Innlegget forklarer hvordan IC 555 fungerer, dens grunnleggende pinout-detaljer og hvordan du konfigurerer IC-en i standard eller populær, stabil, bistabil og monostabil kretsmodus. Innlegget beskriver også de forskjellige formlene for beregning av IC 555-parametrene.

Introduksjon

Hobbyverden vår ville vært mindre interessant uten IC 555. Det ville være en av våre første IC-er som ble brukt i elektronikk. I denne artikkelen skal vi se tilbake på historien til IC555, deres 3 driftsmodi og noen av deres spesifikasjoner.

IC 555 ble introdusert i 1971 av et selskap kalt “Signetics” og ble designet av Hans R. Camenzind. Det anslås at det produseres omtrent 1 milliard IC 555s hvert år. Det er en IC 555 for hver syv mennesker i verden.

Signetics Company eies av Philips Semiconductor. Hvis vi ser på det interne blokkdiagrammet til IC 555, finner vi tre 5K ohm-motstander koblet i serie for å bestemme tidsfaktoren, så sannsynligvis fikk enheten navnet IC 555 timer. Noen hypoteser hevder imidlertid at valget av navnet ikke har noen sammenheng med de interne komponentene i IC, det ble vilkårlig valgt.

Hvordan fungerer IC 555

En standard IC555 består av 25 transistorer, 15 motstander og 2 dioder integrert på en silisiumform. Det er to versjoner av IC tilgjengelig, nemlig militær og sivil klasse 555 timer.

NE555 er en sivil klasse IC og har en driftstemperatur på 0 til +70 grader Celsius. SE555 er av militær klasse IC og har en driftstemperatur på -55 til +125 grader Celsius.

Du vil også finne CMOS-versjon av tidtakeren kjent som 7555 og TLC555 disse bruker mindre strøm sammenlignet med standard 555 og bruker mindre enn 5V.

CMOS-versjonstimere består av MOSFET i stedet for bipolar transistor, som er effektiv og bruker mindre strøm.

IC 555 Pinout og arbeidsdetaljer:

Pin 1 : Jord eller 0V: Det er den negative forsyningspinnen til IC
Pin 2 : Utløser eller inngang: En negativ øyeblikkelig utløser på denne inngangspinnen får utgangspinnen 3 til å gå HØY. Dette skjer ved rask utladning av tidskondensatoren under det nedre terskelnivået på 1/3 forsyningsspenning. Kondensatoren lades deretter langsomt via tidsmotstanden, og når den stiger over 2/3 forsyningsnivå, blir pin3 LAV igjen. Denne PÅ / AV-bryteren gjøres av en intern FLIP-FLOP scene.
Pinne 3 : Utgang: Det er utgangen som reagerer på inngangspinnene enten ved å gå høyt eller lavt, eller ved å svinge PÅ / AV
Pin 4 : Tilbakestill: Det er tilbakestillingspinnen som alltid er koblet til den positive forsyningen for normal bruk av IC. Når den er jordet, tilbakestilles IC-utgangen til sin opprinnelige posisjon, og holder IC-operasjonen deaktivert hvis den er permanent koblet til bakken.
Pin 5 : Kontroll: Et eksternt variabelt DC-potensial kan brukes på denne pinnen for å kontrollere eller modulere pin3-pulsbredden, og generere en kontrollert PWM.
Pin 6 : Terskel: Dette er terskelstiftet som får utgangen til å gå LAV (0V) så snart tidskondensatorladningen når den øvre terskelen til 2/3 forsyningsspenning.
Pin 7 : Utladning: Dette er utløpsstiften som styres av den interne flippen, som tvinger tidskondensatoren til å tømme så snart den har nådd terskelnivået på 2/3 forsyningsspenning.
Pin 8 : Vcc: Det er den positive tilførselsinngangen mellom 5 V og 15 V.

3 moduser for timer:

Bistable eller Schmitt trigger
Monostabilt eller ett skudd
Astabel

Bistabil modus:

Når IC555 er konfigurert i bistabil modus, fungerer den som en grunnleggende flip-flop. Med andre ord når inngangsutløseren er gitt, bytter den utgangsstatus PÅ eller AV.

Normalt er # pin2 og # pin4 koblet til opptrekksmotstander i denne driftsmåten.

Når # pin2 er jordet for kort varighet, går utgangen på # pin3 høyt for å tilbakestille utgangen, # pin4 kortvarig kortsluttes til bakken, og deretter blir utgangen lav.

Det er ikke behov for en tidskondensator her, men det anbefales å koble en kondensator (0.01uF til 0.1uF) over # pin5 og bakken. # pin7 og # pin6 kan være frakoblet i denne konfigurasjonen.

Her er en enkel bistabil krets:

Når innstillingsknappen trykkes ned, går utgangen høyt, og når tilbakestillingsknappen trykkes ned, går utgangen til lav tilstand. R1 og R2 kan være 10k ohm, kondensatoren kan være hvor som helst mellom den angitte verdien.

Monostabil modus:

En annen nyttig anvendelse av IC 555-timeren er i form av en one-shot eller monostabil multivibratorkrets , som vist i figuren nedenfor.

Så snart inngangsutløsersignalet blir negativt, aktiveres one-shot-modus, noe som får utgangsstiftet 3 til å gå høyt på Vcc-nivå. Tidsperioden for utgangens høye tilstand kan beregnes etter formelen:

T_høy= 1,1 R_TILC

Som vist på figuren tvinger den negative kanten av inngangen komparatoren 2 til å vende flip-flop. Denne handlingen får utgangen på pin 3 til å gå høyt.

Egentlig i denne prosessen kondensatoren C er ladet mot VCC via motstanden UTE . Mens kondensatoren lades, holdes utgangen høyt på Vcc-nivå.

IC 555 monostabil one-shot formel og bølgeform

Video Demo

Når spenningen over kondensatoren får terskelnivået på 2 VCC / 3, utløser komparator 1 flip-flop, og tvinger utgangen til å endre tilstand og gå lavt.

Dette gjør at utladningen blir lav, noe som fører til at kondensatoren tømmes og holder seg på rundt 0 V til neste inngangsutløser.

Figuren over viser hele prosedyren når inngangen utløses lavt, noe som fører til en utgangsbølgeform for en monostabil ett-skudds handling av IC 555.

Tidspunktet for utgangen for denne modusen kan variere fra mikrosekunder til mange sekunder, slik at denne operasjonen kan bli ideell for en rekke forskjellige applikasjoner.

“8 -kanals rf fjernkontroll kretsdiagram ”

Forenklet forklaring for nybegynnere

Monostabile eller one-shot pulsgeneratorer brukes mye i mange elektroniske applikasjoner, der en krets må slås PÅ i forhåndsbestemt tid etter en utløser. Utgangspulsbredden på # pin3 kan bestemmes ved hjelp av denne enkle formelen:

T = 1,1 RC

Hvor

T er tiden i sekunder
R er motstand i ohm
C er kapasitans i farader

Utgangspulsen faller når spenningen over kondensatoren tilsvarer 2/3 av Vcc. Inngangsutløseren mellom to pulser må være større enn RC-tidskonstant.

Her er en enkel monostabil krets:

Enkel monostabil krets ved bruk av IC 555

Løse en praktisk monostabil applikasjon

Finn ut perioden for utgangsbølgeformen for kretseksemplet vist nedenfor når den utløses av en negativ kantpuls.

Løsning:

T_høy= 1,1 R_TILC = 1,1 (7,5 x 10³(0,1 x 10^-6) = 0,825 ms

Hvordan Astable Mode fungerer:

Med henvisning til figuren IC555, som er stabil, kondensatoren C er belastet mot VCC nivå gjennom de to motstandene R_TILog R_B. Kondensatoren er ladet til den når over 2 VCC / 3. Denne spenningen blir terskelspenningen på pin 6 på IC. Denne spenningen driver komparator 1 for å utløse flip-flop, noe som får utgangen på pin 3 til å bli lav.

Sammen med dette blir utladningstransistoren slått PÅ, noe som resulterer i at pin 7-utgangen tømmer kondensatoren via motstand RB .

Dette fører til at spenningen inne i kondensatoren faller til den til slutt faller under utløsernivået ( VCC / 3). Denne handlingen utløser øyeblikkelig flip-flop-trinnet på IC, noe som får utgangen til IC til å bli høy, og slår av utladningstransistoren. Dette gjør at kondensatoren igjen kan lades via motstander UTE og RB mot VCC .

Tidsintervallene som er ansvarlig for å snu produksjonen høyt og lavt, kan beregnes ved hjelp av relasjonene

T_høy≈ 0,7 (R_TIL+ R_B) C
T_lav≈ 0,7 R_B C

Den totale perioden er

T = periode = T_høy+ T_lav

Videoopplæring

Forenklet forklaring for nybegynnere

Dette er den mest brukte multivibrator- eller AMV-designen som i oscillatorer, sirener, alarmer , blinklys osv., og dette ville være en av de første kretsene våre som ble implementert for IC 555 som hobby (husker du en alternativ blinker-LED?).

Når IC555 er konfigurert som en stabil multivibrator, gir den kontinuerlige rektangulære pulser ved # pin3.

Frekvensen og pulsbredden kan reguleres av R1, R2 og C1. R1 er koblet mellom Vcc og utladning # pin7, R2 er koblet mellom # pin7 og # pin2 og også # pin6. # Pin6 og # pin2 er kortsluttet.

Kondensatoren er koblet mellom # pin2 og jord.

Frekvensen for Astable multivibrator kan beregnes ved å bruke denne formelen:

F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Hvor,

F er frekvensen i Hertz
R1 og R2 er motstander i ohm
C1 er kondensator i farads.

Den høye tiden for hver puls gitt av:

Høy = 0,693 (R1 + R2) * C

Lav tid er gitt av:

Lav = 0,693 * R2 * C

All ‘R’ er i ohm og ‘C’ er i ohm.

Her er en grunnleggende astabel multivibratorkrets:

For 555 IC-tidtakere med bipolare transistorer, må R1 med lav verdi unngås slik at utgangen forblir mettet nær jordspenningen under utladningsprosessen, ellers kan 'lav tid' være upålitelig, og vi kan se større verdier for lav tid praktisk talt enn beregnet verdi .

Løse et astabelt eksempel

I den følgende figuren finner du frekvensen til IC 555 og tegner resultatene for utgangsbølgeformen.

Løsning:

Bølgeformbilder kan sees nedenfor:

IC 555 PWM-krets ved bruk av dioder

Hvis du vil ha utgang mindre enn 50% driftssyklus, dvs. kortere høy tid og lengre lav tid, kan en diode kobles over R2 med katode på kondensatorsiden. Det kalles også PWM-modus for 555 IC-tidtakeren.

Du kan også designe en 555 PWM-krets med variabel driftssyklus to dioder som vist i figuren ovenfor.

PWM IC 555-kretsen som bruker to dioder, er i utgangspunktet en forbløffende krets der ladning og utladningstid for kondensatoren C1 er todelt gjennom separate kanaler ved hjelp av dioder. Denne modifikasjonen gjør det mulig for brukeren å justere PÅ / AV-periodene for IC-en separat, og oppnå derfor den ønskede PWM-hastigheten raskt.

Beregning av PWM

I en IC 555-krets som bruker to dioder, kan formelen for beregning av PWM-hastigheten oppnås ved å bruke følgende formel:

T_høy≈ 0,7 (R1 + POT-motstand) C

Her refererer POT-motstand til potensiometerjusteringen og motstandsnivået til den spesielle siden av potten som kondensatoren C lades gjennom.

La oss si at gryten er en 5 K-gryte, og den er justert på 60/40 nivå, og produserer motstandsnivåer på 3 K og 2 K. Så avhengig av hvilken del av motstanden som lader kondensatoren, kan verdien brukes i ovennevnte formel.

Hvis det er 3 K sidejustering som lader kondensatoren, kan formelen løses som:

T_høy≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

På den annen side, hvis det er 2 K som er på ladesiden av pottejusteringen, kan formelen løses som.

T_høy≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Husk at i begge tilfeller vil C være i Farads. Så du må først konvertere mikrofaradverdien i skjemaet til Farad, for å få en riktig løsning.