Electronicaclub

555 Timer en zijnToepassingen

De 555 timer is een lineair IC, dat werkt als een monostabiele multivibrator, een astabiele multivibrator, een Schmitt-trigger, een functiegenerator met uitgangsgolfvormen (zoals blokgolven), tijdvertragende pulsen, en pulsbreedtemodulatie- (PWM) en pulspositiemodulatie- (PPM) circuits met diverse elektronische besturingstoepassingen. Elk jaar worden er miljoenen 555 IC’s geproduceerd door verschillende fabrikanten om te voldoen aan de industriële en commerciële toepassingen.

Het 555 IC werd ontworpen door Hans R. Camenzind in het jaar 1971, toen hij werkte voor SigneticsCorporation. In het begin van de jaren 1970 produceerde Signetics Corporation555-timers onder de handelsnamen SE555-timer en NE555-timer voor respectievelijk militaire en commerciële toepassingen.

De 555-timer is een precisie-timingschakeling die pulsen kan produceren met nauwkeurige en zeer stabiele tijdvertragingen van microseconden tot uren. Hij wordt meestal gebruikt in praktische schakelingen als flip-flop in monostabiele, bistabiele, en astabiele vorm. Door zijn toepassingen staat het bekend als de IC-tijdmachine.

Het 555 IC wordt meestal gebruikt voor timer-functies in commerciële elektronische schakelingen. In de timer toepassingen wordt de duur of lengte van de uitgangspulsen bepaald door het opladen en ontladen van een condensator via weerstanden die extern zijn aangesloten op een 555 timer. De duty cycle van de uitgangspuls is regelbaar door timing circuit componenten R en C. De 555 timers om te werken op voedingsspanningen variërend van +5 V tot +18 V. Ze zijn compatibel met TTL (Transistor-Transistor Logic) en CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) logische circuits.

Verpakkingen van 555 Timer

De 555 IC’s zijn verkrijgbaar in een standaard dualin-line pakket (DIP), 8-pin mini DIP of 14-pin DIP. Tegenwoordig zijn de 555 en 556 DIP-pakketten de meest populaire pakketten. De SE555 en NE555 timer IC’s zijn beschikbaar in zowel een metalen blikverpakking, bekend als T-pakket, als in een epoxy plastic verpakking bekend als V-pakket. Het type verpakking en toepassing wordt in militair of commercieel gebruik aangegeven door hun handelsnamen zoals NE555V, NE555T, SE555V, en SE555T.

Betekenis van Pin Verbindingen van IC 555

• Ground: De pen (1) is verbonden met de gemeenschappelijke of negatieve klem van een voeding. Op de massa-aansluiting, zal het spanningsniveau op nul potentiaal zijn. Spanningen worden gemeten met verwijzing naar deze klem.
• VCC: De voedingsspanning (VCC) voor 555 IC is extern verbonden met IC-pen (8). Deze varieert van 5 V tot 15 V (4,5 V tot 16 V), en voor sommige militair ontworpen pakketten, loopt deze op tot 18 V.
• Uitgang: De primaire uitgang van de timer van het 555 IC kan hoog niveau of laag niveau zijn. De uitgang van het IC is beschikbaar op pen (3).

1. Hoog niveau (toestand): Wanneer de voedingsspanning VCC = 5 volt en 15 volt, respectievelijk, zal de hoge toestand 3,3 V en 13,3 V zijn. Dit betekent dat de uitgangsspanning minder dan 1,7 volt onder de voedingsspanning VCC zal liggen. De uitgangsverzadigingsniveaus zijn afhankelijk van de grootte van VCC.
2. Laag niveau (toestand): Wanneer de voedingsspanning VCC = 5 V, zal de lage toestand 0,25 V bij 5 mA zijn en zou tot 200 mA zinken. Wanneer VCC = 15 V, zal de lage uitgangsspanning in de orde van grootte van 2 V zijn.
3. Rise en fall tijden zijn zo snel als 100 ns.

• Trigger: De triggeringangsspanning is verbonden met de onderste (of trigger) comparator. Deze is verbonden met 555 IC pin (2). Het controleert de uitgangstoestanden van de R-S flip-flop. Wanneer de trigger-ingang onder \left ( \frac{1}{3}V_{cc} \right ) komt, stijgt de uitgangsspanning en begint het interval in de uitgangspuls. De trigger kan worden verkregen door een langzame ROC (rate of changing) golfvorm of zelfs door pulsen. De triggerspanning ligt tussen +VCC en de massaklem. De benodigde stroom is typisch 500 nA.
• Stuurspanning: Een stuurspanningspen (555 IC nummer 5) is verbonden met het referentiepunt aan de ingangszijde van de bovenste (of trigger) comparator. Het is verbonden met een punt waar 2/3 van VCC beschikbaar is op het spanningsdelercircuit bestaande uit drie weerstanden van 5 kΩ elk. Hij heeft ook indirect toegang tot de referentiespanning van de onderste (of trigger) comparator. De spanningsregeling loopt van 1 V onder VCC tot 2 V boven de grondspanning. Door een extern signaal naar de stuurspanningspen, kunnen de uitgangstimings van het IC worden gewijzigd in monostabiele werking. De regelspanning kan variëren van 45% tot 90% van VCC. In een astabiele modus zal het toepassen van een externe stuurspanning het IC laten werken als een frequentiemodulator (FM). Als deze pen niet wordt gebruikt, wordt een condensator van ongeveer 10 nF van deze pen naar de massa aangesloten om eventuele parasitaire ruis en valse triggers te verminderen.
• Reset: Deze pen (4) wordt gebruikt om de uitgang in de lage toestand te zetten door het flip-flop circuit te resetten (uitschakelen), ongeacht de toestanden van een andere ingang. Reset pulsspanning groter dan 0,5 V met meer dan 0,1 mA stroomcapaciteit is nodig om de latch reset (flip-flop uitgang) te verkrijgen. De pulsbreedte moet typisch meer dan 0,5 μs zijn.
• Drempel: De drempelspanning is een van de ingangen van de bovenste (drempel)comparator. Deze wordt toegepast op pen (6). Wanneer deze spanning lager of hoger is dan VCC, wordt de flip-flop gereset en wordt de uitgang in een lage toestand gezet.

Blokdiagram van 555 IC Timer

De interne blokken van 555 IC zijn als volgt:

1. Twee comparators (triggercomparator en drempel comparator)
2. R-S flip-flop
3. Drie 5 kΩ weerstanden
4. Reset transistor
5. Ontlaad transistor
6. Voedingsversterker
7. OR Gate

Toepassingen van 555 IC Timer

1. Monostabiele multivibrator: Het werkt als een one-shot puls generator.
2. Astabiele multivibrator: Het werkt als een vrijlopende pulsgenerator (oscillator).
3. Bistabiele multivibrator: Het werkt als een flip-flop (Schmitt trigger).

Andere toepassingen van 555 IC timer zijn te vinden in:

1. DC-DC converters en digitale logische probes
2. Golfvormgeneratoren (ramp en square wave generator)
3. Omzetten van een analoge spanning naar een pulslengte in analoog naar digitaal conversie
4. Analoge frequentiemeters en tachometers
5. Nauwkeurige kloksignalen
6. De-bounce schakelaars
7. PWM (Pulse Width Modulation) en PPM (Pulse Position Modulation) schakelingen
8. Stuurstroomkringen voor verkeerslichten
9. Temperatuurmeting en -regeling