- ja laskuajat ovat niinkin nopeita kuin 100 ns.

• Laukaisu: Laukaisimen tulojännite on kytketty alempaan (tai laukaisevaan) komparaattoriin. Se on kytketty 555 IC:n nastaan (2). Se ohjaa R-S-flip-flopin lähtötiloja. Kun liipaisinsyöttö laskee alle \ vasen ( \frac{1}{3}V_{cc} \ oikea ), lähtöjännite nousee ja lähtöpulssin väli alkaa. Laukaisu voidaan toteuttaa hitaasta ROC (rate of changing) -aaltomuodosta tai jopa pulsseista. Laukaisujännite on +VCC:n ja maadoitusliittimen välissä. Virtavaatimus on tyypillisesti 500 nA.
• Ohjausjännite: Ohjausjännitepinni (555 IC-numero 5) on kytketty ylemmän (tai laukaisevan) komparaattorin tulopuolella olevaan referenssipisteeseen. Se on kytketty pisteeseen, jossa 2/3 VCC:stä on käytettävissä jännitteenjakajapiirissä, joka koostuu kolmesta 5 kΩ:n vastuksesta kukin. Sillä on epäsuora pääsy myös alemman (tai laukaisevan) komparaattorin viitejännitteeseen. Jännitteen säätö vaihtelee 1 V VCC:n alapuolelta 2 V:iin maajännitteen yläpuolelle. Ulkoinen signaali ohjausjännitepinniin, IC-lähtöajoituksia voidaan muuttaa monostabiilissa toiminnassa. Ohjausjännite voi vaihdella 45 %:sta 90 %:iin VCC:stä. Astabiilissa tilassa ulkoisen ohjausjännitteen käyttö saa sen toimimaan taajuusmodulaattorina (FM). Jos tätä nastaa ei käytetä, tästä nastasta kytketään noin 10 nF:n kondensaattori maahan loiskohinan ja väärien laukaisujen vähentämiseksi.
• Reset: Tätä nastaa (4) käytetään asettamaan lähtö matalaan tilaan nollaamalla (deaktivoimalla) flip-flop-piiri riippumatta minkä tahansa muun tulon tiloista. Nollauspulssijännite, joka on suurempi kuin 0,5 V ja yli 0,1 mA:n virrankestävyys, tarvitaan salvan nollauksen (flip-flop-lähtö) aikaansaamiseksi. Pulssin leveyden on oltava tyypillisesti yli 0,5 μs.
• Kynnysarvo: Kynnysjännite on yksi ylemmän (kynnys)komparaattorin tuloista. Se syötetään nastaan (6). Kun tämä jännite on VCC: n alapuolella tai yläpuolella, se nollaa flip-flopin ja asettaa ulostulon matalaan tilaan.

555 IC-ajastimen lohkokaavio

555-IC-yksikön sisäiset lohkot ovat seuraavat:

1. Kaksi komparaattoria (laukaisukomparaattori ja kynnyskomparaattori)
2. R-S flip-flop
3. Kolme 5 kΩ:n vastusta
4. Nollaustransistori
5. Purkaustransistori
6. Tehovahvistin
7. OR-portti

555 IC:n sovellukset Ajastin

1. Monovakioitu multivibraattori:
2. Astabiili multivibraattori:
3. Bistabiili multivibraattori: Se toimii flip-floppina (Schmitt-triggeri).

Muita 555 IC-ajastimen sovelluksia löytyy:

1. DC-DC-muuntimet ja digitaaliset logiikka-anturit
2. Aaltomuodon generaattorit (ramppi- ja neliöaaltogeneraattori)
3. Muunnetaan analoginen jännite pulssin pituudeksi analogisesta digitaaliseen muuntamiseen
4. Analogiset taajuusmittarit ja kierroslukumittarit
5. Tarkat kellonlyöntisignaalit
6. De—
7. PWM- (pulssinleveysmodulaatio) ja PPM- (pulssiasentomodulaatio) piirejä
8. Tieliikenteen merkkivalojen ohjauspiirejä
9. Lämpötilan mittaus- ja ohjauslaitteita

Mittaus- ja säätölaitteet