Electronics Club

555 Timer and ItsApplications

The 555 timer is a linear IC, which works as a monostable multivibrator, multiwibrator astabilny, wyzwalacz Schmitta, generator funkcyjny z przebiegami wyjściowymi (takimi jak fale kwadratowe), impulsy opóźnienia czasowego, modulacja szerokości impulsu (PWM) i modulacja pozycji impulsu (PPM) obwody mają różne zastosowania w kontroli elektronicznej. Każdego roku miliony układów scalonych 555 są produkowane przez różnych producentów, aby sprostać zastosowaniom przemysłowym i komercyjnym.

Układ scalony 555 został zaprojektowany przez Hansa R. Camenzinda w roku 1971 podczas pracy dla SigneticsCorporation. Na początku lat 70-tych, Signetics Corporation produkowała555 timer w nazwach handlowych SE555 timer i NE555 timer dla zastosowań wojskowych i komercyjnych, odpowiednio.

Timer 555 jest precyzyjnym obwodem czasowym, który może produkować impulsy o dokładnych i wysoce stabilnych opóźnieniach czasowych od mikrosekund do godzin. Jest on najczęściej używany w praktycznych obwodach jako flip-flop w formach monostabilnych, bistabilnych i astabilnych. Z jego zastosowań, jest znany jako maszyna czasu IC.

The 555 IC jest używany głównie do funkcji timera w komercyjnych obwodach elektronicznych. W zastosowaniach timera, czas trwania lub długość impulsów wyjściowych jest określana przez ładowanie i rozładowywanie kondensatora przez rezystory podłączone zewnętrznie do timera 555. Cykl pracy impulsu wyjściowego jest regulowany przez elementy obwodu czasowego R i C. Zegary czasowe 555 działają przy napięciach zasilania od +5 V do +18 V. Są one kompatybilne z układami logicznymi TTL (Transistor-Transistor Logic) i CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Pakiety zegara 555

Układy scalone 555 są dostępne w standardowym pakiecie dual-in-line (DIP), 8-pinowym mini DIP lub 14-pinowym DIP. Obecnie najbardziej popularne są pakiety 555 i 556 DIP. Układy scalone timera SE555 i NE555 są dostępne zarówno w metalowej puszce znanej jako pakiet T, jak i w opakowaniu z tworzywa epoksydowego znanym jako pakiet V. Typ opakowania i zastosowania jest wskazywany w zastosowaniach wojskowych lub komercyjnych przez ich nazwy handlowe, takie jak NE555V, NE555T, SE555V i SE555T.

Znaczenia połączeń pinów układu scalonego 555

• Masa: Bolec (1) jest podłączony do wspólnego lub ujemnego zacisku zasilania. Na zacisku masy, poziom napięcia będzie miał potencjał zerowy. Napięcia będą mierzone w odniesieniu do tego zacisku.
• VCC: Napięcie zasilania (VCC) do układu scalonego 555 jest podłączone zewnętrznie do styku IC (8). Wynosi ono od 5 V do 15 V (4,5 V do 16 V), a w przypadku niektórych pakietów zaprojektowanych w celach wojskowych sięga nawet 18 V.
• Wyjście: Wyjście pierwotne timera 555 IC może być wysokopoziomowe lub niskopoziomowe. Wyjście z układu scalonego jest dostępne na styku (3).

1. Poziom wysoki (stan): Gdy napięcie zasilania VCC = odpowiednio 5 V i 15 V, stan wysoki będzie wynosił 3,3 V i 13,3 V. Oznacza to, że napięcie wyjściowe będzie niższe o mniej niż 1,7 V od napięcia zasilania VCC. Poziomy nasycenia wyjścia zależą od wielkości VCC.
2. Poziom niski (stan): Gdy napięcie zasilania VCC = 5 V, stan niski będzie wynosił 0,25 V przy 5 mA i zatapiałby do 200 mA. Gdy VCC = 15 V, wyjściowe napięcie niskie będzie rzędu 2 V.
3. Czasy narastania i opadania są tak szybkie jak 100 ns.

• Wyzwalanie: Napięcie wejściowe wyzwalania jest podłączone do dolnego (lub wyzwalającego) komparatora. Jest on podłączony do pinu (2) układu scalonego 555. Kontroluje on stany wyjściowe klapek R-S. Gdy wejście wyzwalające spadnie poniżej ∑lewa ( ∑frac{1}{3}V_{cc} ∑prawa ), napięcie wyjściowe wzrasta i rozpoczyna się przerwa w impulsie wyjściowym. Wyzwalanie może być zrealizowane z powolnego przebiegu ROC (rate of changing) lub nawet z impulsów. Napięcie wyzwalające leży pomiędzy +VCC a zaciskiem masy. Zapotrzebowanie na prąd wynosi typowo 500 nA.
• Napięcie sterujące: Do punktu odniesienia po stronie wejściowej górnego (lub wyzwalającego) komparatora podłączony jest pin napięcia sterującego (555 IC numer 5). Jest on podłączony do punktu, w którym dostępne jest 2/3 VCC na obwodzie dzielnika napięcia składającego się z trzech rezystorów po 5 kΩ każdy. Ma on również pośredni dostęp do napięcia odniesienia dolnego komparatora (lub wyzwalacza). Zakres regulacji napięcia wynosi od 1 V poniżej VCC do 2 V powyżej napięcia masy. Zewnętrzny sygnał na pin napięcia sterującego pozwala na zmianę timingów wyjść układu scalonego w pracy monostabilnej. Napięcie sterujące może się zmieniać w zakresie od 45% do 90% VCC. W trybie astabilnym podanie zewnętrznego napięcia sterującego spowoduje, że układ będzie pracował jako modulator częstotliwości (FM). Jeśli ten pin nie jest używany, to kondensator około 10 nF jest podłączony od tego pinu do masy, aby zmniejszyć wszelkie pasożytnicze szumy i fałszywe wyzwalacze.
• Reset: Ten pin (4) służy do ustawiania wyjścia w stan niski poprzez resetowanie (wyłączanie) obwodu klapki, niezależnie od stanów jakichkolwiek innych wejść. Napięcie impulsu resetującego większe niż 0,5 V z możliwością prądową większą niż 0,1 mA jest potrzebne do uzyskania resetu zatrzasku (wyjście flip-flop). Szerokość impulsu powinna być typowo większa niż 0,5 μs.
• Próg: Napięcie progowe jest jednym z wejść do górnego (progowego) komparatora. Jest ono podawane na pin (6). Kiedy to napięcie jest poniżej lub powyżej VCC, resetuje flip-flop i ustawia wyjście w stan niski.

Schemat blokowy 555 IC Timer

Wewnętrzne bloki 555 IC są następujące:

1. Dwa komparatory (komparator wyzwalający i komparator progowy)
2. R-S flip-flop
3. Trzy rezystory 5 kΩ
4. Tranzystor resetujący
5. Tranzystor rozładowujący
6. Wzmacniacz mocy
7. BramkaOR

Zastosowania timera 555 IC

1. Multiwibrator monostabilny: Działa jako generator impulsów typu one-shot.
2. Multiwibrator astabilny: Pracuje jako wolnozmienny generator impulsów (oscylator).
3. Multiwibrator bistabilny: Działa jako flip-flop (wyzwalacz Schmitta).

Inne zastosowania timera 555 IC są foundin:

1. Konwertery DC-DC i cyfrowe sondy logiczne
2. Generatory fal (generator rampy i fali kwadratowej)
3. Konwersja napięcia analogowego na długość impulsu w konwersji analogowo-cyfrowej
4. Częstotliwościomierze analogowe i tachometry
5. Dokładne sygnały zegarowe
6. De-…przełączniki
7. Obwody PWM (modulacja szerokości impulsu) i PPM (modulacja położenia impulsu)
8. Obwody sterowania sygnalizacją świetlną
9. Urządzenia do pomiaru i regulacji temperatury