Electronics Club

555 Timer och desstillämpningar

555-timern är ett linjärt integrerat kretselement som fungerar som en monostabil multivibrator, en astabil multivibrator, en Schmitt-trigger, en funktionsgenerator med utgående vågformer (t.ex. fyrkantiga vågor), tidsfördröjningsimpulser och kretsar för pulsbreddsmodulering (PWM) och pulspositionsmodulering (PPM) har olika elektroniska kontrolltillämpningar. Varje år tillverkas miljontals 555 IC-enheter av olika tillverkare för att tillgodose industriella och kommersiella tillämpningar.

555 IC:n konstruerades av Hans R. Camenzind år 1971 när han arbetade för SigneticsCorporation. I början av 1970-talet tillverkade Signetics Corporation 555 timer med handelsnamnen SE555 timer och NE555 timer för militära respektive kommersiella tillämpningar.

555 Timer är en precisionstidskrets som kan producera pulser med exakta och mycket stabila tidsfördröjningar från mikrosekunder till timmar. Den används oftast i praktiska kretsar som flip-flop i monostabila, bistabila och astabila former. På grund av sina tillämpningar är den känd som IC-tidsmaskinen.

555 IC används främst för timerfunktioner i kommersiella elektroniska kretsar. I timertillämpningarna bestäms varaktigheten eller längden på utgångspulserna genom att ladda och urladdning av en kondensator genom motstånd som är anslutna externt till en 555-timer. Utgångspulserna kan justeras med hjälp av komponenterna R och C i tidningskretsen. 555-timerna fungerar med matningsspänningar från +5 V till +18 V. De är kompatibla med logikkretsar av typen TTL (Transistor-Transistor Logic) och CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Förpackningar för 555-timer

555-IC:erna finns tillgängliga i ett standardpaket med dubbla ledningar (DIP), ett 8-poligt mini-DIP-paket eller ett 14-poligt DIP-paket. Idag är 555 och 556 DIP-paketen de mest populära paketen. Timer-IC:erna SE555 och NE555 finns både i ett metallburkspaket som kallas T-paket och ett epoxiplastpaket som kallas V-paket. Typ av förpackning och tillämpning anges i militär eller kommersiell användning av deras handelsnamn som NE555V, NE555T, SE555V och SE555T.

Betydelse av stiftanslutningar för IC 555

• Jord: Stift (1) är ansluten till den gemensamma eller negativa terminalen för en strömförsörjning. Vid jordterminalen kommer spänningsnivån att vara på nollpotential. Spänningar kommer att mätas med hänvisning till denna terminal.
• VCC: Strömförsörjningsspänningen (VCC) till 555 IC ansluts externt till IC-stift (8). Den sträcker sig från 5 V till 15 V (4,5 V till 16 V), och för vissa militärt utformade paket sträcker den sig upp till 18 V.
• Utgång: Den primära utgången för 555 IC-timeren kan vara högnivå eller lågnivå. Utgången från IC:n är tillgänglig på stift (3).

1. Hög nivå (tillstånd): När matningsspänningen VCC = 5 volt respektive 15 volt kommer högnivån att vara 3,3 V respektive 13,3 V. Det innebär att utgångsspänningen kommer att vara mindre än 1,7 volt under matningsspänningen VCC. Utgångsmättnadsnivåerna beror på storleken på VCC.
2. Låg nivå (tillstånd): När matningsspänningen VCC = 5 V, kommer det låga tillståndet att vara 0,25 V vid 5 mA och skulle sänka upp till 200 mA. När VCC = 15 V kommer den låga utgångsspänningen att vara i storleksordningen 2 V.
3. Stignings- och falltiderna är så snabba som 100 ns.

• Trigger: Triggeringångsspänning är ansluten till lägre (eller trigger) komparator. Den är ansluten till 555 IC-stift (2). Den kontrollerar utgångstillstånden för R-S-flipflop. När triggeringången faller under \vänster ( \frac{1}{3}V_{cc} \höger ) stiger utgångsspänningen och intervallet i utgångspulsen börjar. Triggern kan åstadkommas från en långsam ROC-vågform (rate of changing) eller till och med från pulser. Triggerspänningen ligger mellan +VCC och jordterminalen. Strömbehovet är vanligtvis 500 nA.
• Styrspänning: En styrspänningsstift (555 IC nummer 5) är ansluten till referenspunkten på ingångssidan av den övre (eller utlösande) komparatorn. Den är ansluten till en punkt där 2/3 av VCC är tillgänglig på spänningsdelarkretsen som består av tre motstånd på 5 kΩ vardera. Den har också indirekt tillgång till referensspänningen för den nedre (eller utlösande) komparatorn. Spänningskontrollen sträcker sig från 1 V under VCC ner till 2 V över jordspänningen. Med en extern signal till spänningskontrollstiftet kan IC-utgångstidpunkterna ändras i monostabil drift. Styrspänningen kan variera från 45 % till 90 % av VCC. I ett astabilt läge kommer en extern styrspänning att få den att fungera som en frekvensmodulator (FM). Om denna stift inte används ansluts en kondensator på cirka 10 nF från denna stift till jorden för att minska parasitbrus och falska utlösare.
• Återställning: Denna stift (4) används för att sätta utgången till lågt läge genom att återställa (inaktivera) flip-flopkretsen, oavsett tillståndet för någon annan ingång. Återställningsimpulsspänning större än 0,5 V med mer än 0,1 mA strömkapacitet behövs för att uppnå latchåterställning (flip-floputgång). Pulsbredden bör normalt vara mer än 0,5 μs.
• Tröskelvärde: Tröskelspänningen är en av ingångarna till den övre (tröskel)komparatorn. Den läggs på stift (6). När denna spänning är lägre eller högre än VCC återställer den flip-flopet och ställer utgången på lågt läge.

Blockdiagram för 555 IC Timer

De interna blocken i 555 IC är som följer:

1. Två komparatorer (triggerkomparator och tröskelkomparator)
2. R-S flip-flop
3. Tre motstånd på 5 kΩ
4. Återställningstransistor
5. Urladdningstransistor
6. Effektförstärkare
7. OR-port

Tillämpningar för 555 IC Timer

1. Monostabil multivibrator: Den fungerar som en enstaka pulsgenerator.
2. Astable multivibrator:
3. Bistabil multivibrator: Den fungerar som en fri löpande pulsgenerator (oscillator).
4. Bistabil multivibrator: Den fungerar som en fri löpande pulsgenerator (oscillator): Den fungerar som en flip-flop (Schmitt-trigger).

Andra tillämpningar av 555 IC timer finns i:

1. DC-DC-omvandlare och digitala logikprober
2. Vågformsgeneratorer (ramp- och fyrkantsvågsgenerator)
3. Konverterar en analog spänning till en pulslängd vid analog till digital konvertering
4. Analoga frekvensmätare och tachometrar
5. Precisa klocksignaler
6. De-bounce switchar
7. PWM (Pulse Width Modulation) och PPM (Pulse Position Modulation) kretsar
8. Kretsar för styrning av trafikljus
9. Temperaturmätning och styrning