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Minuterie 555 et ses applications

La minuterie 555 est un circuit intégré linéaire, qui fonctionne comme un multivibrateur monostable, un multivibrateur astable, un déclencheur de Schmitt, un générateur de fonctions avec des formes d’onde de sortie (telles que des ondes carrées), des impulsions de temporisation et des circuits de modulation de largeur d’impulsion (PWM) et de modulation de position d’impulsion (PPM) ont diverses applications de contrôle électronique. Chaque année, des millions d’unités de 555 IC sont produites par divers fabricants pour répondre aux applications industrielles et commerciales.

Le 555 IC a été conçu par Hans R. Camenzind dans l’année 1971 alors qu’il travaillait pour SigneticsCorporation. Au début des années 1970, Signetics Corporation a produit le timer555 sous les noms commerciaux de timer SE555 et de timer NE555 pour des applications militaires et commerciales, respectivement.

Le timer 555 est un circuit de chronométrage de précision qui peut produire des impulsions de délais précis et très stables allant des microsecondes aux heures. Il est surtout utilisé dans les circuits pratiques comme flip-flop dans les formes monostable, bistable et astable. De par ses applications, il est connu sous le nom de IC time machine.

Le 555 IC est surtout utilisé pour les fonctions de timer dans les circuits électroniques commerciaux. Dans les applications de minuterie, la durée ou la longueur des impulsions de sortie est déterminée par la charge et la décharge d’un condensateur à travers des résistances connectées extérieurement à une minuterie 555. Le rapport cyclique de l’impulsion de sortie est réglable par les composants R et C du circuit de temporisation. Les minuteries 555 à fonctionner sur des tensions d’alimentation allant de +5 V à +18 V. Elles sont compatibles avec les circuits logiques TTL (logique à transistor) et CMOS (semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire).

Packages de la minuterie 555

Les circuits intégrés 555 sont disponibles dans un boîtier standard à double ligne (DIP), un mini DIP à 8 broches ou un DIP à 14 broches. Aujourd’hui, les boîtiers DIP 555 et 556 sont les plus populaires. Les circuits intégrés de minuterie SE555 et NE555 sont disponibles en boîtiers métalliques appelés boîtiers T et en boîtiers en plastique époxy appelés boîtiers V. Le type d’emballage et l’application sont indiqués dans le tableau ci-dessous. Le type de conditionnement et d’application est indiquédans le domaine militaire ou commercial par leurs noms commerciaux tels que NE555V, NE555T, SE555V,et SE555T.

Signification des connexions des broches du CI 555

• Masse : La broche (1) est connectée à la borne commune ou négative d’une alimentation électrique. À la borne de masse, le niveau de tension sera au potentiel zéro. Les tensions seront mesurées par rapport à cette borne.
• VCC : La tension d’alimentation (VCC) du circuit intégré 555 est connectée extérieurement à la broche du circuit intégré (8). Elle varie de 5 V à 15 V (4,5 V à 16 V), et pour certains boîtiers de conception militaire, elle s’étend jusqu’à 18 V.
• Sortie : La sortie primaire de la minuterie du circuit intégré 555 peut être à haut niveau ou à bas niveau. La sortie du circuit intégré est disponible sur la broche (3).

1. Niveau haut (état) : Lorsque la tension d’alimentation VCC = 5 volts et 15 volts, respectivement, l’état haut sera de 3,3 V et 13,3 V. Cela signifie que la tension de sortie sera inférieure de moins de 1,7 volt à la tension d’alimentation VCC. Les niveaux de saturation de la sortie dépendent des amplitudes de VCC.
2. Niveau bas (état) : Lorsque la tension d’alimentation VCC = 5 V, l’état bas sera de 0,25 V à 5 mA et sinkerait jusqu’à 200 mA. Lorsque VCC = 15 V, la tension basse de sortie sera de l’ordre de 2 V.
3. Les temps de montée et de descente sont aussi rapides que 100 ns.

• Déclenchement : La tension d’entrée de déclenchement est connectée au comparateur inférieur (ou de déclenchement). Elle est connectée à la broche (2) du circuit intégré 555. Il contrôle les états de sortie de la bascule R-S. Lorsque l’entrée de déclenchement est inférieure à \gauche ( \frac{1}{3}V_{cc} \droite ), la tension de sortie augmente et l’intervalle de l’impulsion de sortie commence. Le déclenchement peut se faire à partir d’une forme d’onde ROC (rate of changing) lente ou même à partir d’impulsions. La tension de déclenchement se situe entre +VCC et la borne de masse. Le besoin en courant est généralement de 500 nA.
• Tension de commande : Une broche de tension de commande (555 IC numéro 5) est connectée au point de référence du côté de l’entrée du comparateur supérieur (ou de déclenchement). Elle est connectée à un point où 2/3 de VCC sont disponibles sur le circuit diviseur de tension composé de trois résistances de 5 kΩ chacune. Il a également un accès indirect à la tension de référence du comparateur inférieur (ou de déclenchement). La tension de contrôle s’étend de 1 V en dessous de VCC jusqu’à 2 V au-dessus de la tension de masse. Un signal externe à la broche de tension de commande, les temporisations de sortie du CI peuvent être modifiées en fonctionnement monostable. La tension de commande peut varier de 45% à 90% de VCC. En mode astable, l’application d’une tension de commande externe le fera fonctionner comme un modulateur de fréquence (FM). Si cette broche n’est pas utilisée, alors un condensateur d’environ 10 nF est connecté de cette broche à la masse pour réduire tout bruit parasite et faux déclenchements.
• Reset : Cette broche (4) est utilisée pour mettre la sortie à l’état bas en réinitialisant (désactivant) le circuit de bascule, indépendamment des états de toute autre entrée. Une tension d’impulsion de réinitialisation supérieure à 0,5 V avec une capacité de courant supérieure à 0,1 mA est nécessaire pour obtenir la réinitialisation du verrou (sortie de la bascule). La largeur d’impulsion doit être typiquement supérieure à 0,5 μs.
• Seuil : La tension de seuil est l’une des entrées du comparateur supérieur (seuil). Elle est appliquée à la broche (6). Lorsque cette tension est inférieure à supérieure à VCC, elle réinitialise la bascule et met la sortie à un état bas.

Diagramme à blocs de la minuterie du circuit intégré 555

Les blocs internes de la minuterie 555 sont les suivants :

1. Deux comparateurs (comparateur de déclenchement et comparateur de seuil)
2. Flop R-Sflop
3. Trois résistances de 5 kΩ
4. Transistor de réinitialisation
5. Transistor de décharge
6. Amplificateur de puissance
7. Porte OU

Applications du minuteur 555 IC

1. Multivibrateur monostable : Il fonctionne comme un générateur d’impulsions à un coup.
2. Multivibrateur astable : Il fonctionne comme un générateur d’impulsions à fonctionnement libre (oscillateur).
3. Multivibrateur bistable : Il fonctionne comme une bascule (trigger de Schmitt).

On trouve d’autres applications du timer 555 IC :

1. Convertisseurs CC-CC et sondes logiques numériques
2. Générateurs de formes d’onde (générateur de rampes et d’ondes carrées)
3. Convertit une tension analogique en une longueur d’impulsion dans la conversion analogique-numérique
4. Fréquencemètres analogiques et tachymètres
5. Signaux d’horloge précis
6. Dé-…rebondissement
7. Circuits PWM (Pulse Width Modulation) et PPM (Pulse Position Modulation)
8. Circuits de contrôle des feux de signalisation routière
9. Dispositifs de mesure et de contrôle de la température

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