555 таймер схемы реле времени: Реле времени на таймере NE 555 своими руками

Содержание

Реле времени на таймере NE 555 своими руками

В видеоуроке канала «Обзоры посылок и самоделки от jakson» будем собирать схему реле времени на основе микросхемы таймера на NE555.  Очень простая – мало деталей, что не составит труда спаять все своими руками. При этом многим она будет полезна.

Радиодетали для реле времени

Понадобится сама микросхема, два простых резистора, конденсатор на 3 микрофарада, неполярный конденсатор на 0,01 мкф, транзистор КТ315, диод почти любой, одно реле. Напряжение питания устройства будет от 9 до 14 вольт. Купить радиодетали или готовое собранное реле времени можно в этом китайском магазине.

Схема очень простая.

Схема реле времени на 555 таймереСхема реле времени на 555 таймере

Любой ее сможет осилить, при наличии необходимых деталей. Сборка на печатной макетной плате, что получится все компактно. В итоге часть платы придется отломать. Понадобится простая кнопка без фиксатора, она будет активировать реле. Также два переменных резистора, вместо одного, который требуется в схеме, поскольку у мастера нет необходимого номинала. 2 мегаома. Последовательно два резистора по 1 мегаому. Также реле, напряжение питания 12 вольт постоянного тока, пропустить через себя может 250 вольт, 10 ампер переменного.

После сборки в итоге таким образом выглядит реле времени на базе 555 таймера.

1

Все получилось компактно. Единственное, что визуально портит вид, диод, поскольку имеет такую форму, что его невозможно впаять иначе, поскольку у него ножки намного шире, чем отверстия в плате. Все равно получилось довольно неплохо.

Проверка устройства на 555 таймере

Проверим наше реле. Индикатором работы будет светодиодная лента. Так же подсоединим мультиметр. Проверим – нажимаем на кнопку, загорелась светодиодная лента. Напряжение, которое подается на реле – 12,5 вольт. Напряжение сейчас по нулям, но почему то горят светодиоды – скорей всего неисправность реле. Оно старое, выпаяно из ненужной платы.

При изменении положения подстроечных резисторов мы можем регулировать время работы реле. Измерим максимальное и минимальное время. Оно почти сразу же выключается. И максимальное время. Прошло около 2-3 минут – вы сами видите.

Но такие показатели только в представленном случае. У вас они могут быть другие, поскольку зависит от переменного резистора, который вы будете использовать и от емкости электроконденсатора. Чем больше емкость – тем дольше будет работать ваше реле времени.

Заключение

Интересное устройство мы сегодня собрали на NE 555. Все работает отлично. Схема не очень сложная, без проблем многие ее смогут осилить. В Китае продаются некоторые аналоги подобных схем, но интересней собрать самому, так будет дешевле. Применение подобному устройству в быту сможет найти любой. Например, уличный свет. Вы вышли из дома, включили уличное освещение и через какое-то время оно само выключается, как раз, когда вы уже уйдете.

Смотрите все на видео про сборку схемы на 555 таймере.

Теория и практика применения таймера 555. Часть первая.
РадиоКот >Статьи >

Теория и практика применения таймера 555. Часть первая.

Наверное нет такого радиолюбителя (Мяу, и его кота! - Здесь и далее прим. Кота), который не использовал бы в своей практике эту замечательную микросхему. Ну а уж слышали о ней так точно все.

Её история началась в 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием "Интегральный таймер" (The IC Time Machine).
На тот момент это была единственная "таймерная" микросхема доступная массовому потребителю. Сразу после поступления в продажу микросхема завоевала бешеную популярность и среди любителей и среди профессионалов. Появилась куча статей, описаний, схем, использующих сей девайс.
За прошедшие 35 лет практически каждый уважающий себя производитель полупроводников считал свои долгом выпустить свою версию этой микросхемы, в том числе и по более современным техпроцессам. Например, компания Motorola выпускает CMOS версию MC1455. Но при всем при этом в функциональности и расположении выводов никаких различий у всех этих версий нет. Все они полные аналоги друг друга.
Наши отечественные производители тоже не остались в стороне и выпускают эту микросхему под названием КР1006ВИ1.

А вот список заморских производителей, которые выпускают таймер 555 и их коммерческие обозначения:

Производитель

Название микросхемы

ECG Philips

ECG955M

Exar

XR-555

Fairchild

NE555

Harris

HA555

Intersil

SE555/NE555

Lithic Systems

LC555

Maxim

ICM7555

Motorola

MC1455/MC1555

National

LM1455/LM555C

NTE Silvania

NTE955M

Raytheon

RM555/RC555

RCA

CA555/CA555C

Sanyo

LC7555

Texas Instruments

SN52555/SN72555

В некоторых случаях указано два названия. Это означает, что выпускается две версии микросхемы - гражданская, для коммерческого применения и военная. Военная версия отличается большей точностью, широким диапазоном рабочих температур и выпускается в металлическом или керамическом корпусе. Ну и дороже, разумеется.

Начнем с корпуса и выводов.

Микросхема выпускается в двух типах корпусов - пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда, в металлическом корпусе она все же выпускалась - сейчас остались только DIP-корпуса. Но на случай, если вам вдруг достанется такое счастье, привожу оба рисунка корпуса. Назначения выводов одинаковые в обоих корпусах. Помимо стандартных, выпускается еще две разновидности микросхем - 556 и 558. 556 - это сдвоенная версия таймера, 558 - счетверенная.

Функциональная схема таймера показана на рисунке прямо над этим предложением.
Микросхема содержит около 20 транзисторов, 15 резисторов, 2 диода. Состав и количество компонентов могут несущественно меняться в зависимости от производителя. Выходной ток может достигать 200 мА, потребляемый - на 3- 6 мА больше. Напряжение питания может изменяться от 4,5 до 18 вольт. При этом точность таймера практически не зависит от изменения напряжения питания и составляет 1% от расчетного. Дрейф составляет 0,1%/вольт, а температурный дрейф - 0,005%/С.

Теперь мы посмотрим на принципиальную схему таймера и перемоем ему кости, вернее ноги - какой вывод для чего нужен и что все это значит.

Итак, выводы (Мяу! Это он про ноги...):

1. Земля. Особо комментировать тут нечего - вывод, который подключается к минусу питания и к общему проводу схемы.

2. Запуск. Вход компаратора №2. При подаче на этот вход импульса низкого уровня (не более 1/3 Vпит) таймер запускается и на выходе устанавливается напряжение высокого уровня на время, которое определяется внешним сопротивлением R (Ra+Rb, см. функциональную схему) и конденсатором С - это так называемый режим моностабильного мультивибратора. Входной импульс может быть как прямоугольным, так и синусоидальным. Главное, чтобы по длительности он был короче, чем время заряда конденсатора С. Если же входной импульс по длительности все-таки превысит это время, то выход микросхемы будет оставаться в состоянии высокого уровня до тех пор, пока на входе не установится опять высокий уровень. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА.

3. Выход. Выходное напряжение меняется вместе с напряжением питания и равно Vпит-1,7В (высокий уровень на выходе). При низком уровне выходное напряжение равно примерно 0,25в (при напряжении питания +5в). Переключение между состояниями низкий - высокий уровень происходит приблизительно за 100 нс.

4. Сброс. При подаче на этот вывод напряжения низкого уровня (не более 0,7в) происходит сброс выхода в состояние низкого уровня не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент и чем он занимается. Reset, знаете ли, он и в Африке reset. Входное напряжение не зависит от величины напряжения питания - это TTL-совместимый вход. Для предотвращения случайных сбросов этот вывод настоятельно рекомендуется подключить к плюсу питания, пока в нем нет необходимости.

5. Контроль. Этот вывод позволяет получить доступ к опорному напряжению компаратора №1, которое равно 2/3Vпит. Обычно, этот вывод не используется. Однако его использование может весьма существенно расширить возможности управления таймером. Все дело в том, что подачей напряжения на этот вывод можно управлять длительностью выходных импульсов таймера и таким образом, забить на RC времязадающую цепочку. Подаваемое напряжение на этот вход в режиме моностабильного мультивибратора может составлять от 45% до 90% напряжения питания. А в режиме мультивибратора от 1,7в до напряжения питания. При этом мы получаем ЧМ (FM) модулированный сигнал на выходе. Если же этот вывод таки не используется, то его рекомендуется подключить к общему проводу через конденсатор 0,01мкФ (10нФ) для уменьшения уровня помех и всяких других неприятностей.

6. Останов. Этот вывод является одним из входов компаратора №1. Он используется как эдакий антипод вывода 2. То есть используется для остановки таймера и приведения выхода в состояние (Мяу! Тихой паники?!) низкого уровня. При подаче импульса высокого уровня (не менее 2/3 напряжения питания), таймер останавливается, и выход сбрасывается в состояние низкого уровня. Так же как и на вывод 2, на этот вывод можно подавать как прямоугольные импульсы, так и синусоидальные.

7. Разряд. Этот вывод подсоединен к коллектору транзистора Т6, эмиттер которого соединен с землей. Таким образом, при открытом транзисторе конденсатор С разряжается через переход коллектор-эмиттер и остается в разряженном состоянии пока не закроется транзистор. Транзистор открыт, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда выход активен, то есть на нем высокий уровень. Этот вывод может также применяться как вспомогательный выход. Нагрузочная способность его примерно такая же, как и у обычного выхода таймера.

8. Плюс питания. Как и в случае с выводом 1 особо ничего не скажешь. Напряжение питания таймера может находиться в пределах 4,5-16 вольт. У военных версий микросхемы верхний диапазон находится на уровне 18 вольт.

Впитали? Едем дальше.
Большинство таймеров нуждаются во времязадающей цепочке, обычно состоящей из резистора и конденсатора. Таймер 555 не исключение. Давайте посмотрим на диаграмму работы микросхемы.

Итак, предположим, что мы подали питание на микросхему. Вход находится в состоянии высокого уровня, на выходе - низкий уровень, конденсатор С разряжен. Все спокойно, все спят. И тут БАХ - мы подаем серию прямоугольных импульсов на вход таймера. Что происходит?
Первый же импульс низкого уровня переключает выход таймера в состояние высокого уровня. Транзистор Т6 закрывается и конденсатор начинает заряжаться через резистор R. Все то время пока конденсатор заряжается, выход таймера остается во включенном состоянии - на нем сохраняется высокий уровень напряжения. Как только конденсатор зарядится до 2/3 напряжения питания, выход микросхемы выключается и на нем появляется низкий уровень. Транзистор T6 открывается и конденсатор С разряжается.

Однако есть два нюанса, которые показаны на графике пунктирными линиями.
Первый - если после окончания заряда конденсатора на входе сохраняется низкий уровень напряжения - в таком случае выход остается активным - на нем сохраняется высокий уровень до тех пор, пока на входе не появится высокий уровень. Второй - если мы активируем вход Сброс напряжением низкого уровня. В этом случае выход сразу же выключится, не смотря на то, что конденсатор все еще заряжается.
Так, лирическую часть закончили - перейдем к суровым цифрам и расчетам. Как же нам определить время, на которое будет включаться таймер и номиналы RC цепочки, необходимые для задания этого времени? Время, за которое конденсатор заряжается до 63,2% (2/3) напряжения питания называется временной константой, обозначим её буковкой t. Вычисляется это время потрясающей по своей сложности формулой. Вот она: t = R*C, где R - сопротивление резистора в МегаОм-ах, С - емкость конденсатора в микроФарад-ах. Время получается в секундах.

К формуле мы еще вернемся, когда будем подробно рассматривать режимы работы таймера. А сейчас пока посмотрим на простенький тестер для этой микросхемы, который запросто скажет вам - работает ваш экземпляр таймера или нет.

Если после включения питания мигают оба светодиода - значит все хорошо и микросхема во вполне рабочем состоянии. Если же хотя бы один из диодов не горит или наоборот - горит постоянно, значит такую микросхемы можно спустить в унитаз с чистой совестью или вернуть назад продавцу, если вы её только что купили. Напряжение питания - 9 вольт. Например, от батареи "Крона".

Теперь рассмотрим режимы работы этой микросхемы.
Собственно говоря, режимов у нее две штуки. Первый - моностабильный мультивибратор. Моностабильный - потому что стабильное состояние у такого мультивибратора одно - выключен. А во включенное состояние мы его переводим временно, подав на вход таймера какой-либо сигнал. Как уже отмечалось выше, время, на которое мультивибратор переходит в активное состояние, определяется RC цепочкой. Эти свойства могут быть использованы в самых разнообразных схемах. Для запуска чего-либо на определенное время или наоборот - для формирования паузы на заданное время.

Второй режим - это генератор импульсов. Микросхема может выдавать последовательность прямоугольных импульсов, параметры которых определяются все той же RC цепочкой. (Мяу! Хочу цепочку. На хвост. Ну или браслетик. Антистатический.)
Все-таки Кот у нас - зануда.
Начнем сначала, то есть с первого режима.

Схема включения микросхемы показана на рисунке. RC цепочка включена между плюсом и минусом питания. К соединению резистора и конденсатора подключен вывод 6 - Останов. Это вход компаратора №1. Сюда же подключен вывод 7 - Разряд. Входной импульс подается на вывод 2 - Запуск. Это вход компаратора №2. Совершенно простецкая схема - один резистор и один конденсатор - куда уж проще? Для повышения помехоустойчивости можно подключить вывод 5 на общий провод через конденсатор емкостью 10нФ.
Итак, в исходном состоянии, на выходе таймера низкий уровень - около нуля вольт, конденсатор разряжен и заряжаться не хочет, поскольку открыт транзистор Т6. Это состояние стабильное, оно может продолжаться неопределенно долгое время. При поступлении на вход импульса низкого уровня, срабатывает компаратор №2 и переключает внутренний триггер таймера. В результате на выходе устанавливается высокий уровень напряжения. Транзистор Т6 закрывается и начинает заряжаться конденсатор С через резистор R. Все то время, пока он заряжается, на выходе таймера сохраняется высокий уровень. Таймер не реагирует ни на какие внешние раздражители, буде они поступают на вывод 2. То есть, после срабатывания таймера от первого импульса дальнейшие импульсы не оказывают никакого действия на состояние таймера - это очень важно. Так, что там у нас происходит то? А, да - заряжается конденсатор. Когда он зарядится до напряжения 2/3Vпит, сработает компаратор №1 и в свою очередь переключит внутренний триггер. В результате на выходе установится низкий уровень напряжения, и схема вернется в свое исходное, стабильное состояние. Транзистор Т6 откроется и разрядит конденсатор С.

Время, на которое таймер, так сказать "выходит из себя", может быть от одной миллисекунды до сотен секунд.
Считается оно так: T=1.1*R*C
Теоретически, пределов по длительности импульсов нет - как по минимальной длительности, так и по максимальной. Однако, есть некоторые практические ограничения, которые обойти можно, но сначала стоит задуматься - нужно ли это делать и не проще ли выбрать другое схемное решение.
Так, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С - 95пФ. Можно ли меньше? В принципе - да. Но при этом, если еще уменьшить сопротивление резистора - схема начнет трескать слишком много электричества. Если уменьшить емкость С, то всякие паразитные емкости и помехи могут существенно повлиять на работу схемы.
С другой стороны, максимальное значение резистора примерно равно 15Мом. Здесь ограничение накладывает ток, потребляемый входом Останов (около 120нА) и ток утечки конденсатора С. Таким образом, при слишком большом значении резистора таймер просто никогда не выключится, если сумма токов утечки конденсатора и тока входа превысит 120 нА.
Ну а что касается максимальной емкости конденсатора, то дело не столько в самой емкости, сколько в токе утечки. Понятно, что чем больше емкость, тем больше ток утечки и тем хуже будет точность таймера. Поэтому, если таймер будет использоваться для больших временных интервалов, то лучше пользоваться конденсаторами с малыми токами утечки - например, танталовыми.

Перейдем ко второму режиму.

В эту схему добавлен еще один резистор. Входы обоих компараторов соединены и подключены к соединению резистора R2 и конденсатора. Вывод 7 включен между резисторами. Конденсатор заряжается через резисторы R1 и R2.
Теперь посмотрим, что же произойдет, когда мы подадим питание на схему. В исходном состоянии конденсатор разряжен и на входах обоих компараторов низкий уровень напряжения, близкий к нулю. Компаратор №2 переключает внутренний триггер и устанавливает на выходе таймера высокий уровень. Транзистор Т6 закрывается и конденсатор начинает заряжаться через резисторы R1 и R2.

Когда напряжение на конденсаторе достигает 2/3 напряжения питания, компаратор №1 в свою очередь переключает триггер и выключает выход таймер - напряжение на выходе становится близким к нулю. Транзистор Т6 открывается и конденсатор начинает разряжаться через резистор R2. Как только напряжение на конденсаторе опустится до 1/3 напряжения питания, компаратор №2 опять переключит триггер и на выходе микросхемы снова появится высокий уровень. Транзистор Т6 закроется и конденсатор снова начнет заряжаться... фууу, чет у меня голова закружилась уже.
Короче говоря, в результате всего этого шаманства, на выходе мы получаем последовательность прямоугольных импульсов. Частота импульсов, как вы вероятно уже догадались, зависит от величин C, R1 и R2. Определяется она по формуле:

Значения R1 и R2 подставляются в Омах, C - в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буковкой t. Оно складывается из длительности самого импульса - t1 и промежутком между импульсами - t2. t = t1+t2.
Частота и период - понятия обратные друг другу и зависимость между ними следующая:
f = 1/t.
t1 и t2 разумеется тоже можно и нужно посчитать. Вот так:
t1 = 0.693(R1+R2)C;
t2 = 0.693R2C;

Ну, с теоретической частью вроде бы покончили. В следующей части рассмотрим конкретные примеры включения таймера 555 в различных схемах и для самого разнообразного использования.
Если у вас еще остались вопросы - их можно задать тут.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

datasheet на русском, описание и схема включения

Каждый радиолюбитель не раз встречался с микросхемой NE555. Этот маленький восьминогий таймер завоевал колоссальную популярность за функциональность, практичность и простоту использования. На 555 таймере можно собрать схемы самого различного уровня сложности: от простого триггера Шмитта, с обвеской всего в пару элементов, до многоступенчатого кодового замка с применением большого количества дополнительных компонентов.

В данной статье детально ознакомимся с микросхемой NE555, которая, несмотря на свой солидный возраст, по-прежнему остается востребована. Стоит отметить, что в первую очередь данная востребованность обусловлена применением ИМС в схемотехнике с использованием светодиодов.

Описание и область применения

NE555 является разработкой американской компании Signetics, специалисты которой в условиях экономического кризиса не сдались и смогли воплотить в жизнь труды Ганса Камензинда. Именно он в 1970 году сумел доказать важность своего изобретения, которое на тот момент не имело аналогов. ИМС NE555 имела высокую плотность монтажа при низкой себестоимости, чем заслужила особый статус.

Впоследствии её стали копировать конкурирующие производители из разных стран мира. Так появилась отечественная КР1006ВИ1, которая так и осталась уникальной в данном семействе. Дело в том, что в КР1006ВИ1 вход останова (6) имеет приоритет над входом запуска (2). В импортных аналогах других фирм такая особенность отсутствует. Данный факт следует учитывать при разработке схем с активным использованием двух входов.

Однако в большинстве случаев приоритеты не влияют на работу устройства. С целью снижения мощности потребления, ещё в 70-х годах прошлого века был налажен выпуск таймера КМОП-серии. В России микросхема на полевых транзисторах получила название КР1441ВИ1.

Наибольшее применение 555 таймер нашёл в построении схем генераторов и реле времени с возможностью задержки от микросекунд до нескольких часов. В более сложных устройствах он выполняет функции по исключению дребезга контактов, ШИМ, восстановлению цифрового сигнала и так далее.

Особенности и недостатки

Особенностью таймера является внутренний делитель напряжения, который задаёт фиксированный верхний и нижний порог срабатывания для двух компараторов. Ввиду того что делитель напряжения нельзя исключить, а пороговым напряжением нельзя управлять, область применения NE555 сужается.

Таймер на биполярных транзисторах имеет один существенный недостаток, связанный с переходом выходного каскада из одного состояния в противоположное. Каждое переключение сопровождается паразитным сквозным током, который в пике может достигать 400 мА, увеличивая тепловые потери. Решение проблемы заключается в установке полярного конденсатора ёмкостью до 0,1 мкФ между выводом управления (5) и общим проводом. Благодаря ему, повышается стабильность при запуске и надёжность всего устройства. Кроме того, для повышения помехоустойчивости цепь питания дополняют неполярным конденсатором 1 мкФ.

Таймеры, собранные на КМОП-транзисторах, лишены перечисленных недостатков и не нуждаются в монтаже внешних конденсаторов.

Основные параметры ИМС серии 555

Внутреннее устройство NE555 включает в себя пять функциональных узлов, которые можно видеть на логической диаграмме. внутреннее устройствоНа входе расположен резистивный делитель напряжения, который формирует два опорных напряжения для прецизионных компараторов. Выходные контакты компараторов поступают на следующий блок – RS-триггер с внешним выводом для сброса, а затем на усилитель мощности. Последним узлом является транзистор с открытым коллектором, который может выполнять несколько функций, в зависимости от поставленной задачи.

Рекомендуемое напряжение питания для ИМС типа NA, NE, SA лежит в интервале от 4,5 до 16 вольт, а для SE может достигать 18В. При этом ток потребления при минимальном Uпит равен 2–5 мА, при максимальном Uпит – 10–15 мА. Некоторые ИМС 555 КМОП-серии потребляют не более 1 мА. Наибольший выходной ток импортной микросхемы может достигать значения в 200 мА. Для КР1006ВИ1 он не выше 100 мА.

Качество сборки и производитель сильно влияют на условия эксплуатации таймера. Например, диапазон рабочих температур NE555 составляет от 0 до 70°C, а SE555 от -55 до +125°C, что важно знать при конструировании устройств для работы в открытой окружающей среде. Более детально ознакомиться с электрическими параметрами, узнать типовые значения напряжения и тока на входах CONT, RESET, THRES, и TRIG можно в datasheet на ИМС серии XX555.

Расположение и назначение выводов

выводыNE555 и её аналоги преимущественно выпускаются в восьмивыводном корпусе типа PDIP8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное. Условное графическое обозначение таймера представляет собой прямоугольник с надписью G1 (для генератора одиночных импульсов) и GN (для мультивибраторов).

  1. Общий (GND). Первый вывод относительно ключа. Подключается к минусу питания устройства.
  2. Запуск (TRIG). Подача импульса низкого уровня на вход второго компаратора приводит к запуску и появлению на выходе сигнала высокого уровня, длительность которого зависит от номинала внешних элементов R и С. О возможных вариациях входного сигнала написано в разделе «Одновибратор».
  3. Выход (OUT). Высокий уровень выходного сигнала равен (Uпит-1,5В), а низкий – около 0,25В. Переключение занимает около 0,1 мкс.
  4. Сброс (RESET). Данный вход имеет наивысший приоритет и способен управлять работой таймера независимо от напряжения на остальных выводах. Для разрешения запуска необходимо, чтобы на нём присутствовал потенциал более 0,7 вольт. По этой причине его через резистор соединяют с питанием схемы. Появление импульса менее 0,7 вольт запрещает работу NE555.
  5. Контроль (CTRL). Как видно из внутреннего устройства ИМС он напрямую соединен с делителем напряжения и в отсутствие внешнего воздействия выдаёт 2/3 Uпит. Подавая на CTRL управляющий сигнал, можно получить на выходе модулированный сигнал. В простых схемах он подключается к внешнему конденсатору.
  6. Останов (THR). Является входом первого компаратора, появление на котором напряжения более 2/3Uпит останавливает работу триггера и переводит выход таймера в низкий уровень. При этом на выводе 2 должен отсутствовать запускающий сигнал, так как TRIG имеет приоритет перед THR (кроме КР1006ВИ1).
  7. Разряд (DIS). Соединен напрямую с внутренним транзистором, который включен по схеме с общим коллектором. Обычно к переходу коллектор-эмиттер подключают времязадающий конденсатор, который разряжается, пока транзистор находится в открытом состоянии. Реже используется для наращивания нагрузочной способности таймера.
  8. Питание (VCC). Подключается к плюсу источника питания 4,5–16В.

Режимы работы NE555

Таймер 555 серии работает в одном из трёх режимов, рассмотрим их более детально на примере микросхемы NE555.

Одновибратор

одновибраторПринципиальная электрическая схема одновибратора приведена на рисунке. Для формирования одиночных импульсов, кроме микросхемы NE555, понадобится сопротивление и полярный конденсатор. Схема работает следующим образом. На вход таймера (2) подают одиночный импульс низкого уровня, который приводит к переключению микросхемы и появлению на выходе (3) высокого уровня сигнала. Продолжительность сигнала рассчитывается в секундах по формуле:

t=1,1*R*C.

По истечении заданного времени (t) на выходе формируется сигнал низкого уровня (исходное состояние). По умолчанию вывод 4 объединен с выводом 8, то есть имеет высокий потенциал.

Во время разработки схем нужно учесть 2 нюанса:

  1. Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
  2. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после основного, не повлияет на работу таймера, пока не истечет время t.

На работу генератора одиночных импульсов можно влиять извне двумя способами:

  • подать на Reset сигнал низкого уровня, который переведёт таймер в исходное состояние;
  • пока на вход 2 поступает сигнал низкого уровня, на выходе будет оставаться высокий потенциал.

Таким образом, с помощью одиночных сигналов на входе и параметров времязадающей цепочки можно получать на выходе импульсы прямоугольной формы с чётко заданной длительностью.

Мультивибратор

мультивибраторМультивибратор представляет собой генератор периодических импульсов прямоугольной формы с заданной амплитудой, длительностью или частотой, в зависимости от поставленной задачи. Его отличие от одновибратора состоит в отсутствии внешнего возмущающего воздействия для нормального функционирования устройства. Принципиальная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке.

В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R1, R2 и конденсатор С1. Время импульса (t1), время паузы(t2), период (T) и частоту (f) рассчитывают по нижеприведенным формулам: формулыИз данных формул несложно заметить, что время паузы не сможет превысить время импульса, то есть достичь скважности (S=T/t1) более 2 единиц не удастся. Для решения проблемы в схему добавляют диод, катод которого соединяют с выводом 6, а анод с выводом 7.

В datasheet на микросхемы часто оперируют величиной, обратной скважности – Duty cycle (D=1/S), которую отображают в процентах.

Схема работает следующим образом. В момент подачи питания конденсатор С1 разряжен, что переводит выход таймера в состояние высокого уровня. Затем С1 начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 UПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе появляется низкий уровень сигнала. Начинается процесс разряда конденсатора (t1), который продолжается до нижнего порогового значения 1/3 UПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера устанавливается высокий уровень сигнала. В результате схема переходит в автоколебательный режим.

Прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером

Внутри таймера NE555 встроен двухпопроговый компаратор и RS-триггер, что позволяет реализовывать прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение делится компаратором на три части, при достижении каждой из которых происходит очередное переключение. При этом величина гистерезиса (обратного переключения) равна 1/3 UПИТ. Возможность применения NE555 в качестве прецизионного триггера востребована в построении систем автоматического регулирования.

3 наиболее популярные схемы на основе NE555

Одновибратор

схема одновибратораПрактический вариант схемы одновибратора на TTL NE555 приведен на рисунке. Схема питается однополярным напряжением от 5 до 15В. Времязадающими элементами здесь являются: резистор R1 – 200кОм-0,125Вт и электролитический конденсатор С1 – 4,7мкФ-16В. R2 поддерживает на входе высокий потенциал, пока некоторое внешнее устройство не сбросит его до низкого уровня (например, транзисторный ключ). Конденсатор С2 защищает схему от сквозных токов в моменты переключения.

Активизация одновибратора происходит в момент кратковременного замыкания на землю входного контакта. При этом на выходе формируется высокий уровень длительностью:

t=1,1*R1*C1=1,1*200000*0,0000047=1,03 c.

Таким образом, данная схема формирует задержку выходного сигнала относительно входного на 1 секунду.

Мигание светодиодом на мультивибраторе

Отталкиваясь от рассмотренной выше схемы мультивибратора можно собрать простую светодиодную мигалку. Для этого к выходу таймера последовательно с резистором подключают светодиод. Номинал резистора находят по формуле:

R=(UВЫХ-ULED)/ILED,

UВЫХ – амплитудное значение напряжения на выводе 3 таймера.

Количество подключаемых светодиодов зависит от типа применяемой микросхемы NE555, её нагрузочной способности (КМОП или ТТЛ). Если необходимо мигать светодиодом мощностью более 0,5 Вт, то схему дополняют транзистором, нагрузкой которого станет светодиод.

Реле времени

Схема регулируемого таймера (электронное реле времени) показана на рисунке. реле времениС её помощью можно вручную задавать длительность выходного сигнала от 1 до 25 секунд. Для этого последовательно с постоянным резистором в 10 кОм устанавливают переменный номиналом в 250 кОм. Ёмкость времязадающего конденсатора увеличивают до 100 мкФ.

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии на выводе 2 присутствует высокий уровень (от источника питания), а на выводе 3 низкий уровень. Транзисторы VT1, VT2 закрыты. В момент подачи на базу VT1 положительного импульса по цепи (Vcc-R2-коллектор-эмиттер-общий провод) протекает ток. VT1 открывается и переводит NE555 в режим отсчета времени. Одновременно на выходе ИМС появляется положительный импульс, который открывает VT2. В результате ток эмиттера VT2 приводит к срабатыванию реле. Пользователь может в любой момент прервать выполнение задачи, кратковременно закоротив RESET на землю.

Транзисторы SS8050, приведенные на схеме, можно заменить на КТ3102.

Рассмотреть все популярные схемы на основе NE555 в одной статье невозможно. Для этого существуют целые сборники, в которых собраны практические наработки за всё время существования таймера. Надеемся, что приведенная информация послужит ориентиром во время сборки схем, в том числе нагрузкой которых служат светодиоды.

об устройстве и сборка своими руками

Один из наиболее часто используемых компонентов электроники – таймер-генератор. Современный формат выпуска его конструкций организован в виде специализированных сборок, применяемых в миллионах различных устройств. Наиболее распространенный таймер такого типа, или, с другим названием, – реле времени, 555 серия микросхем, впервые выпущенная и разработанная компанией Signetic в 1971 году.

За неимением конкуренции на тот период, она получила очень высокое признание и распространение в схемах электрических приборов. Характеристики и выдаваемый сигнал серии таймеров NE555 (изначальное название) позволил применять их при разработке генераторов, модуляторов, систем задержки, различных фильтров, преобразователей напряжения. С развитием цифровой техники, микросхема не потеряла свою актуальность и применяется уже в качестве ее элемента.

Основная задача таймера 555 – создавать одиночные или множественные импульсы с точным разграничением временных интервалов между ними. Внешний вид микросхемы NE555

Особенности и характеристики

Простой генератор импульсов на основе 555

Наиболее известная особенность 555 серии микросхем, снижающей количество областей их применения – внутренний делитель напряжения. Он задает фиксированный уровень порога срабатывания обоих компараторов устройства, сменить который невозможно.

Питание таймера 555 серии осуществляется напряжением от 4,5 до 16 вольт. Ток потребления непосредственно зависит от этого параметра и составляет от 2 до 15 мА. Характеристики выходного сигнала отличаются у различных производителей. В основном, его ток не превышает 200 мА.

Температурные режимы также зависят от сборки. Обычные NE555 рассчитаны на эксплуатацию в промежутке от 0 до 70°С. Военные варианты таймера (исторически обозначенные серией SE) допускают более широкий диапазон – от -55 до 125°С.

В период активности таймера на выходе присутствует напряжение, оно равно приходящему на шине питания за вычетом 1,75В. В остальных случаях на этом контакте 0,25В, при общем напряжении +5В. Терминология описывает эти состояния, как высокий и низкий уровень сигнала.

Запуск таймера к генерации производится импульсным сигналом 1/3 вольт от питания устройства. Форма его любая – синусная или прямоугольная. Элементы схемы, определяющие временные параметры срабатывания

Время срабатывания изменения состояния устанавливается характеристиками внешнего конденсатора между контактом разряда и землей, а также сопротивлением двух резисторов. Первый расположен на шине питания и соединяет ее с входом останова работы микросхемы. Второй находится на линии между предыдущим и контактом разряда, но до описанной ранее емкости.

Достоинства и недостатки

Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.

Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом. Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство

Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.

Режимы работы устройства

Основные режимы использования микросхемы 555 серии – одновибратор, мультивибратор и триггер Шмитта.

Первый применяется для создания единовременного сигнала заданной длительности при подаче входного напряжения на стартовый контакт чипа.

Второй – для генерации множества автоколебательных импульсов прямоугольной формы.

Третий, благодаря эффекту памяти предыдущего сигнала и трех вариантов исходящих согласно внутренней логики, в системах задержки и цифровых устройствах.

Одновибратор

В этой схеме, при подаче сигнала любой формы на второй вход 555 серии, будет генерироваться импульс на третьем ее выходе. Его длительность зависит от характеристик сопротивления R и емкости C. Вычислить необходимое время действия исходящего сигнала можно по формуле t=1,1*C*R. Схема одновибратора

Мультивибратор

В отличие от предыдущей схемы, мультивибратору для начала постоянной генерации не нужна подача внешнего сигнала. Достаточно только произвести подключение питания. На выходе импульсы прямоугольной формы с изменением состояния в течение t2 и с периодом действия t1.

Их время рассчитываться от параметров R1 и R2 по формулам:

Период и частота:


Чтобы достичь времени импульса большего, чем время паузы, используют диод, соединяющий катодом 7 контакт микросхемы (разряд), с 6 (останов) через свой анод.

Мультивибратор

Прецизионный триггер Шмитта

Функциональность в рамках инвертирующего прецизионного переключателя в 555 серии обеспечивается наличием двух порогового компаратора и RS — триггера. Напряжение на входе разделяется на три части, при достижении пороговых значений которых и изменяется состояние выдачи сигнала устройством.

Разграничение делается по полярности, причем для переключения достаточно 1/3 общего вольтажа питания любого из полюсов. На выходе, при получении порогового сигнала на входе, возникает импульс, инвертированный полярно относительно изначального. Его уровень постоянен и длится он ровно то время, которое действует инициирующий импульс.

Проще говоря, триггер Шмитта — это инвертирующий одновибратор с памятью полярности предыдущего сигнала.

Используется подобная схема в системах, где требуется избавление от излишнего шума и приведение его последовательностей к необходимым пороговым значениям. Схема триггера Шмитта с графиком выравниваемых уровней сигнала

Область применения НЕ555

Возможности микросхемы дают широкий спектр техники, в которой она используется. Мультивибраторы на 555 серии встречаются практически во всех схемах генерации сигналов.

Примером служат различные звуковые и световые оповещающие устройства, детекторы металла, освещенности, влажности или касания. Таймер, заложенный в микросхему, позволяет создавать реле времени, для контроля работы различного оборудования по определенным человеком периодам.

Варианты исполнения в виде триггера Шмитта применяются как фильтрующие преобразователи зашумленных сигналов, для придания им правильной прямоугольной формы. Актуальность подобные схемы имеют и в цифровой технике, в которой используются только два вида импульсов – его наличие и отсутствие.

Отечественные и зарубежные производители

Микросхема-таймер 555 серии настолько популярна, что ее аналоги изготавливаются мощностями практически всех известных брендов микроэлектронной промышленности. Причем территориально расположенных не только в США, но и других странах мира. Среди них: Texas Instrument, Sanyo, RCA, Raytheon, NTE Silvania, National, Motorola, Maxim, Lithic Systems, Intersil, Harris, Fairchild, Exar ECG Phillips и множество других.

Зачастую номер серии от конкурентов содержит отсылку к оригинальной NE555. Встречается маркировки NE555N, НЕ555Р или им подобные. Российская КР1006ВИ1

Производится таймер и в России, с маркировкой микросхемы КР1006ВИ1 с биполярными транзисторами и КР1441ВИ1 по КМОП технологии. Национальный вариант немного отличается от классического 555 серии – в нем вход остановки обладает большим приоритетом, чем сигнал запуска.

Как сделать реле времени 555 своими руками

Одним из вариантов ознакомления с таймером 555 серии будет изготовление своими руками реле времени. Схема достаточно проста, считается классической и доступна к повторению специалистом любого уровня. Схема таймера отключения

Запуск производится нажатием тумблера SB1. Длительность подстраивается резистором R2. На представленной схеме среднее время работы находится в пределах 6 секунд. Для его увеличения, без изменения характеристик R2 повышают емкость C1.

Если требуется суточный цикл работы, то понадобится конденсатор на 1600 мкФ. Если устройство будет применяться в условиях, близких к реальности, – количество фарад меняют на более подходящее к нужному времени работы. Расчет производится согласно формуле: T=C1*R2, где C1 емкость соответствующего конденсатора на схеме, R2 среднее сопротивление мегаом подстроечного резистора.

Более точная калибровка времени действия будет устанавливаться в процессе использования переменным резистором R2.

Немного о нумерации используемых контактов микросхемы 555 серии, то есть ее распиновка:

  1. «Земля» (GND) – минус питания.
  2. «Запуск» (Trigger) – на контакт поступает импульс, начинающий работу таймера. Инициируется нажатием тумблера.
  3. «Выход» (Output) – пока таймер активен, на контакте генерируется исходящий сигнал. Его вольтаж равный Vпитания-1,7В, через ограничивающий резистор R3 позволяет открыть базу транзистора VT1. В свою очередь, полупроводниковый усилитель начинает пропускать напряжение на пусковое реле К1, которое уже коммутирует ток к потребителю. Диод VD1 в схеме предотвращает бросок паразитных токов в моменты активации.
  4. «Сброс» (Reset) – при подаче отрицательного сигнала таймер переводится в 0 и останавливается. Чтобы такого не произошло, в схеме сделан подвод положительного полюса питания через сопротивление к этому контакту.
  5. «Контроль» (Control Voltage) – для такого простого устройства, этот вход микросхемы соединяется массой через емкость. Подобная конструкция повышает помехоустойчивость всей сборки.
  6. «Остановка» (Threshold) – в схеме контакт просто присоединен к положительному полюсу питания. В более сложных системах, кратковременное его замыкание на минус остановит работу таймера.
  7. «Разряд» (Discharge) – контакт предназначен для соединения 555 микросхемы с задающей временный интервал емкостью.
  8. «Питание» (VCC) – плюс напряжения схемы.

Реле времени своими руками 2 (на 555).

Реле времени на транзисторе рассматриваемое в статье реле времени своими руками просто в изготовлении но обладает многими недостатками например: небольшие задержки, необходимость сброса энергии конденсатора для следующего запуска, сложность расчёта длительности задержки. Хорошее реле времени можно сделать на микросхеме NE555 (или LM555 (вместо LM или NE могут быть другие буквы)).

Рисунок 1 - Реле времени

 Или в таком виде:

Рисунок 2 - Реле времени

Но собирать реле времени нужно используя схему:

Рисунок 3 - Реле времени с защитой (R4) от "выкручивания" переменного резистора в крайнее положение


Элементы R2 (и R4 если он есть) и C1 задают время задержки. Нажатие кнопки SB1 приводит к замыканию контактов K1.1 и после некоторого времени (задержки) они размыкаются, далее можно снова нажать на кнопку SB1. Длительность задержки рассчитывается по формуле:
В этой формуле нужно добавить умножение на R4 если этот резистор есть.
Такое реле годится для множества видов нагрузок и источников питания.
Кнопка м.б. например такой:
Транзисторы любые которые могут включать реле.
Резистор R2 выбирается в зависимости от требуемых задержек.
R2 может быть таким:
Для удобства, к резистору можно приделать шкалу задержек. Также последовательно этому резистору желательно поставить постоянный резистор (R4 на схеме на рисунке 3) для защиты от "выкручивания" переменного резистора в крайние положения.
Или таким:
Конденсатор C2:
Схема может работать от источника питания с сетевым трансформатором, диодным мостом, конденсаторами и без параметрического стабилизатора напряжения.
Элементы можно припаять на плату.
Проверка работы реле времени:

Для расчёта задержки можно воспользоваться программой:

Усовершенствованная помехоустойчивая схема без транзистора:

Подробнее про усовершенствованную схему можно прочитать на странице http://electe.blogspot.ru/2016/03/555.html".

5 штук таймеров 555 http://ali.pub/4xhmj
50штук таймеров 555 http://ali.pub/v5x9t
КАРТА БЛОГА (содержание)

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% / oС, дрейф от напряжения питания — менее 0,1% / Вольт), ну и конечно же, самое главное, — широчайшие возможности применения.

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-U0)*(1-e-t/RC) ( формула 1 )

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.

схемы (микросхемы) на ne555, интегральный таймер

Современный рынок насыщен разнообразными устройствами, позволяющими реализовать практически любые потребности пользователей. При этом не возникает необходимости вникать в устройство используемого гаджета, и тем более, изучать принцип работы компонентов, из которых он изготовлен. Все давно привыкли к тому, что электрические часы, будильники, таймеры, кодовые замки  включаются и выключаются путем легкого прикосновения к сенсорной кнопке и исправно выполняют свои функции без участия потребителя.

В основу работы всех этих устройств положена микросхема NE555, которая была разработана почти 50 лет назад и до сих пор не утратила своей актуальности при создании электронных устройств, в основу действия которых положен триггер Шмидта, позволяющий управлять сигналами «включено» — «выключено» в самых различных вариациях.

Таймер 555

Описание

Созданию микросхемы NE555, реализованному в 1970 году специалистами компании Signetics (США), предшествовали теоретические разработки Ганса Камензинда, который сумел доказать важность, не имевшего на тот момент времени аналогов, изобретения. Таймер NE555 явился первой и единственной «таймерной» микросхемой, доступной рядовым потребителям, которая позволяла собирать миниатюрные и недорогие устройства за счет плотной компановки элементов в кристалле микросхемы.

Основные параметры ИМС серии 555

Микросхема NE 555 состоит из пяти функциональных узлов:

  • делителя напряжения;
  • двух прецизионных компараторов;
  • триггера;
  • транзистора с открытым коллектором на выходе

РИСУНОК 1

Устройство микросхемы NE 555

Таймер 555

Параметры работы микросхемы во многом определяются качеством сборки аналогов. Для таймера NE 555 диапазон рабочих температур составляет: 0° — 70° С, а для SE 555 он шире: от -55°С до +125°С.

Существенное влияние на точность работы схемы NE555оказывает вариант исполнения: гражданский или «военный». У последнего выше точность и продолжительнее ресурс работы. Корпус выполнен из керамики или металла.

Питание микросхем

Рекомендуемый интервал питания микросхем 555 и их аналогов лежит в интервале 4,5 V  — 16V. Для микросхемы с индексом SE может достигать 18V.

Потребляемый ток в норме составляет 2-5 мА, при пиковых значениях: 10-15 мА.

Выходной ток у китайских аналогов и отечественной микросхемы КР1006ВИ1 составляет не более 100 мА. У оригинальных импортных микросхем NE/SE 555 он около 200 мА.

Преимущества и недостатки микросхемы

У микросхемы 555 «таймерного» типа существует множество преимуществ. Именно поэтому она популярна столь долгое время.

Внутренний делитель задает верхний и нижний порог срабатывания для двух встроенных компараторов. Это одновременно является достоинством, та как не требуется вводить дополнительные элементы, одновременно это и недостаток: пороговым напряжением микросхемы нельзя управлять.

Кроме этого в процессе эксплуатации выявился и еще один недостаток: при каждом переключении возникает паразитный сквозной ток, достигающий в пиковых значениях силы в 400 мА. За счет этого увеличиваются тепловые потери. Микросхема нагревается.

Как избавиться от недостатков

Решение проблемы давно найдено. Оно заключается в установке между проводом вывода управления и общим проводом полярного конденсатора небольшой емкости (до 0,1 мкФ). Этот конденсатор стабилизирует работу микросхемы при запуске.

Помехоустойчивость работы микросхемы достигается установкой в цепь питания неполярного конденсатора емкостью 1 мкФ. Вариации микросхемы NE 555, собранные на КМОП-транзисторах, не несут в себе указанных недостатков. Для их стабильной работы нет необходимости устанавливать внешние конденсаторы.

Отечественные аналоги

К концу 70-х годов прошлого века в СССР была «разработана» собственная микросхема «таймерного» типа, получившая наименование КР1441ВИ1. В отличие от американской, в ней были использованы полевые транзисторы. Поскольку новых разработок в США не появлялось, и копировать было не с чего, то  КР1441ВИ1 так и осталась единственной и уникальной.

Особенностью советской/российской разработки является приоритет останова над входом запуска.

Области применения

Сложно найти направления в развитии электроприборов, в которой бы не нашел применение  таймер NE/SE 555. На нем успешно конструируют платы генераторов и реле времени, с возможностью управления интервалом от микросекунд до нескольких часов, используют при создании датчиков освещенности и контроля уровня жидкости, охранной сигнализации и кодовых замков.

Сигнализатор темноты

С устройствами, включающимися или выключающимися при изменении силы светового потока (освещенности), каждый вольно или невольно сталкивается каждый день:

  • на улицах с помощью таких устройств включаются фонари освещения;
  • в подъездах – дежурное освещение лестничных площадок;
  • в квартирах — различные устройства имеющий суточный ритм работы.

Принцип действия устройства, реагирующего на изменение освещенности, основан на том, что при изменении сопротивления фоторезистора, на входе NE555 меняется потенциал. Это влечет изменение напряжения на выходе и включает реле.

РИСУНОК 2

Принципиальная схема датчика света

Таймер 555

Модуль сигнализации

Сигнализация, собранная с использованием микросхемы 555, использует ее как одновибратор, который, получив сигнал от датчика, генерирует управляющий сигнал включающий сирену. Продолжительность, тональность и громкость звучания регулируется введенными в схему переменными резисторами.

РИСУНОК 3

Принципиальная схема сигнализации

Таймер 555

Метроном

 

Аналог механического прибора, задающего ритм определенной частоты и используемый музыкантами в процесс обучения и репетиций, имеет электронный аналог, собираемый с использованием таймера 555.

В данном случае микросхема работает в режиме мультивибратора, генерирующего периодические импульсы, которые регулируются  транзисторами Q1 и  Q2, обеспечивающими регулировку частоты импульсов. Непосредственно частота имульсов регулируется потенциометром Р1 . Для получения щелчка, схожего с щелчком механического метронома, в схему добавлен транзистор Q.

РИСУНОК 4

Принципиальная схема метронома

Таймер 555

Таймер

Пример использования микросхемы по «прямому» назначению – отсчету интервала времени. Работа устройства основана на способности переключать режимы, выдавая сигналы на включение/выключение.

При разряженном конденсаторе потенциал на входе 555 обнулен. В процесс зарядки, требующей определенного времени, «отсчитывается» заданный интервал. После достижения заданного значения зарядки происходит разряд конденсатора, изменение потенциала. Таймер срабатывает на включение или выключение.

РИСУНОК 5

Принципиальная схема таймера

Таймер 555

Точный генератор

Используется для регулирования параметров выходных импульсов в различных электронных устройствах. В частности – в высокочастотных преобразователях, входящих в блоки питания LED-лент.

РИСУНОК 6

Принципиальная схема таймера

Таймер 555

Расположение и назначение выводов

Микросхема NE555 имеет восемь выходов. В настоящее время встречаются микросхемы в прямоугольных DIP-корпусах, хотя, изредка, можно встретить микросхему в круглом металлическом корпусе. От этого назначение выводов не меняется.

Расположение и нумерация показана на рисунке:

РИСУНОК 7

Расположение и назначение выводов NE555

Таймер 555

Таймер 555

Режимы работы NE555

У микросхемы возможны три режима работы. Каждый из них используется в различных электронных устройствах.

Одновибратор

В этом режиме микросхема формирует одиночные импульсы. Эта способность реализуется в охранной сигнализации, таймерах включения/выключения.

Мультивибратор

В режиме мультивибрации происходит генерация одинаковых по амплитуде и частоте  импульсов прямоугольной формы. Это свойство реализуется в электронных метрономах или в конструкциях блоков питания для светодиодных лент.

Прецизионный триггер Шмидта с RS триггером

Способность делить компаратором входное напряжение на три части, по достижении пикового значения каждой го из которых происходит очередное переключение. Это свойство реализуется в системах автоматического регулирования различных устройств.

3 наиболее популярные схемы на основе ne555

1. Одновибратор

Стабильное состояние микросхемы в этом режиме – выключена. Включается она только на то время, в течение которого на вход подается внешний импульс. Время, на которое  одновибратор на 555 переходит в активное состояние, определяется емкостью конденсатора и/или RC цепочкой.

Используется в приборах что-либо включающих или выключающих.

2. Мигание светодиодом на мультивибраторе

Светодиодная мигалка может найти применение при устройстве иллюминации, в новогодних гирляндах или в светооформительских целях. Непосредственно к микросхеме невозможно подключить светодиоды мощностью более 0,5Вт, поэтому, для управления более мощной светодиодной цепью (лентой) потребуется дополнительное реле.

3. Реле времени

Принцип работы реле времени уже был описан выше. В этом режиме как нельзя лучше реализуются свойства микросхемы NE555, которая собственно, и была создана для использования в устройствах, измеряющих временные интервалы.

90000 555 Timer Basics - Monostable Mode 90001 90002 The 555 timer could easily be the most common chip used in DIY electronics projects because it's small, inexpensive, and very useful. 90003 90002 It's considered a timer because it can output pulses of electrical current for exact amounts of time. For example, it could be used to turn an LED off exactly 5 seconds after a button is pressed. It can also make an LED blink on and off, or generate higher frequency pulses that will make sound when connected to a speaker.90003 90002 This is the first article in a series where we'll look into the three different modes of the 555 timer - monostable, bistable, and astable. Each mode has different characteristics that determine how the 555 timer outputs current. In this tutorial, I'll discuss the monostable mode, but check out our articles on the astable mode and bistable mode as well. 90003 BONUS: I made a quick start guide for this tutorial that you can download and go back to later if you can not set this up right now.It includes all of the wiring diagrams and instructions you need to get started. 90002 Here's the 555 timer's datasheet for detailed technical information: 90003 90002 555 Timer Datasheet 90003 90012 Monostable Mode of the 555 Timer 90013 90002 In monostable mode, the 555 timer outputs a single pulse of current for a certain length of time. This is sometimes referred to as a one-shot pulse. An example of this can be seen with an LED and a push-button. With one press of the button, the LED will light up, then turn off automatically after a predetermined length of time.The time the LED stays on depends on the values ​​of a resistor and capacitor connected to the 555 timer. The time can be calculated from the equation: 90003 90002 90003 90002 Where t is the length of the electrical output in seconds, R is the resistance of the resistor in Ohms, and C is the capacitance of the capacitor in Farads. 90003 90002 As you can see from the equation, the length of the electrical output can be increased by using larger resistor or capacitor values. The opposite is also true.You can get a shorter output pulse with smaller resistor or capacitor values. 90003 90012 A One-Shot LED Timer 90013 90002 To observe the monostable mode of the 555 timer, let's build a simple one-shot timer that will turn off an LED after a certain length of time. Use the diagram below to connect the circuit: 90003 90002 90003 90028 90029 R1: 10K Ohms 90030 90029 R2: 10K Ohms 90030 90029 R3: 470 Ohms 90030 90029 C1: 470 μF 90030 90029 C2: 0.01 μF 90030 90039 90002 In this circuit, after you press the button once, the LED will light up then turn off after about 5 seconds.The values ​​of R1 and C1 determine how long the LED stays on: 90003 90002 90003 90012 How Monostable Mode Works 90013 90002 90003 90028 90029 90050 Pin 1 - Ground 90051: Connected to 0 V 90030 90029 90050 Pin 2 - Trigger 90051: Turns on the output when the voltage supplied to it drops below 1/3 of Vcc. 90030 90029 90050 Pin 3 - Output 90051: Outputs up to 200 mA of current at about 1.5 V. 90030 90029 90050 Pin 4 - Reset 90051: Resets the timing operation of the output when it is connected to ground (0 V).90030 90029 90050 Pin 5 - Control 90051: Controls timing output independently of the RC circuit when the voltage supplied to it is above 2/3 Vcc. When not in use, it is usually connected to ground via a 0.01 μF capacitor to prevent fluctuations in timing of the RC circuit. 90030 90029 90050 Pin 6 - Threshold 90051: Turns off the output when the voltage supplied to it reaches above 2/3 Vcc. 90030 90029 90050 Pin 7 - Discharge 90051: When output voltage is low, it discharges the capacitor in the RC circuit to ground.90030 90029 90050 Pin 8 - Vcc (supply voltage) 90051: Can range from 4.5 V to 15 V. 90030 90039 90002 Before the button is pressed, the voltage at the trigger pin is high. Whenever the trigger pin voltage is high, the discharge pin allows current to flow to ground and prevents charge from building up on capacitor C1. 90003 90002 When the button is pressed, the voltage at the trigger pin drops low. Whenever the trigger pin voltage is low, the output pin turns on. At the same time, the discharge pin stops the flow of current from C1 to ground, allowing it to charge.90003 90002 C1 takes time to charge though, and while the voltage across it is below 2/3 Vcc, the threshold pin remains low so the output pin stays on. When the charge finally builds up enough to make the voltage across C1 greater than 2/3 Vcc, the threshold pin switches off the output pin. At the same time, the discharge pin switches back on and prevents the capacitor from charging until the button is pressed again. 90003 90002 The length of time the LED remains on is a function of the time it takes for the capacitor to become charged to 2/3 Vcc.It's also determined by R1, since the resistor prevents the flow of current to the capacitor and thus increases the time it takes for the voltage across it to reach 2/3 Vcc. 90003 90002 You can watch this video to see the circuit above in action: 90003 90002 90093 90094 90003 90012 A Variable One-Shot LED Timer 90013 90002 A good way to observe the dependency of time on resistance in this circuit is to replace R1 with a variable resistor (potentiometer): 90003 90002 90003 90002 If you adjust the potentiometer, you should see that the LED starts blinking faster or slower.The effect is quite dramatic. For a great resource on the 555 timer, OpAmps, and other IC's check out the Engineer's Mini Notebook: Timer, Op Amp, and Optoelectronic Circuits & Projects. There are 24 different 555 timer circuits in this book! 90003 90002 Click here to continue on to part 2 of this series, 555 Timer Basics - Bistable Mode. 90003 90002 If you have any questions about this circuit, or are having trouble getting it to work, please leave a comment below. And be sure to subscribe to get an email when we publish new posts! 90003.90000 555 Timer IC - Working Principle, Block Diagram, Circuit Schematics 90001 90002 In this tutorial we will learn how the 555 Timer works, one of the most popular and widely used ICs of all time. You can watch the following video or read the written tutorial below. 90003 90002 90005 90006 90003 90008 Overview 90009 90002 The 555 Timer, designed by Hans Camenzind in 1971, can be found in many electronic devices starting from toys and kitchen appliances to even a spacecraft. It is a highly stable integrated circuit that can produce accurate time delays and oscillations.The 555 Timer has three operating modes, bistable, monostable and astable mode. 90003 90002 90013 90003 90002 Let's take a closer look what's inside the 555 Timer and explain how it works in each of the three modes. Here's the internal schematics of 555 Timer which consists of 25 transistors, 2 diodes and 15 resistors. 90003 90002 90018 90003 90002 Represented with a block diagram it consists of 2 comparators, a flip-flop, a voltage divider, a discharge transistor and an output stage. 90003 90002 90023 90003 90002 The voltage divider consists of three identical 5k resistors which create two reference voltages at 1/3 and 2/3 of the supplied voltage, which can range from 5 to 15V.90003 90002 90028 90003 90002 Next are the two comparators. A comparator is a circuit element that compares two analog input voltages at its positive (non-inverting) and negative (inverting) input terminal. If the input voltage at the positive terminal is higher than the input voltage at the negative terminal the comparator will output 1. Vice versa, if the voltage at the negative input terminal is higher than the voltage at the positive terminal, the comparator will output 0 . 90003 90002 90033 90003 90002 The first comparator negative input terminal is connected to the 2/3 reference voltage at the voltage divider and the external "control" pin, while the positive input terminal to the external "Threshold" pin.90003 90002 On the other hand, the second comparator negative input terminal is connected to the "Trigger" pin, while the positive input terminal to the 1/3 reference voltage at the voltage divider. 90003 90002 So using the three pins, Trigger, Threshold and Control, we can control the output of the two comparators which are then fed to the R and S inputs of the flip-flop. The flip-flop will output 1 when R is 0 and S is 1, and vice versa, it will output 0 when R is 1 and S is 0. Additionally the flip-flop can be reset via the external pin called "Reset" which can override the two inputs, thus reset the entire timer at any time.90003 90002 90042 90003 90002 The Q-bar output of the flip-flip goes to the output stage or the output drivers which can either source or sink a current of 200mA to the load. The output of the flip-flip is also connected to a transistor that connects the "Discharge" pin to ground. 90003 90002 Now let's make an example of the 555 Timer operating in a bistable mode. For that purpose we need two external resistors and two pushbuttons. 90003 90002 90049 90003 90002 The Trigger and the Reset pins of the IC are connected to VCC through the two resistors, and it that way they are always high.The two pushbuttons are connected between these pins and the ground, so if we hold them pushed the input state will be low. 90003 90002 Initially, the two comparators outputs are 0, thus the flip-flop output as well as the output of the 555 Timer are 0. 90003 90002 90056 90003 90002 If we press the Trigger pushbutton, the state at the Trigger input will become Low , so the comparator will output High and that will make flip-flip Q-bar output go Low. The output stage will invert this and the final output of the 555 Timer will be High.90003 90002 90061 90003 90002 The output will remain high even when the trigger pushbutton is not pushed because in that case the flip-flop inputs R and S will be 0 which means that the flip-flop will not change the previous state. For making the output Low we need press the Reset pushbutton, which resets the flip-flop and the entire IC. 90003 90002 90066 90003 90002 Next, let's see how the 555 Timer works in a monostable mode. Here's an example circuit. 90003 90002 90071 90003 90002 The trigger input is held High by connecting it to VCC through a resistor.That means that the trigger comparator will output 0 to the S input of the flip-flop. On the other hand, the Threshold pin is Low and that makes the Threshold comparator out 0 as well. The Threshold pin is actually Low because the Q-bar output of the flip-flop is High, which keeps the discharge transistor active, so the voltage coming from the source is going to ground through that transistor. 90003 90002 90076 90003 90002 In order to change the 555 Timer output state to High we need to press the pushbutton on trigger pin.That will ground the trigger pin, or the input state will be 0, thus the comparator will output 1 to the S input of the flip-flip. This will cause the Q-bar output to go Low and the 555 Timer output High. At the same time, we can notice that the discharge transistor is turned off, so now the capacitor C1 will start charging through the resistor R1. 90003 90002 90081 90003 90002 The 555 Timer will remain in this state until the voltage across the capacitor reaches 2/3 of the supplied voltage.In that case, the Threshold input voltage will be higher and the comparator will output 1 to the R input of the flip-flip. This will bring the circuit into the initial state. The Q-bar output will become High, which will activate the discharge transistor as well as make the IC output Low again. 90003 90002 90086 90003 90002 So we can notice that the amount of time the output of the 555 Timer is High, depends on how much time the capacitor needs to charge to 2/3 of the supplied voltage, and that depends on the values ​​of both the capacitor C1 and the resistor R1.We can actually calculate this time with the following formula, T = 1.1 * C1 * R1. 90003 90002 Next, let's see how the 555 Timer works in an astable mode. In this mode the IC becomes an oscillator or also called Free Running Multivibrator. It does not have a stable state and continuously switches between High and Low without application of any external trigger. Here's an example circuit of the 555 Timer operating in astable mode. 90003 90002 90093 90003 90002 We only need two resistors and a capacitor.The Trigger and Threshold pins are connected to each other so there is no need of external trigger pulse. Initially, the voltage source will start charging the capacitor through the Resistors R1 and R2. While charging the Trigger comparator will output 1 because the input voltage at the Trigger pin is still lower than 1/3 of the supplied voltage. That means that the Q-bar output is 0 and the discharge transistor is closed. At this time the output of the 555 Timer is High. 90003 90002 90098 90003 90002 Once the voltage across the capacitor reaches 1/3 of the supplied voltage, the Trigger comparator will output 0 but at this point that will not do any change as both R and S inputs of the flip-flop are 0 .So the voltage across the capacitor will keep rising, and once it reaches 2/3 of the supplied voltage, the Threshold comparator will output 1 to the R input of the flip-flop. This will active the discharging transistor and now the capacitor will start discharging through the resistor R2 and the discharging transistor. At this moment the output of the 555 Timer is Low. 90003 90002 90103 90003 90002 While discharging, the voltage across the capacitor starts to decline, and the Threshold comparator right away starts to output 0, which actually does not do any change as now both R and S inputs of the flip-flop are 0 .But once the voltage across the capacitor drops to 1/3 of the supplied voltage, the Trigger comparator will output 1. This will turn off the discharge transistor and the capacitor will start to charge again. So this processes of charging and discharging between 2/3 and 1/3 of the supplied voltage will keep running on its own, thus producing a square wave on the 555 Timer output. 90003 90002 90108 90003 90002 We can calculate the time the output is High and Low using the shown formulas. The High time depends the on the resistance of both R1 and R2, as well as the capacitance of the capacitor.On the other hand, the Low time depends only on the resistance of R2 and the capacitance of the capacitor. If we sum the High and Low times we will get the Period of one cycle. On the other hand, the frequency is how many times this happens in one second, so one over the Period will give use the frequency of the square wave output. 90003 90002 90113 90003 90002 If we make some modifications to this circuit, for example, change the R2 resistor with a variable resistor or a pototentiometer, we can instantly control the frequency and the duty cycles of the square wave.However, more on this in my next video where we will make a PWM DC motor speed controller using the 555 Timer. 90003 90002 I hope you enjoyed this tutorial and learned something new. Feel free to ask any question in the comments section below. 90003 90119.90000 555 Timer tutorial 90001 90002 90003 555 Timer Tutorial 90004 By Philip Kane 90005 The 555 timer was introduced over 40 years ago. Due to its relative simplicity, ease of use and low cost it has been used in literally thousands of applications and is still widely available. Here we describe how to configure a standard 555 IC to perform two of its most common functions - as a timer in monostable mode and as a square wave oscillator in astable mode. 90006 90007 555 Timer Tutorial Bundle Includes: 90008 90009 90010 555 Signals and Pinout (8 pin DIP) 90011 Figure 1 shows the input and output signals of the 555 timer as they are arranged around a standard 8 pin dual inline package (DIP).90007 Pin 1 90008 - Ground (GND) This pin is connected to circuit ground. 90005 90007 Pin 2 90008 - Trigger (TRI) 90009 A low voltage (less than 1/3 the supply voltage) applied momentarily to the Trigger input causes the output (pin 3) to go high. The output will remain high until a high voltage is applied to the Threshold input (pin 6). 90006 90005 90007 Pin 3 90008 - Output (OUT) 90009 In output low state the voltage will be close to 0V. In output high state the voltage will be 1.7V lower than the supply voltage.For example, if the supply voltage is 5V output high voltage will be 3.3 volts. The output can source or sink up to 200 mA (Maximum depends on supply voltage). 90006 90024 Figure 1: 555 Signals and Pinout 90025 90009 90007 Pin 4 90008 - Reset (RES) 90009 A low voltage (less than 0.7V) applied to the reset pin will cause the output (pin 3) to go low. This input should remain connected to Vcc when not used. 90005 90007 Pin 5 90008 - Control voltage (CON) 90009 You can control the threshold voltage (pin 6) through the control input (which is internally set to 2/3 the supply voltage).You can vary it from 45% to 90% of the supply voltage. This enables you to vary the length of the output pulse in monostable mode or the output frequency in astable mode. When not in use it is recommended that this input be connected to circuit ground via a 0.01uF capacitor. 90006 90005 90007 Pin 6 90008 - Threshold (TRE) 90009 In both astable and monostable mode the voltage across the timing capacitor is monitored through the Threshold input. When the voltage at this input rises above the threshold value the output will go from high to low.90006 90005 90007 Pin 7 90008 - Discharge (DIS) 90009 when the voltage across the timing capacitor exceeds the threshold value. The timing capacitor is discharged through this input 90006 90005 90007 Pin 8 90008 - Supply voltage (VCC) 90009 This is is the positive supply voltage terminal. The supply voltage range is usually between + 5V and + 15V. The RC timing interval will not vary much over the supply voltage range (Approximately 0.1%) in either astable or monostable mode. 90006 90010 Monostable Circuit 90011 Figure 2 shows the basic 555 timer monostable circuit.90024 Figure 2: Basic 555 monostable multivibrator circuit. 90025 90009 Referring to the timing diagram in figure 3, a low voltage pulse applied to the trigger input (pin 2) causes the output voltage at pin 3 to go from low to high. The values ​​of R1 and C1 determine how long the output will remain high. 90024 Figure 3: Timing diagram for 555 in monostable mode. 90025 90009 During the timing interval, the state of the trigger input has no effect on the output. However, as indicated in figure 3, if the trigger input is still low at the end of the timing interval the output will remain high.Make sure that the trigger pulse is shorter than the desired timing interval. The circuit in figure 4 shows one way to accomplish this electronically. It produces a short duration low going pulse when S1 is closed. R1 and C1 are chosen to produce a trigger pulse that is much shorter than the timing interval. 90024 Figure 4: Edge triggering circuit. 90025 90009 As shown in figure 5, setting pin 4 (Reset) to low before the end of the timing interval will stop the timer. 90024 Figure 5: Resetting the timer before the end of the timing interval.90025 90009 Reset must return to high before another timing interval can be triggered. 90005 90007 Calculating the timing interval 90008 90009 Use the following formula to calculate the timing interval for a monostable circuit: 90006 90005 T = 1.1 * R1 * C1 90006 90005 Where R1 is the resistance in ohms, C1 is the capacitance in farads, and T is the time interval. For example, if you use a 1M ohm resistor with a 1 micro Farad (.000001 F) capacitor the timing interval will be 1 second: 90006 90005 T = 1.1 * 1000000 * 0.000001 = 1.1 90006 90005 90007 Choosing RC components for Monostable operation 90008 90009 1. First, choose a value for C1. 90009 (The available range of capacitor values ​​is small compared to resistor values. It's easier to find a matching resistor value for a given capacitor.) 90006 90005 2. Next, calculate the value for R1 that, in combination with C1, will produce the desired timing interval. 90006 90083 90084 R1 = 90085 90084 90087 T 90088 90009 1.1 * C1 90085 90091 90009 Avoid using electrolytic capacitors. Their actual capacitance value can vary significantly from their rated value. Also, they leak charge which can result in inaccurate timing values. Instead, use a lower value capacitor and a higher value resistor. 90005 For standard 555 timers use timing resistor values ​​between 1K ohms and 1M ohms. 90006 90005 90007 Monostable Circuit Example 90008 90009 Figure 6 shows a complete 555 monostable multivibrator circuit with simple edge triggering.Closing switch S1 starts the 5 second timing interval and turns on LED1. At the end of the timing interval LED1 will turn off. During normal operation switch S2 connects pin 4 to the supply voltage. To stop the timer before the end of the timing interval you set S2 to the "Reset" position which connects pin 4 to ground. Before starting another timing interval you must return S2 to the "Timer" position. 90006 90024 Figure 6: Complete 555 timer circuit reset switch. 90025 90009 90007 Astable Circuit 90008 90005 Figure 7 shows the basic 555 astable circuit.90006 90024 Figure 7: Basic 555 astable multivibrator circuit. 90025 90009 In astable mode, capacitor C1 charges through resistors R1 and R2. While the capacitor is charging, the output is high. When the voltage across C1 reaches 2/3 of the supply voltage C1 discharges through resistor R2 and the output goes low. When the voltage across C1 drops below 1/3 of the supply voltage C1 resumes charging, the output goes high again and the cycle repeats. 90005 The timing diagram in figure 8 shows the 555 timer output in astable mode.90006 90024 Figure 8: 555 timer in Astable mode. 90025 90009 As shown in figure 8, grounding the Reset pin (4) stops the oscillator and sets the output to low. Returning the Reset pin to high restarts the oscillator. 90005 Calculating the period, frequency and duty cycle Figure 9 shows 1 complete cycle of a square wave generated by a 555 astable circuit. 90006 90024 Figure 9: Astable square wave one complete cycle. 90025 90009 The period (time to complete one cycle) of the square wave is the sum of the output high (Th) and low (Tl) times.That is: 90005 T = Th + Tl 90006 90005 where T is the period, in seconds. 90006 90005 You can calculate the output high and low times (in seconds) using the following formulas: 90006 90005 Th = 0.7 * (R1 + R2) * C1 90009 Tl = 0.7 * R2 * C1 90006 90005 or, using the formula below, you can calculate the period directly. 90006 90005 T = 0.7 * (R1 + 2 * R2) * C1 90006 90005 To find the frequency, just take the reciprocal of the period or use the following formula: 90006 90083 90084 f = 90085 90084 90087 1 90088 90009 T 90085 90084 = 90085 90084 90087 1.44 90088 90009 (R1 + 2 * R2) * C1 90085 90091 90009 Where f is in cycles per second or hertz (Hz). 90005 For example, in the astable circuit in figure 7 if R1 is 68K ohms, R2 is 680K Ohms, and C1 is 1 micro Farad, the frequency is approximately 1 Hz: 90006 90083 90084 = 90085 90084 90087 1.44 90088 90009 (68000 + 2 * 680000) * 0.000001 90085 90084 = 1.00 Hz 90085 90091 90009 The duty cycle is t.90000 555 Timer Basics - Astable Mode 90001 90002 This is part 3 of a series of articles on the 555 timer. Part 1 goes into more detail about the pins and how the chip functions, so you might want to start there if you have not read it already: 555 Timer Basics - Monostable Mode. 90003 90004 Astable Mode of the 555 Timer 90005 90002 The astable mode is what most people think of when it comes to the 555 timer. Many times when you see a project with flashing LEDs, it's a 555 timer at work. But it has a lot of other interesting applications too.For example, it can also generate frequencies to produce sound when the output is connected to a speaker. It can even be used as a simple analog to digital converter (ADC). 90003 BONUS: I made a quick start guide for this tutorial that you can download and go back to later if you can not set this up right now. It includes all of the wiring diagrams and instructions you need to get started. 90002 In astable mode, the 555 timer acts as an oscillator that generates a square wave. The frequency of the wave can be adjusted by changing the values ​​of two resistors and a capacitor connected to the chip.The formulas below will tell you the length of the output's on and off cycles with different resistors and capacitors: 90003 90002 90003 90002 With this equation, you can see that increasing the values ​​of either C1 or R2 will increase both the time the output stays on and the time it stays off. Increasing the value of R1 will only lengthen the time the output stays on. 90003 90004 How Astable Mode Works 90005 90002 90003 90018 90019 90020 Pin 2 - Trigger 90021: Turns on the output when the voltage supplied to it drops below 1/3 of Vcc 90022 90019 90020 Pin 6 - Threshold 90021: Turns off the output when the voltage supplied to it reaches above 2/3 Vcc.90022 90019 90020 Pin 7 - Discharge 90021: When the output voltage is low, it discharges C1 to ground. 90022 90031 90002 In astable mode, the output cycles on and off continuously. In the schematic above, notice that the threshold pin and the trigger pin are connected to C1. This makes the voltage the same at the trigger pin, threshold pin, and C1. 90003 90002 At the beginning of an on / off cycle, the voltage is low at C1, the trigger pin, and the threshold pin. Whenever the trigger pin voltage is low, the output is on, and the discharge pin is off.Since the discharge pin is off, current can flow through resistors R1 and R2, charging capacitor C1. 90003 90002 Once C1 charges to 2/3 Vcc, the output is switched off by the threshold pin. When the output goes off, the discharge pin switches on. This allows the charge accumulated on capacitor C1 to drain to ground. 90003 90002 Once the voltage across C1 drops to 1/3 Vcc, the trigger pin turns off the discharge pin, so C1 can start charging again. 90003 90004 A Blinking LED Circuit 90005 90002 To observe the 555 timer in astable mode, let's build a circuit that uses the 555 timer's oscillating output to make an LED flash on and off: 90003 90002 90003 90018 90019 R1: 4.7K Ohm resistor 90022 90019 R2: 4.7K Ohm resistor 90022 90019 R3: 1K Ohm resistor 90022 90019 C1: 100 μF capacitor 90022 90031 90002 The values ​​of R1, R2, and C1 affect the speed of the blinking. Larger values ​​will make the LED blink slower, while smaller values ​​will make the LED blink faster. Resistor R3 is just there to limit the current to the LED so it does not burn out. If you want to set the blinking to a certain speed, you can use the formula at the beginning of this article to calculate the resistance or capacitance you need.90003 90004 Blinking LED Controlled by a Potentiometer 90005 90002 An easy way to observe the effect of resistance on the blinking speed is to use a 10K Ohm potentiometer for R2: 90003 90002 90003 90018 90019 R1: 4.7K Ohm resistor 90022 90019 R2: 10K Ohm potentiometer 90022 90019 R3: 1K Ohm resistor 90022 90019 C1: 100 μF capacitor 90022 90031 90002 Adjusting the potentiometer will change the rate of the LED flashing. 90003 90004 Blinking LED Controlled by a Photoresistor 90005 90002 Instead of using a potentiometer to control the blinking rate, try connecting a photoresistor: 90003 90002 90003 90018 90019 R1: 4.7K Ohm resistor 90022 90019 R2: Photoresistor 90022 90019 R3: 1K Ohm resistor 90022 90019 C1: 100 μF capacitor 90022 90031 90002 The resistance of a photoresistor decreases as more light shines on it, so the LED will flash more quickly when exposed to more light . 90003 90002 If you want to learn more about the 555 timer, the book Timer, Op Amp, and Optoelectronic Circuits and Projects Book Vol. 1 By Forrest Mims is a great resource to have on your bench. The book has lots of information about the 555 timer, OpAmps, and other IC's too.90003 90002 You can watch how each of the circuits in this tutorial work in this video: 90003 90002 90099 90100 90003 90002 If you have any questions or are having trouble with this project, please leave a comment below and I'll try to answer it as soon as possible ... And do not forget to subscribe to keep up to date on our latest articles! 90003.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о