IC 555 Pinouts, מעגלים אסטטיים, מונוסטבליים, Bistable עם נוסחאות שנחקרו

ההודעה מסבירה את האופן שבו IC 555 פועל, את פרטי ה- pinout הבסיסיים שלו וכיצד להגדיר את ה- IC במצבי המעגל הסטנדרטיים או הפופולאריים שלו, בינוניים ומונוסטלים. הפוסט מפרט גם את הנוסחאות השונות לחישוב הפרמטרים של IC 555.

מבוא

עולם התחביבים שלנו יהיה פחות מעניין ללא IC 555. זה יהיה אחד ה- IC הראשונים שלנו לשימוש באלקטרוניקה. במאמר זה אנו נסתכל אחורה על ההיסטוריה של IC555, על שלושת מצבי ההפעלה שלהם וכמה מהמפרט שלהם.

IC 555 הוצג בשנת 1971 על ידי חברה בשם 'Signetics' שתוכנן על ידי הנס ר 'קומנזינד. ההערכה היא כי כמיליארד מטוסי IC 555 מיוצרים מדי שנה. זה IC 555 אחד לכל 7 אנשים בעולם.

חברת סיגנטיקס נמצאת בבעלות פיליפס סמיקונדקטור. אם נסתכל על דיאגרמת הגוש הפנימית של IC 555 נגלה שלושה נגדי אוהם 5K המחוברים בסדרה להחלטת מקדם התזמון, אז כנראה שכך המכשיר קיבל את שמו IC 555 טיימר. עם זאת, השערה כלשהי טוענת כי לבחירת השם אין קשר למרכיבים הפנימיים של ה- IC, הוא נבחר באופן שרירותי.

איך עובד IC 555

IC555 סטנדרטי מורכב מ- 25 טרנזיסטורים, 15 נגדים ו- 2 דיודות המשולבות במשטח סיליקון. ישנן שתי גרסאות של ה- IC, כלומר טיימר כיתה 555 צבאי ואזרחי.

ה- NE555 הוא IC ברמה אזרחית וטווח הטמפרטורות שלו הוא 0 עד +70 מעלות צלזיוס. ה- SE555 הוא IC כיתה צבאית וטווח הטמפרטורות שלו הוא -55 עד +125 מעלות צלזיוס.

תוכלו למצוא גם את גרסת CMOS לטיימר המכונה 7555 ו- TLC555 אלה צורכים פחות כוח לעומת תקן 555 ופועלים פחות מ -5 וולט.

טיימרים של גרסת CMOS מורכבים מ- MOSFET ולא מטרנזיסטור דו קוטבי, שהוא יעיל וצורך פחות חשמל.

IC 555 Pinout ופרטי עבודה:

1. סיכה 1 : קרקע או 0 וולט: זהו סיכת האספקה ​​השלילית של ה- IC
2. סיכה 2 : טריגר או קלט: טריגר רגעי שלילי בסיכת קלט זו גורם לסיכת הפלט 3 להיות גבוהה. זה קורה על ידי פריקה מהירה של קבל התזמון מתחת לרמת הסף התחתונה של מתח אספקה ​​1/3. לאחר מכן הקבל נטען באטיות באמצעות נגן התזמון, וכאשר הוא עולה מעל רמת האספקה ​​2/3, פינ 3 הופך שוב ל- LOW. מיתוג הפעלה / כיבוי זה נעשה על ידי פנימי סלטה שלב.
3. סיכה 3 : פלט: זו הפלט המגיב לסיכות הקלט על ידי מעבר גבוה או נמוך, או על ידי תנודה / כיבוי
4. סיכה 4 : איפוס: זהו סיכת האיפוס שתמיד מחוברת לאספקה ​​החיובית לעבודה רגילה של ה- IC. כאשר מקורקע מאפס לרגע את פלט ה- IC למקומו הראשוני, ואם הוא מחובר לצמיתות באופן קבוע, פעולות ה- IC מושבתות.
5. סיכה 5 : בקרה: ניתן להחיל פוטנציאל DC משתנה חיצוני על סיכה זו כדי לשלוט או לווסת את רוחב הדופק של pin3, וליצור PWM מבוקר.
6. סיכה 6 : סף: זהו סיכת הסף שגורמת לפלט לרדת LOW (0V) ברגע שמטען הקבלים בתזמון מגיע לסף העליון של מתח אספקה ​​2/3.
7. סיכה 7 : פריקה: זהו סיכת הפריקה הנשלטת על ידי הכפכף הפנימי, שמאלץ את קבלים התזמון להתפרק ברגע שהוא הגיע לרמת סף מתח האספקה ​​2/3.
8. סיכה 8 : Vcc: זהו קלט האספקה ​​החיובי בין 5 V ל 15 V.

3 מצבי טיימר:

1. טריסטל Bistable או שמיט
2. חד פעמי או זריקה אחת
3. נדהם

מצב Bistable:

כאשר ה- IC555 מוגדר במצב bistable הוא עובד ככפכף בסיסי. במילים אחרות כאשר ניתן טריגר הקלט, הוא מחליף את מצב הפלט ON או OFF.

בדרך כלל # pin2 ו- # pin4 מחוברים לנגדי משיכה במצב פעולה זה.

כאשר ה- # pin2 מקורקע למשך זמן קצר, הפלט ב- # pin3 הולך גבוה כדי לאפס את הפלט, # pin4 מקוצר לרגע לקרקע ואז הפלט נמוך.

אין צורך בקבל תזמון כאן, אך מומלץ לחבר קבלים (0.01uF ל- 0.1uF) על פני # pin5 ואדמה. ניתן להשאיר # pin7 ו- # pin6 מחוברים בתצורה זו.

הנה מעגל ביסטלי פשוט:

כאשר לחצן ההגדרה נלחץ הפלט עולה גבוה וכאשר לחצן האיפוס נלחץ הפלט עובר למצב נמוך. R1 ו- R2 עשויים להיות 10k אוהם, הקבל יכול להיות בכל מקום בין הערך שצוין.

מצב מונוסטבל:

יישום שימושי נוסף של טיימר IC 555 הוא בצורה של מעגל רב-ויברטור חד-פעמי או מונוסטבי , כפי שמוצג באיור למטה.

ברגע שאות ההדק של הקלט הופך להיות שלילי, מופעל מצב הזריקה החד-פעמית, מה שגורם לסיכת הפלט 3 להגיע גבוה ברמת ה- Vcc. ניתן לחשב את פרק הזמן של מצב התפוקה הגבוה התובע בנוסחה:

• ט_{גָבוֹהַ}= 1.1 R_לג

כפי שנראה באיור, הקצה השלילי של הקלט מאלץ את המשווה 2 להחליף את הכפכף. פעולה זו גורמת לפלט שבסיכה 3 להיות גבוה.

למעשה בתהליך זה הקבל ג טעונה כלפי VCC דרך הנגד הַחוּצָה . בזמן שהקבל נטען, הפלט מוחזק גבוה ברמת ה- Vcc.

הדגמת וידאו

כאשר המתח על פני הקבל מקבל את רמת הסף של 2 VCC / 3, השוואה 1 מפעילה את הכפכף, ומכריחה את הפלט לשנות את המצב ולרדת נמוך.

לאחר מכן זה הופך את הפריקה לנמוכה, מה שגורם לפריקת הקבל ולשמור על 0 וולט עד להדק הכניסה הבא.

האיור לעיל מציג את כל ההליך כאשר הקלט מופעל נמוך, מה שמוביל לצורת גל פלט עבור פעולת זריקה חד-פעמית אחת של ה- IC 555.

עיתוי הפלט עבור מצב זה יכול לנוע בין מיקרו שניות לשניות רבות, ומאפשר פעולה זו להיות שימושית באופן אידיאלי עבור מגוון יישומים שונים.

הסבר פשוט למתחילים

גנרטורים לדופק חד-פעמי או חד-פעמי נמצאים בשימוש נרחב ביישומים אלקטרוניים רבים, בהם צריך להפעיל מעגל לזמן קבוע מראש לאחר ההדק. ניתן לקבוע את רוחב הדופק של הפלט ב- # pin3 באמצעות הנוסחה הפשוטה הזו:

• T = 1.1RC

איפה

• הזמן הוא בשניות
• R הוא התנגדות באום
• C הוא קיבול בפארדות

דופק המוצא נופל כאשר המתח על פני הקבל שווה ל- 2/3 מהספק. טריגר הקלט בין שני פולסים חייב להיות גדול יותר מקבוע זמן RC.

הנה מעגל מונו-סטאבי פשוט:

פתרון יישום מונוסטבי מעשי

גלה את תקופת צורת גל הפלט עבור דוגמת המעגל המוצגת להלן כאשר היא מופעלת על ידי דופק קצה שלילי.

פִּתָרוֹן:

• ט_{גָבוֹהַ}= 1.1 R_לC = 1.1 (7.5 x 10³) (0.1 x 10^-6) = 0.825 אלפיות השנייה

איך עובד מצב אסטאלי:

בהתייחס לדמות המעגל האסטטי IC555 להלן, הקבל ג הוא טעון כלפי VCC ברמת שני הנגדים R_לו- ר_ב. הקבל נטען עד שהוא מגיע ל -2 VCC / 3. מתח זה הופך למתח הסף בסיכה 6 של ה- IC. מתח זה מפעיל את המשווה 1 כדי להפעיל את הכפכף, מה שגורם לפלט בסיכה 3 להיות נמוך.

יחד עם זאת, טרנזיסטור הפריקה מופעל, וכתוצאה מכך פלט סיכה 7 משחרר את הקבל דרך הנגד RB .

זה גורם למתח בתוך הקבל ליפול עד שלבסוף הוא יורד מתחת לרמת ההדק ( VCC / 3). פעולה זו מפעילה באופן מיידי את שלב הכפכף של ה- IC, מה שגורם לפלט ה- IC להיות גבוה, ומכבה את טרנזיסטור הפריקה. זה מאפשר שוב לטעון את הקבל באמצעות נגדים הַחוּצָה ו RB לקראת VCC .

ניתן לחשב את מרווחי הזמן האחראים על הפיכת התפוקה לגבוהה ונמוכה באמצעות היחסים

• ט_{גָבוֹהַ}≈ 0.7 (R_ל+ R_ב) ג
• ט_נָמוּךR 0.7 ר '_ב ג

התקופה הכוללת היא

• ט = נקודה = T_{גָבוֹהַ}+ ת_נָמוּך

סרטון הדרכה

הסבר פשוט למתחילים

זהו העיצוב הרב-ויברטור או AMV הנפוץ ביותר כמו ב- מתנדים, סירנות, אזעקות , מהבהבים וכו ', וזה יהיה אחד המעגלים הראשונים שלנו המיושמים עבור IC 555 כתחביב (זוכרים נורית LED מהבהבת חלופית?).

כאשר IC555 הוגדר כמולטיברטור מדהים, הוא נותן פולסים בצורת מלבני רציף ב- # pin3.

ניתן לווסת את התדר ורוחב הדופק על ידי R1, R2 ו- C1. R1 מחובר בין Vcc לבין פריקה # pin7, R2 מחובר בין # pin7 ו- # pin2 וגם # pin6. ה- # pin6 ו- # pin2 מקוצרים.

הקבל מחובר בין # pin2 לאדמה.

התדירות עבור ניתן לחשב מולטיברטור יציב באמצעות נוסחה זו:

• F = 1.44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

איפה,

• F הוא התדר בהרץ
• R1 ו- R2 הם נגדים באוהם
• C1 הוא קבלים בפארדים.

הזמן הגבוה לכל דופק הניתן על ידי:

• גבוה = 0.693 (R1 + R2) * C

זמן נמוך ניתן על ידי:

• נמוך = 0.693 * R2 * C

כל 'R' נמצא באוהם ו- 'C' באום.

להלן מעגל רב-ויברטור בסיסי:

עבור 555 טיימרים IC עם טרנזיסטורים דו קוטביים, יש להימנע מ- R1 עם ערך נמוך כדי שהפלט יישאר רווי ליד מתח הקרקע במהלך תהליך הפריקה, אחרת 'הזמן הנמוך' יכול להיות לא אמין ואנו עשויים לראות ערכים גדולים יותר לזמן נמוך כמעט מהערך המחושב. .

פתרון בעיית דוגמה מדהימה

באיור הבא מצא את תדירות ה- IC 555 וצייר את תוצאות צורת גל הפלט.

פִּתָרוֹן:

תמונות צורת גל ניתן לראות למטה:

מעגל IC 555 PWM באמצעות דיודות

אם אתה רוצה את התפוקה פחות מ- 50% מחזור עבודה כלומר זמן קצר יותר זמן נמוך יותר, ניתן לחבר דיודה על פני R2 עם קתודה בצד הקבל. זה נקרא גם מצב PWM לטיימר 555 IC.

ניתן גם לעצב א מעגל 555 PWM עם מחזור חובה משתנה שתי דיודות כפי שמוצג באיור לעיל.

המעגל PWM IC 555 המשתמש בשתי דיודות הוא בעצם מעגל מדהים שבו תזמון הטעינה והפריקה של הקבל C1 מפוצל דרך ערוצים נפרדים באמצעות דיודות. שינוי זה מאפשר למשתמש להתאים את תקופות הפעלה / כיבוי של ה- IC בנפרד, ולכן להשיג את קצב ה- PWM הרצוי במהירות.

חישוב PWM

במעגל IC 555 המשתמש בשתי דיודות, ניתן להשיג את הנוסחה לחישוב קצב ה- PWM באמצעות הנוסחה הבאה:

ט_{גָבוֹהַ}≈ 0.7 (התנגדות R1 + POT) ג

כאן התנגדות POT מתייחסת להתאמת הפוטנציומטר ולרמת ההתנגדות של אותו צד מסוים של הסיר שדרכו הקבל C נטען.

נניח שהסיר הוא סיר 5K, והוא מותאם ברמת 60/40, ומייצר רמות התנגדות של 3 K ו- 2 K. ואז תלוי באיזה חלק מההתנגדות לטעון את הקבל, ניתן להשתמש בערך לעיל נוּסחָה.

אם זה התאמת הצד 3 K שמטענת את הקבל, ניתן לפתור את הנוסחה כ:

ט_{גָבוֹהַ}≈ 0.7 (R1 + 3000 Ω) ג

מצד שני, אם זה 2 K שנמצא בצד הטעינה של התאמת הסיר, ייתכן שהנוסחה תיפתר כ-.

ט_{גָבוֹהַ}≈ 0.7 (R1 + 2000 Ω) ג

אנא זכור, בשני המקרים ה- C יהיה בפאראדס. אז תחילה עליך להמיר את ערך המיקרופראד בסכמה שלך לפאראד, כדי לקבל פיתרון נכון.

הפניות: Stackexchange