Теория и практика применения таймера 555.Часть вторая.
РадиоКот >Статьи >Теория и практика применения таймера 555.Часть вторая.
В этой части мы продолжим ездить по вашим мозгам на таймере 555, однако уже с практической точки зрения — рассмотрим конкретные схемы включения микросхемы.
Итак,
Схема 1:
Эта штуковина начинает работать (пищать) если по каким-то причинам станет вдруг темно. То есть, на фоторезистор LDR1 перестанет попадать свет или световой поток уменьшится до некоего критического уровня.
Схема 2:
Эта схема предназначена для раздражения слухового нерва в том случае, если напряжение на входе «Контроль» упадет ниже 9 вольт.
Схема 3:
Простейший вид узла сигнализации. Если датчик S2 замкнется, на выходе таймера появится высокий уровень и останется таковым, даже если датчик вернется в исходное состояние. Вернуть низкий уровень на выход микросхемы можно кнопкой «Сброс».
Схема 4:
Аналогична Схеме 1, правда можно подстраивать частоту тона пищания резистором R2.
Схема 5:
Метроном. Издает мерное тикание, чтобы начинающие музыканты не сбивались с ритма, ну или хорошо спали. Частота тиков подстраивается резистором R1.
Схема 6:
10-минутный таймер. Запускается нажатием на кнопку «Сброс-запуск», при этом загорается светодиод HL2, например — зеленый. По истечении временного интервала, загорится светодиод HL1, например — красный. Интервал можно подстроить резистором R4.
Схема 7:
Триггер Шмидта. Полезная вещь, если вам необходимо получить прямоугольные импульсы из синусоидального сигнала, даже искаженного и зашумленного.
Схема 8:
Генератор повышенной точности и стабильности. Частота подстраивается резистором R1. Диоды — любые германиевые. Можно также применить диоды Шоттки.
Схема 9:
Детектор пропущенных импульсов. Может пригодиться. Транзистор можно заменить на отечественный КТ3107.
Схема 10:
Твухтональная сирена. Занятная схема для экспериментов с включением двух таймеров сразу.
Ну пока все.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
555-й таймер. Часть 1. Как устроен и как работает таймер NE555. Расчёт схем на основе NE555
Эта статья посвящена микросхеме, сохраняющей популярность уже более 30 лет и имеющей множество клонов. Встречайте — таймер NE555 (он же — LM555, LC555, SE555, HA555, а также
множество других, есть даже советский аналог — КР1006ВИ1). Такую популярность этой микросхеме обеспечили простота, дешивизна, широкий диапазон напряжений питания (4,5-18В), высокая точность и стабильность (температурный дрейф 0,005% /
Но, обо всём по порядку. Начнём мы с того, как эта микросхема устроена.
Итак, функциональная схема таймера показана на рисунке 1.
Ноги:
1. GND — земля/общий провод.
2. Trigger — инвертирующий вход компаратора, ответственного за установку триггера. Когда напряжение на этой ноге становится меньше 1/3 Vcc (то есть меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе компаратора) — на вход SET триггера поступает логическая 1. Если при этом отсутствуют сигналы сброса на входах Reset, то триггер установится (на его выходе появится логический 0, так как выход инвертированный).
3. Output — выход таймера. На этом выводе присутствует инвертированный сигнал с выхода триггера, то есть когда триггер взведён (на его выходе ноль) — на выводе Output высокий уровень, когда триггер сброшен — на этом выводе низкий уровень.
4. Reset — сброс. Если этот вход подтянуть к низкому уровню, триггер сбрасывается (на его выходе устанавливается 1, а на выходе таймера низкий уровень).
5. Control — контроль/управление. Этот вывод позволяет изменять порог срабатывания компаратора, управляющего сбросом триггера. Если вывод 5 не задействован, то этот порог определяется внутренним делителем напряжения на резисторах и равен 2/3 Vcc. Вывод Control можно использовать, например, для организации обратной связи по току или напряжению (об этом я позднее расскажу).
6. Threshold — порог. Когда напряжение на этом выводе становится выше порогового (которое при незадействованном выводе 5, как вы помните, равно 2/3 Vcc) — происходит сброс триггера и на выходе таймера устанавливается низкий уровень.
7. Discharge — разряд. На этом выходе 555-й таймер имеет транзистор с открытым коллектором. Когда триггер сброшен — этот транзистор открыт и на выходе 7 присутствует низкий уровень, когда триггер установлен — транзистор закрыт и вывод 7 находится в Z-состоянии. (Почему эта нога называется «разряд» вы скоро поймёте.)
8. Vcc — напряжение питания.
Далее, давайте рассмотрим, в чём же основная идея использования этого таймера. Для этого добавим к нашей схеме пару элементов внешней обвязки (смотрим рисунок 2). 4-ю и 5-ю ноги мы пока не будем использовать, поэтому будем считать, что 4-я нога у нас гвоздём прибита к напряжению питания, а 5-я просто болтается в воздухе (с ней и так ничего не будет).
Итак, пусть изначально у нас на второй ноге присутствует высокий уровень. После включения наш триггер сброшен, на выходе триггера высокий уровень, на выходе таймера низкий уровень, на 7-й ноге тоже низкий уровень (транзистор внутри микрухи открыт).
Чтобы произошло переключение триггера — необходимо подать на вторую ногу уровень ниже 1/3 Vcc (тогда переключится компаратор и сформирует высокий уровень на входе Set нашего триггера). Пока уровень на 2-й ноге остаётся выше 1/3 Vcc — наш таймер находится в стабильном состоянии и никаких переключений не происходит.
Ну что ж, — давайте кратковременно подадим на 2-ю ногу низкий уровень (на землю её коротнём, да и всё) и посмотрим что будет происходить.
Как только уровень на 2-й ноге упадёт ниже 1/3 Vcc — у нас сработает компаратор, подключенный к устанавливающему входу триггера (S), что, соответственно, вызовет установку триггера.
На выходе триггера появится ноль (поскольку выход триггера инвертирован), при этом на выходе таймера (3-я нога) установится высокий уровень. Кроме этого транзистор на 7-й ноге закроется и 7-я нога перейдёт в Z-состояние.
При этом через резистор Rt начнёт заряжаться конденсатор Ct (поскольку он больше не замкнут на землю через 7-ю ногу микрухи).
Как только уровень на 6-й ноге поднимется выше 2/3 Vcc — сработает компаратор, подключенный ко входу R2 нашего триггера, что приведёт к сбросу триггера и возврату схемы в первоначальное состояние.
Вот мы и рассмотрели работу схемы, называемой одновибратором или моностабильным мультивибратором, короче говоря, устройства, формирующего единичный импульс.
Как нам теперь узнать длительность этого импульса? Очень просто, — для этого достаточно посчитать, за какое время конденсатор Ct зарядится от 0 до 2/3 Vcc через резистор Rt от постоянного напряжения Vcc.
Сначала решим эту задачку в общем виде. Пусть у нас конденсатор заряжается через резистор R напряжением Vп от начального уровня U0.
Вспоминаем, как связаны ток и напряжение на конденсаторе: i=C*dU/dt. Ток через резистор: i=(Vп-U)/R. Поскольку это один и тот же ток, который течёт через резистор и заряжает конденсатор, то мы можем составить простое дифференциальное уравнение, описывающее процесс заряда нашего конденсатора: C*dU/dt=(Vп-U)/R.
Преобразуем наше уравнение к виду: RC*dU/dt + U = Vп
Это дифференциальное уравнение имеет решение, вида: U=U0+(Vп-U
Теперь вернёмся к нашей схеме. Зная, что U0=0, напряжение питания равно Vcc, а конечное напряжение равно 2/3 Vcc, найдём время заряда:
2/3 Vcc = Vcc*(1-e-t/RC)
2/3 = 1-e-t/RC
1-2/3 = e-t/RC
ln(1/3) = -t/RC
Отсюда получаем длительность импульса нашего одновибратора:
t = RC*(-ln(1/3)) ≈ 1,1*RC
А теперь мы нашу схему немного изменим. Добавим в неё ещё один резистор, и чуть изменим подключение ног (смотрим рисунок 3).
Так, что у нас получилось? На старте конденсатор Ct разряжен (напряжение на нём меньше 1/3 Vcc), значит сработает компаратор запуска и сформирует высокий уровень на входе S нашего триггера. Напряжение на 6-й ноге меньше 2/3 Vcc, значит компаратор, формирующий сигнал на входе R2, — выключен (на его выходе низкий уровень, то есть сигнала Reset нет).
Следовательно сразу после включения наш триггер установится, на его выходе появится логический 0, на выходе таймера установится высокий уровень, транзистор на 7-й ноге закроется и конденсатор Ct начнёт заряжаться через резисторы R1, R2. При этом напруга на 2-й и 6-й ногах начнёт расти.
Когда эта напруга вырастет до 1/3 Vcc — пропадёт сигнал Set (отключится компаратор установки триггера), но триггеру пофиг, на то он и триггер, — если уж он установился, то сбросить его можно только сигналом Reset.
Сигнал Reset сформируется верхним на нашем рисунке компаратором, когда напряжение на конденсаторе, а вместе с ним на 2-й и 6-й ногах, достигнет значения 2/3 Vcc (то есть как только напряжение на конденсаторе станет чуть больше — сразу сформируется Reset).
Этот сигнал (Reset) сбросит наш триггер и на его выходе установится высокий уровень. При этом на выходе таймера установится низкий уровень, транзистор на 7-й ноге откроется и конденсатор Ct начнёт разряжаться через резистор R2. Напряжение на 2-й и 6-й ногах начнёт падать. Как только оно станет чуть меньше 2/3 Vcc — верхний компаратор снова переключится и сигнал Reset пропадёт, но установить триггер теперь можно только сигналом Set, поэтому он так и останется в сброшенном состоянии.
Как только напряжение на Ct снизится до 1/3 Vcc (станет чуть ниже) — снова сработает нижний компаратор, формирующий сигнал Set, и триггер снова установится, на его выходе снова появится ноль, на выходе таймера — единица, транзистор на 7-й ноге закроется и снова начнётся заряд конденсатора.
Далее этот процесс так и будет продолжаться до бесконечности — заряд конденсатора через R1,R2 от 1/3 Vcc до 2/3 Vcc (на выходе таймера высокий уровень), потом разряд конденсатора от 2/3 Vcc до 1/3 Vcc через резистор R2 (на выходе таймера низкий уровень).
Таким образом наша схема теперь работает как генератор прямоугольных импульсов, то есть мультивибратор в автоколебательном режиме (когда импульсы сами возникают, без каких-либо внешних воздействий).
Осталось только посчитать длительности импульсов и пауз. Для этого снова воспользуемся формулой 1, которую мы вывели выше.
При заряде конденсатора напряжением Vcc через R1,R2 от 1/3 Vcc до 2/3 Vcc, имеем:
2/3 Vcc = 1/3 Vcc + (Vcc-1/3 Vcc)*(1-e-t/(R1+R2)C)
1/3 = 2/3*(1-e-t/(R1+R2)C)
1/2 = 1-e-t/(R1+R2)C
e-t/(R1+R2)C = 1/2
t/(R1+R2)C = -ln(1/2)
Отсюда получаем длительность импульса нашего мультивибратора:
tи = -ln(1/2)*(R1+R2)*C ≈ 0,693*(R1+R2)C
Аналогично находим длительность паузы, только теперь у нас начальный уровень 2/3 Vcc, конденсатор мы не заряжаем от Vcc, а разряжаем на землю (т.е. вместо Vп в формулу нужно подставить ноль, а не Vcc) и разряд идёт только через резистор R2:
1/3 Vcc = 2/3 Vcc + (0-2/3 Vcc)*(1-e-t/R2*C)
2/3*(1-e-t/R2*C) = 1/3
1-e-t/R2*C = 1/2
e-t/R2*C = 1/2
t/R2*C = -ln(1/2)
Отсюда получаем длительность паузы мультивибратора:
tп = -ln(1/2)*R2*C ≈ 0,693*R2*C
Ну и дальше уже несложно посчитать для нашего мультивибратора период импульса и частоту:
T = tи + tп = -ln(1/2)*(R1+2*R2)*C ≈ 0,693*(R1+2*R2)*C
f = 1/T
Продолжение: Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью, на 555-м таймере.
Микросхема 555 / Habr
Всем привет. Сегодня я хочу рассказать вам о микросхеме 555. Её история началась ещё в далеком 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием «Интегральный таймер» (The IC Time Machine). В те времена это была единственная «таймерная» микросхема, которая была доступна массовому потребителю. Сразу после выхода 555 завоевала бешеную популярность и её начали выпускать почти все производители полупроводников. Отечественные производители тоже выпускали данную микросхему под названием КР1006ВИ1.Что это за чудо?
Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса — пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда встретить 555 в круглом металлическом корпусе в наши времена очень сложно, чего не скажешь о версии в пластиковом DIP корпусе. Внутри корпуса с восемью выводами скрываются транзисторы, диоды и резисторы. Не будем вдаваться в доскональное изучение 555, но про ножки этой микросхемы я расскажу более подробно. Всего ножек 8.
1. Земля. Вывод, который во всех схемах нужно подключать к минусу питания.
2. Триггер, он же запуск. Если напряжение на пуске падает ниже 1/3 Vпит, то таймер запускается. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА.
3. Выход. Напряжение выхода примерно на 1,7 В ниже напряжения питания, когда он включен. Максимальная нагрузка, которую может выдержать выход — 200 мА.
4. Сброс. Если подать на него низкий уровень напряжения (меньше 0,7 В), то схема переходит в исходное состояние не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент. Если в схеме не нужен сброс, то рекомендуется подключить этот вывод к плюсу питания.
5. Контроль. Этот вывод позволит нам получить доступ к опорному напряжению компаратора №1. Используется этот вывод очень редко, а вися в воздухе может сбивать работу, поэтому в схеме его лучше всего присоединить к земле.
6. Порог, он же стоп. Если напряжение на этом выходе выше 2/3 Vcc, то таймер останавливается и выход переводится в состояние покоя. Стоит заметить, что работает выход только тогда, когда вход выключен.
7. Разряд. Этот выход соединяется с землей внутри самой микросхемы, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда на выходе высокий уровень. Может пропускать до 200 мА и иногда используется как дополнительный выход.
8. Питание. Данный выход нужно подключать к плюсу питания. Микросхема поддерживает напряжение в пределах 4,5-16 В. Может работать от обычной 9В-батарейки или от проводка USB.
Режимы
Ну что же пришло время поведать вам о режимах микросхемы 555. Их всего 3 и о каждом я расскажу более подробно.
Моностабильный
При подаче сигнала на вход нашей микросхемы, она включается, генерирует выходной импульс заданной длины и выключается, ожидая входного импульса. Важно, что после включения микросхема не будет реагировать на новые сигналы. Длину импульса можно рассчитать по формуле t=1.1*R*C. Пределов по длительности импульсов нет — как по минимальной, так и по максимальной длительности. Есть некоторые практические ограничения, которые можно обойти, но стоит задуматься над тем, нужно ли это и не проще ли выбрать другое решение. Итак, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С — 95пФ. Можно и меньше, но при этом схема начнет поглощать много электричества.
Нестабильный мультивибратор
В этом режиме все довольно таки просто. Управлять таймером не нужно. Он все сделает сам — сперва включится, подождет время t1, потом выключится, подождет время t2 и начнет все заново. На выходе у нас получится забор из высоких и низких состояний. Частота с которой будет колебаться зависит от параметров величин R1,R2 и C и определяется она по формуле F= 1,44/((R1+R2)C). В течение времени t1 = 0.693(R1+R2)C на выходе будет высокий уровень, а в течение времени 2 = 0.693R2C — низкий.
Бистабильный
В данном режиме наша микросхема 555 используется как выключатель. Нажал одну кнопку — выход включился, нажал другую — выключился.
Конец
Думаю Вам уже надоел теоретический материал и Вы хотите приступить к практике. Саму микросхему и детали к ней Вы можете купить в любой радиолавке. Ну, а если Вам вдруг лень идти в магазин Вы можете заказать все детали на этом сайте. Забыл сказать, что посылка будет идти к Вам где-то месяц. Спасибо за внимание, если Вам понравилась моя статья, то позже я обязательно напишу ещё одну, где я расскажу какие гаджеты можно сделать на микросхеме 555.
Таймер на микросхеме NE555 (включения и выключения)📹
Всю нашу жизнь мы отсчитываем промежутки времени, что друг за другом определяют определенные события нашей жизни. В целом без отсчета времени в нашей жизни не обойтись. Ведь именно по часам и минутам мы распределяем свой распорядок дня, а эти дни складываются в недели, месяцы и годы. Можно сказать, что без времени мы бы потеряли какой-то определенный смысл в наших действиях, а еще точнее, в нашу жизнь однозначно бы ворвался хаос. Я уж даже не буду рассказывать про деловых людей, кто каждый день ходит на совещание по часам…
Однако в сегодняшней статье вовсе не о фантастических реалиях возможного отключения всех часов в мире, даже не о гипотетически невероятном, а все же о реально доступном! Ведь если нам надо, если то к чему мы привыкли так необходимо, так зачем же отрешаться от удобного!? Собственно речь пойдет как раз о таймере, который тоже в некотором роде участвует в распределении нашего времени. С помощью самодельного таймера не всегда удобно измерять время, ведь сегодня они доступны даже первоклашке! Прогресс шагнул так далеко, что многофункциональные часы можно купить в Китае за пару баксов. Однако это не всегда панацея.
Скажем если необходимо запускать или отключать какое-то электронное устройство, то лучше всего это реализовать на электронном таймере. Именно он возьмет на себя обязанности по включению и выключению устройства, путем автоматической электронной коммутации управления устройствами. Именно о таком таймере на микросхеме NE 555 я и расскажу.
Схема таймера на микросхеме NE555
Взгляните на рисунок. Как это может показаться банально, но микросхема NE555 именно в этой схеме работает в своем штатном режиме, то есть по прямому назначению. Хотя на самом деле может быть применяться как мультивибратор, как преобразователь аналогового сигнала в цифровой, как микросхема обеспечивающая питание нагрузки от датчика света, как генератор частоты, как модулятор для ШИМ. В общем чего только с ним не придумали за время его существования, которое уже перевалило за 45 лет. Ведь вышла микросхема впервые в далеком 1971…
Теперь все же давайте кратко еще раз пробежимся по подключению микросхемы и принципу работы схемы.
После нажатия на кнопку «reset» мы обнуляем потенциал на входе микросхемы, так как по сути заземляем вход. При этом конденсатор на 150 мКФ оказывается разряжен. Теперь в зависимости от емкости подключенной к ножке 6,7 и земле (150 мКФ), будет зависеть период задержки-выдержки таймера. Заметьте, что здесь также подключен и ряд резисторов 500 кОм и 2.2 мОм, то есть эти резисторы тоже участвуют в формировании задержки-выдержки.
Регулировать задержку можно с помощью переменного резистора 2.2 М (на схеме он постоянный, его можно заменить само собой на переменный). Также время можно менять путем замены конденсатора 150 мкФ.
Так при сопротивлении цепочки резисторов около 1 мОм, задержка будет около 5 мин. Соответственно если выкрутить резистор на максимум и сделать так, чтобы конденсатор заряжался максимально медленно, то можно достичь задержки в 10 минут. Здесь надо сказать, что при начале отсчета таймера загорается зеленый светодиод, когда же срабатывает таймер, то на выводе появляется минусовой потенциал и из-за этого зеленый светодиод гаснет, а загорается красный. То есть в зависимости от того, что вам надо, таймер на включение или выключение, вы можете воспользоваться соответствующим подключением, к красному или зеленому светодиоду. Схема простая и при правильном соединении всех элементов в настройке не нуждается.
P/S Когда я нашел в интернете эту схему, то в ней было еще соединение между выводом 2 и 4, но при таком подключении схема не работала!!! Может это косяк конкретного экземпляра, может что-то не так во мне или луне на небе в ту ночь, но потом 4 разорвал, 2 вывод подключил к 6 контакту, такое заключение было сделано исходя из других аналогичных схем в интернете и все работало!!!
В случае необходимости управления таймером силовой нагрузкой, можно использовать сигнал после резистора в 330 Ом. Эта о точка показана красным и зеленым крестиком. Используем обычный транзистор, скажем КТ815 и реле. Реле можно применить на 12 вольт. Пример такой реализации управления силовым питанием приведен в статье датчик свет, сморите ссылку выше. В этом случае можно будет выключать-включать мощную нагрузку.
Datasheet ( Даташит) на таймер NE555
В общем если вы хотите, то можете взглянуть на номинальные параметры и внутреннее устройства таймера, хотя бы в виде принципиальной схемы работы по блокам. Кстати даже в этом даташите будет приведена и схема подключения. Даташит от компании ST, это компания с именем, а значит думается о том, что характеристики здесь могут быть завышены. Если вы возьмете китайский аналог, то вполне возможно параметры будут несколько отличаться. Обратите внимание, что это микросхема может быть с индексом SA555 или SE555.
Подводя итог о таймере на микросхеме NE555
Приведенная здесь схема хотя и работает от 9 вольт, но вполне допускает питание и на 12 вольт. Это значит, что такую схему можно использовать не только для домашних проектов, но и для машины, когда схему напрямую можно будет подключить к бортовой сети автомобиля. Хотя для верности лучше поставить LM 7508 или КРЕНку на 5-9 вольт.
В этом случае такой таймер может быть применен для задержки включения камеры или ее выключения. Возможно применить таймер для «ленивых» указателей поворотов, для обогрева заднего стекла и т.д. Вариантов действительно много.
Остается лишь резюмировать, что время аналоговой техники все же проходит, ведь в данной таймере применены дорогостоящие конденсаторы, особенно это актуально для таймера со значительной задержкой, когда емкости будут большие. Это и деньги и габариты в устройстве таймера. Поэтому если вопрос будет стоять остро об объемах производства, о стабильности работы, то здесь, пожалуй, выиграет даже самый простой микроконтроллер.
Единственное препятствие, так это то, что микроконтроллеры все же надо уметь программировать и применять познание не только электрической части, соединений но и языков, способов программирования, это тоже чье то время, удобство и в конечном счете деньги.
Видео о работе таймера на микросхеме NE555
Для тех кто не любит читать, далее есть маленькое видео.