Clubul de Electronică

555 Timer și aplicațiile sale

Timerul 555 este un circuit integrat liniar, care funcționează ca un multivibrator monostabil, un multivibrator astabil, un declanșator Schmitt, un generator de funcții cu forme de undă de ieșire (cum ar fi undele pătrate), impulsuri cu întârziere de timp și circuite de modulare a lățimii pulsului (PWM) și de modulare a poziției pulsului (PPM) au diverse aplicații de control electronic. În fiecare an, milioane de unități de circuite integrate 555 sunt produse de diverși producători pentru a satisface aplicațiile industriale și comerciale.

Circuitul integrat 555 a fost proiectat de Hans R. Camenzind în anul 1971, în timp ce lucra pentru SigneticsCorporation. La începutul anilor 1970, Signetics Corporation a produs555 timer sub denumirile comerciale SE555 timer și NE555 timer pentru aplicații militare și, respectiv, comerciale.

Timerul 555 este un circuit de temporizare de precizie care poate produce impulsuri de întârzieri precise și foarte stabile de la microsecunde la ore. Este utilizat în principal în circuitele practice ca flip-flop în forme monostabile, bistabile și astabile. Din cauza aplicațiilor sale, este cunoscut sub numele de IC time machine.

Customerul 555 IC este utilizat în principal pentru funcții de temporizare în circuitele electronice comerciale. În aplicațiile cu temporizator, durata sau lungimea impulsurilor de ieșire este determinată prin încărcarea și descărcarea unui condensator prin intermediul unor rezistențe conectate extern la un temporizator 555. Ciclul de funcționare al impulsului de ieșire este reglabil prin componentele circuitului de temporizare R și C. Temporizatoarele 555 pentru a funcționa la tensiuni de alimentare cuprinse între +5 V și +18 V. Acestea sunt compatibile cu circuitele logice TTL (Transistor-Transistor Logic) și CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Ambalaje ale temporizatorului 555

Cele 555 IC sunt disponibile într-un ambalaj standard dualin-line (DIP), mini DIP cu 8 pini sau DIP cu 14 pini. În prezent, pachetele 555 și 556 DIP sunt cele mai populare pachete. Circuitele integrate de temporizare SE555 și NE555 sunt disponibile atât în ambalaj metalic, cunoscut sub numele de ambalaj T, cât și în ambalaj de plastic epoxidic, cunoscut sub numele de ambalaj V. Tipul de ambalaj și aplicația sunt indicate în scopuri militare sau comerciale prin denumirile lor comerciale, cum ar fi NE555V, NE555T, SE555V și SE555T.

Semnificația conexiunilor pinilor circuitului integrat 555

• Masa: Pinul (1) este conectat la borna comună sau negativă a unei surse de alimentare. La borna de masă, nivelul de tensiune va fi la potențial zero. Tensiunile vor fi măsurate cu referire la această bornă.
• VCC: Tensiunea de alimentare (VCC) la 555 IC este conectată extern la pinul IC (8). Aceasta variază de la 5 V la 15 V (4,5 V la 16 V), iar pentru unele pachete de concepție militară, se extinde până la 18 V.
• Ieșire: Ieșirea primară a temporizatorului 555 IC poate fi de nivel înalt sau de nivel scăzut. Ieșirea de la circuitul integrat este disponibilă la pinul (3).

1. Nivel înalt (stare): Când tensiunea de alimentare VCC = 5 volți și, respectiv, 15 volți, starea înaltă va fi de 3,3 V și 13,3 V. Aceasta înseamnă că tensiunea de ieșire va fi cu mai puțin de 1,7 volți sub tensiunea de alimentare VCC. Nivelurile de saturație a ieșirii depind de mărimile lui VCC.
2. Nivel scăzut (stare): Atunci când tensiunea de alimentare VCC = 5 V, starea joasă va fi de 0,25 V la 5 mA și ar absorbi până la 200 mA. Când VCC = 15 V, tensiunea joasă de ieșire va fi de ordinul a 2 V.
3. Timpurile de creștere și scădere sunt la fel de rapide ca și 100 ns.

• Declanșare: Tensiunea de intrare de declanșare este conectată la comparatorul inferior (sau de declanșare). Aceasta este conectată la pinul (2) al circuitului integrat 555. Acesta controlează stările de ieșire ale flip-flop-ului R-S. Când intrarea de declanșare scade sub \left ( \frac{1}{3}V_{cc} \right ), tensiunea de ieșire crește și începe intervalul în impulsul de ieșire. Declanșarea poate fi realizată de la o formă de undă ROC (rate of changing) lentă sau chiar de la impulsuri. Tensiunea de declanșare se află între +VCC și borna de masă. Necesarul de curent este de obicei de 500 nA.
• Tensiune de comandă: Un pin de tensiune de control (555 IC numărul 5) este conectat la punctul de referință de pe partea de intrare a comparatorului superior (sau de declanșare). Acesta este conectat la un punct în care 2/3 din VCC este disponibil pe circuitul divizor de tensiune format din trei rezistențe de 5 kΩ fiecare. Acesta are acces indirect și la tensiunea de referință a comparatorului inferior (sau de declanșare). Controlul tensiunii variază de la 1 V sub VCC până la 2 V deasupra tensiunii de masă. Cu ajutorul semnalului extern la pinul de control al tensiunii, temporizările de ieșire ale circuitului integrat pot fi modificate în funcționarea monostabil. Tensiunea de control poate varia de la 45% la 90% din VCC. În modul astabil, aplicarea unei tensiuni de control externe îl va face să funcționeze ca un modulator de frecvență (FM). Dacă acest pin nu este utilizat, atunci se conectează un condensator de aproximativ 10 nF de la acest pin la masă pentru a reduce orice zgomot parazitar și declanșări false.
• Reset: Acest pin (4) este utilizat pentru a seta ieșirea la starea joasă prin resetarea (dezactivarea) circuitului flip-flop, indiferent de stările oricărei alte intrări. Este necesară o tensiune a impulsului de resetare mai mare de 0,5 V cu o capacitate de curent mai mare de 0,1 mA pentru a obține resetarea latch-ului (ieșire flip-flop). Lățimea impulsului trebuie să fie de obicei mai mare de 0,5 μs.
• Prag: Tensiunea de prag este una dintre intrările comparatorului superior (de prag). Ea este aplicată la pinul (6). Când această tensiune este mai mică sau mai mare decât VCC, aceasta va reseta flip-flop-ul și va seta ieșirea într-o stare joasă.

Diagrama bloc a temporizatorului 555 IC

Blocurile interne ale circuitului integrat 555 sunt următoarele:

1. Două comparatoare (comparator de declanșare și comparator de prag)
2. R-S flip-flop
4. Trei rezistențe de 5 kΩ
5. Tranzistor de resetare
6. Tranzistor de descărcare
7. Amplificator de putere
8. Portă OR

Aplicații ale temporizatorului 555 IC

1. Multivibrator mono-stabil: Funcționează ca un generator de impulsuri one-shot.
2. Multivibrator astabil: Funcționează ca un generator de impulsuri cu funcționare liberă (oscilator).
3. Multivibrator bistabil: Funcționează ca un flip-flop (declanșator Schmitt).

Alte aplicații ale temporizatorului 555 IC se găsesc în:

1. Convertoare DC-DC și sonde logice digitale
2. Generatoare de forme de undă (generator de rampă și de undă pătrată)
3. Converte o tensiune analogică într-o lungime de impuls în conversia analogică/digitală
4. Frecvențiometre analogice și tahometre
5. Semnale de ceas precise
6. De-întrerupătoare de ricoșeu
7. Circuite PWM (Pulse Width Modulation) și PPM (Pulse Position Modulation)
8. Circuite de control al luminilor de semnalizare rutieră
9. Dispozitive de măsurare și control al temperaturii

.