555 Timer IC je jedním z běžně používaných IC mezi studenty a fandy. Existuje mnoho aplikací tohoto IC, které se většinou používají jako vibrátory, například ASTABLE MULTIVIBRATOR, MONOSTABLE MULTIVIBRATOR a BISTABLE MULTIVIBRATOR. Najdete zde některé obvody založené na 5555 IC. Tento výukový program popisuje různé aspekty časovače IC 555 a podrobně vysvětluje jeho práci. Pojďme tedy nejprve pochopit, jaké jsou nestabilní, monostabilní a bistabilní vibrátory.
ASTABLE MULTIVIBRATOR
To znamená, že na výstupu nebude stabilní úroveň. Takže výstup bude kolísat mezi vysokou a nízkou. Tento znak nestabilního výstupu se používá jako hodinový nebo obdélníkový výstup pro mnoho aplikací.
MONOSTABILNÍ MULTIVIBRÁTOR
To znamená, že bude existovat jeden stabilní stav a jeden nestabilní stav. Stabilní stav může uživatel zvolit buď jako vysoký, nebo nízký. Pokud je stabilní výstup zvolen vysoký, časovač se vždy pokusí nastavit vysoký výstup. Když je tedy dáno přerušení, časovač na krátkou dobu poklesne a protože je nízký stav nestabilní, po této době přejde na vysoký. Pokud je stabilní stav zvolen nízký, s přerušením se výstup krátkodobě zvýší, než se sníží.
BISTABILNÍ MULTIVIBRÁTOR
To znamená, že oba výstupní stavy jsou stabilní. S každým přerušením se výstup mění a zůstává tam. Například výstup je nyní považován za vysoký s přerušením, bude nízký a zůstane nízký. Při dalším přerušení to jde vysoko.
Důležité charakteristiky časovače IC 555
NE555 IC je 8kolíkové zařízení. Důležité elektrické charakteristiky časovače jsou, že by neměl být provozován nad 15V, to znamená, že zdrojové napětí nemůže být vyšší než 15v. Za druhé, nemůžeme z čipu odebrat více než 100 mA. Pokud je nedodržíte, IC by bylo spáleno a poškozeno.
Pracovní vysvětlení
Časovač se v podstatě skládá ze dvou primárních stavebních bloků a jsou to:
1. Porovnávače (dva) nebo dva operační zesilovače
2. Jeden SR flip-flop (set reset flip-flop)
Jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku, v časovači jsou pouze dvě důležité součásti, jsou to komparátor a klopný obvod. Rozumíme tomu, co jsou komparátory a žabky.
Komparátory: komparátor je jednoduše zařízení, které porovnává napětí na vstupních svorkách (invertující (- VE) a neinvertující (+ VE) svorky). Takže v závislosti na rozdílu v kladném a záporném terminálu na vstupním portu je určen výstup komparátoru.
Například zvažte kladné vstupní napětí svorky + 5 V a záporné vstupní napětí svorky + 3 V. Rozdíl je, 5-3 = + 2v. Jelikož je rozdíl kladný, dostaneme kladné špičkové napětí na výstupu komparátoru.
Pro další příklad, pokud je kladné napětí svorky + 3 V a záporné vstupní napětí svorky je + 5 V. Rozdíl je + 3- + 5 = -2V, protože rozdíl vstupního napětí je záporný. Výstupem komparátoru bude záporné špičkové napětí.
Pokud například považujeme kladnou vstupní svorku za INPUT a zápornou vstupní svorku za REFERENCI, jak je znázorněno na obrázku výše. Takže rozdíl napětí mezi INPUT a REFERNCE je kladný, dostaneme kladný výstup z komparátoru. Pokud je rozdíl záporný, dostaneme zápor nebo uzemnění na výstupu komparátoru.
Flip-Flop: Flip-flop je paměťová buňka, může ukládat jeden bit dat. Na obrázku vidíme pravdivostní tabulku klopného obvodu SR.
Klopný obvod má dva stavy pro dva vstupy; pro tento případ však musíme pochopit pouze dva stavy klopného obvodu.
| S | R | Q | Q '(Q bar) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
Nyní, jak je uvedeno v tabulce, pro vstupy pro nastavení a reset dostaneme příslušné výstupy. Pokud je na nastaveném pinu puls a nízká úroveň při resetu, pak klopný obvod uloží hodnotu jeden a dá vysokou logiku na Q terminál. Tento stav pokračuje, dokud resetovací kolík nedostane puls, zatímco nastavený kolík má nízkou logiku. Tím se resetuje klopný obvod, takže výstup Q klesne na nízkou hodnotu a tento stav bude pokračovat, dokud se klopný obvod znovu nenastaví.
Tímto způsobem klopný obvod ukládá jeden bit dat. Tady je další věc, Q a Q bar jsou vždy opačné.
V časovači se spojí komparátor a klopný obvod.
Uvažujme, že do časovače je přiváděno 9V z důvodu děliče napětí tvořeného odporovou sítí uvnitř časovače, jak je znázorněno v blokovém schématu; na pinech komparátoru bude napětí. Takže kvůli síti děliče napětí budeme mít na záporné svorce komparátoru jeden + 6V. A + 3 V na kladné svorce druhého komparátoru.
Jedna další věc je, že jeden výstup komparátoru je připojen k resetovacímu kolíku klopného obvodu, takže jeden výstup komparátoru jde vysoko od nízkého, pak se klopný obvod resetuje. A na druhé straně je druhý výstup komparátoru připojen k nastavenému kolíku klopného obvodu, takže pokud druhý výstup komparátoru jde vysoko z nízkého, klopný obvod nastaví a uloží JEDEN.
Nyní, když pozorně sledujeme, pro napětí menší než + 3 V na spouštěcím kolíku (záporný vstup druhého komparátoru), výstup komparátoru klesá nízko od vysokého, jak bylo popsáno výše. Tento impuls nastaví klopný obvod a uloží hodnotu jeden.
Nyní, když na prahový kolík použijeme napětí vyšší než + 6 V (kladný vstup jednoho komparátoru), výstup komparátoru jde z nízkého na vysoký. Tento puls resetuje klopný obvod a flip-flip úložiště nula.
Další věc se stane během resetu klopného obvodu, když se resetuje, výbojový kolík se připojí k zemi při zapnutí Q1. Tranzistor Q1 se zapne, protože Qbar je při resetu vysoký a je připojen k základně Q1.
V astabilní konfiguraci se zde připojený kondenzátor během této doby vybíjí, takže výstup časovače bude během této doby nízký. V astabilní konfiguraci bude doba během nabíjení kondenzátoru napětí spouštěcího kolíku menší než + 3 V, takže klopný obvod bude uložit jeden a výstup bude vysoký.
V neuvěřitelné konfiguraci, jak je znázorněno na obrázku, Frekvence výstupního signálu závisí na RA, RB rezistorech a kondenzátoru C. Rovnice je uvedena jako, Frekvence (F) = 1 / (Časové období) = 1,44 / ((RA + RB * 2) * C).
Zde RA, RB jsou hodnoty odporu a C je hodnota kapacity. Vložením hodnot odporu a kapacity do výše uvedené rovnice získáme frekvenci výstupní obdélníkové vlny.
Logický čas na vysoké úrovni je uveden jako, TH = 0,693 * (RA + RB) * C
Nízkoúrovňový logický čas je uveden jako, TL = 0,693 * RB * C
Pracovní poměr výstupní obdélníkové vlny je uveden jako, Pracovní cyklus = (RA + RB) / (RA + 2 * RB).
555 Schéma a popisy pinů časovače
Nyní, jak je znázorněno na obrázku, existuje osm pinů pro časovač IC 555, jmenovitě, 1. Uzemnění.
2. Spouštěč.
3. Výstup.
4. Reset.
5. Ovládání
6. Prahová hodnota.
7. Vybití
8. Napájení nebo Vcc
Kolík 1. Zem: Tento kolík nemá vůbec žádnou speciální funkci. Je připojen k zemi jako obvykle. Aby časovač fungoval, musí být tento kolík připojen k zemi.
Pin 8. Power nebo VCC: Tento pin také nemá žádnou speciální funkci. Je připojen na kladné napětí. Aby časovač fungoval, musí být tento pin připojen k kladnému napětí v rozsahu + 3,6 V až + 15 V.
Pin 4. Reset: Jak již bylo řečeno, v časovači čipu je klopný obvod. Výstup klopného obvodu řídí výstup čipu přímo na pin3.
Resetovací kolík je přímo připojen k MR (Master Reset) klopného obvodu. Při pozorování můžeme pozorovat malý kruh na MR klopného obvodu. Tato bublina představuje, že pin MR (Master Reset) je aktivní spouštění LOW. To znamená, že klopný obvod pro resetování napětí MR pinu musí jít z HIGH na LOW. S tímto logickým krokem dolů se flip-flop stěží stáhne dolů na LOW. Takže výstup jde LOW, bez ohledu na jakékoli piny.
Tento pin je připojen k VCC, aby klopný obvod zabránil tvrdému resetování.
Pin 3. VÝSTUP: Tento pin také nemá žádnou speciální funkci. Tento pin je čerpán z konfigurace PUSH-PULL tvořené tranzistory.
Konfigurace push pull je zobrazena na obrázku. Základny dvou tranzistorů jsou připojeny k klopnému výstupu. Takže když se na výstupu klopného obvodu objeví logická výška, tranzistor NPN se zapne a na výstupu se objeví + V1. Když se logika na výstupu klopného obvodu objeví LOW, PNP tranzistor se zapne a výstup se stáhne na zem nebo se na výstupu objeví –V1.
Tak se používá konfigurace push-pull k získání obdélníkové vlny na výstupu řídicí logikou z klopného obvodu. Hlavním účelem této konfigurace je získat zpět flip-flop zátěže. Flip-flop samozřejmě nemůže na výstupu dodávat 100 mA.
Až dosud jsme diskutovali o pinech, které za žádných podmínek nemění stav výstupu. Zbývající čtyři piny jsou speciální, protože určují výstupní stav časovaného čipu, o každém z nich nyní pojednáme.
Kolík 5. Ovládací kolík: Ovládací kolík je připojen ze záporného vstupního kolíku komparátoru.
Zvažte pro případ, že napětí mezi VCC a GROUND je 9v. Kvůli děliči napětí v čipu, jak je vidět na obrázku 3 na stránce 8, bude napětí na ovládacím kolíku VCC * 2/3 (pro VCC = 9, napětí kolíku = 9 * 2/3 = 6V).
Funkce tohoto pinu poskytuje uživateli přímou kontrolu nad prvním komparátorem. Jak je znázorněno na obrázku výše, výstup komparátoru je přiváděn do resetu klopného obvodu. Na tento pin můžeme dát jiné napětí, řekněme, pokud jej připojíme na + 8v. Nyní se musí stát, že napětí kolíku THRESHOLD musí dosáhnout + 8 V, aby se resetoval klopný obvod a přetáhl výstup dolů.
V normálním případě bude V-out nízký, jakmile se kondenzátor nabije na 2 / 3VCC (+ 6V pro napájení 9V). Nyní, protože jsme na ovládací kolík připojili jiné napětí (komparátor jeden záporný nebo resetovat komparátor).
Kondenzátor by se měl nabíjet, dokud jeho napětí nedosáhne napětí ovládacího kolíku. Kvůli tomuto silovému kondenzátoru se mění doba zapnutí a doba vypnutí signálu. Na výstupu tedy dojde k jinému zapnutí odtržené dávky.
Normálně je tento kolík stažen kondenzátorem. Aby se zabránilo nežádoucímu rušení hluku při práci.
Pin 2. TRIGGER: Trigger pin je tažen ze záporného vstupu druhého komparátoru. Výstup komparátoru dva je připojen k pinu SET klopného obvodu. S vysokým výstupem komparátoru dva dostaneme vysoké napětí na výstupu časovače. Můžeme tedy říci, že spouštěcí kolík řídí výstup časovače.
Nyní je třeba pozorovat, že nízké napětí na spouštěcím kolíku vynutí vysoké výstupní napětí, protože je na invertujícím vstupu druhého komparátoru. Napětí na spouštěcím kolíku musí klesnout pod VCC * 1/3 (s předpokládaným VCC 9v, VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3V). Takže napětí na spouštěcím kolíku musí klesnout pod 3 V (pro napájení 9 V), aby výstup časovače šel vysoko.
Pokud je tento pin připojen k zemi, výstup bude vždy vysoký.
Pin 6. THRESHOLD: Prahové napětí pin určuje, kdy se má resetovat klopný obvod v časovači. Mezní kolík je čerpán z kladného vstupu komparátoru1.
Zde rozdíl napětí mezi vývodem THRESOLD a vývodem CONTROL určuje výstup komparátoru 2, a tedy logiku resetu. Pokud je rozdíl napětí kladný, klopný obvod se resetuje a výstup poklesne. Pokud je rozdíl záporný, logika na kolíku SET určuje výstup.
Pokud je ovládací čep otevřený. Poté napětí rovné nebo větší než VCC * (2/3) (tj. 6 V pro napájení 9 V) resetuje klopný obvod. Takže výstup klesá.
Můžeme tedy dojít k závěru, že napětí kolíku THRESHOLD určuje, kdy by měl výstup klesnout, když je ovládací kolík otevřený.
Pin 7. DISCHARGE: Tento pin je vytažen z otevřeného kolektoru tranzistoru. Vzhledem k tomu, že tranzistor (na kterém byl vybrán výbojový kolík, Q1) je jeho základna připojena k Qbar. Kdykoli se výstup sníží nebo se klopný obvod resetuje, vytahovací kolík se stáhne na zem. Protože Qbar bude vysoký, když Q bude nízký, tranzistor Q1 se zapne, protože základna tranzistoru bude napájena.
Tento pin obvykle vybíjí kondenzátor v ASTABLE konfiguraci, takže název DISCHARGE.