Elektroonikaseadmete projekteerimisel on sageli vaja moodustada etteantud pikkusega impulsse või genereerida etteantud sagedusega ja kindla pikkuse ja pausi suhtega ristkülikukujuline signaal. Kogenud disainer saab sellise seadme hõlpsalt kujundada eraldi digitaalsetele elementidele, kuid mugavam on selleks kasutada spetsiaalset kiipi.
Sisu
Mis on NE555 ja kus seda kasutada saab
NE555 disainiti 1970. aastatel ning on siiani professionaalide ja amatööride seas väga populaarne. See on taimer, mis on kapseldatud 8 kontaktiga. See on saadaval DIP versioonina või erinevate SMD versioonidena.
Mikroskeem sisaldab kahte komparaatorit - ülemist ja alumist. Nende sisenditel moodustub võrdluspinge, mis on võrdne 2/3 ja 1/3 toitepingest. Jagaja on moodustatud takistitest 5 kΩ takistid. Komparaatorid juhivad RS-päästikut. Selle väljundiga on ühendatud puhvervõimendi ja transistorlüliti. Igal komparaatoril on üks vaba sisend ja seda kasutatakse väliste juhtsignaalide edastamiseks.Ülemine komparaator käivitub kõrge taseme ilmumisel ja muudab kiibi väljundi madalaks. Alumine "jälgib" pinge vähenemist alla 1/3 VCC ja seab taimeri väljundiks loogilise 1.
Kiibi NE555 peamised omadused
Erinevate tootjate taimerite omadused võivad väikeses vahemikus erineda, kuid põhimõtteliselt pole kõrvalekaldeid (v.a tundmatu päritoluga kiibid, nendelt võite oodata kõike):
- Toitepinge on standardina määratud +5V kuni +15V, kuigi andmelehtedel on vahemik 4,5...18V.
- Väljundvool on 200 mA.
- Väljundpinge on maksimaalne VCC miinus 1,6 V, kuid mitte vähem kui 2 V 5 V toitepingel.
- Voolutarve 5 V juures ei ole suurem kui 5 mA, 15 V juures - kuni 13 mA.
- Impulsi kestuse moodustumise täpsus - mitte rohkem kui 2,25%.
- Maksimaalne töösagedus on 500 kHz.
Kõik parameetrid on antud ümbritseva õhu temperatuurile +25 °С.
Pin määramine ja paigutus
Taimeri tihvtid paiknevad standardsel viisil olenemata korpuse konstruktsioonist - kasvavas järjekorras alates võtmest vastupäeva (ülevalt vaadates), 1 kuni 8. Igal tihvtil on erinev funktsioon:
- GND - on seadme toiteallika ühine juhe.
- TRIG - Madala taseme rakendamisel käivitab see teise (diagrammil madalama) komparaatori, selle väljundiks on loogiline 1, mis seab sisemise RS-päästiku väärtusele 0. See on ühendatud välise RC-ahela ajastusahelaga. Sellel on prioriteet THR-i ees.
- VÄLJAS - väljund. Kõrge signaalitase veidi alla toitepinge, madal signaalitase - 0,25 V.
- RESET - lähtestada. Sõltumata teiste sisendite signaalidest, kui see on madal, lähtestab väljund 0-le ja blokeerib taimeri töö.
- CTRL - kontroll. Sellel on toitesiinil alati 2/3 pingetase. Siin saab rakendada välist signaali ja sellega väljundit moduleerida.
- THR - Kui saavutatakse kõrge tase (üle 2/3 toiteallikast), seatakse esimene (vooluahela ülemine) päästik väärtusele 1 ja sisemine RS päästik Sisemine RS-päästik läheb 1-le.
- DIS - Ajakondensaatori tühjenemine. Kui päästiku väljund on kõrge, avaneb sisemine transistor ja toimub kiire tühjenemine. Taimer on järgmiseks töötsükliks valmis.
- VCC - Toiteallika väljund. Seda saab varustada pingega 5 kuni 15 V.
NE555 töörežiimide kirjeldus
Kuigi taimeri arhitektuur võimaldab seda kasutada erinevates režiimides, on NE555 tüüpilisi töörežiime kolm.
Üks vibraator (ooterežiimi multivibraator)
Esialgne positsioon:
- Sisendis 2 on loogikatase kõrge;
- Päästiku sisenditel R ja S - nullid;
- Päästiku väljund - 1;
- tühjendusahela transistor on avatud, kondensaator C on möödas;
- väljundis 3 - tase 0.
Kui sisendil 2 kuvatakse nulltase, lülitub alumine komparaator 1-le, lähtestades päästiku 0-le. Kiibi väljundis kuvatakse kõrge tase. Samal ajal sulgub transistor ja lõpetab kondensaatori manööverdamise. See alustab laadimist läbi takisti R. Niipea, kui selle pinge jõuab 2/3 VCC-st, lülitub ülemine komparaator välja, seab päästiku tagasi 1-le ja taimeri väljundiks 0. Transistor avaneb ja tühjendab kondensaatori. See tekitab väljundis positiivse impulsi, mille alguse määrab välise signaali sisendis 2 ja selle lõpp sõltub kondensaatori laengu ajast, mis arvutatakse valemiga t=1,1⋅R⋅C .
Multivibraator
Toiteallika sisselülitamisel tühjeneb kondensaator, sisend 2 (ja 6) on loogiline 0, taimeri väljund on 1 (seda protsessi on kirjeldatud eelmises jaotises). Pärast kondensaatori laadimist läbi R1 ja R2 2/3 VCC-ni lähtestab sisendi 6 kõrge tase väljundi 3 nullile ja tühjendustransistor avaneb. Kuid kondensaatorit ei tühjendata otse, vaid läbi R2. Lõpuks naaseb ahel oma algsesse asendisse ja tsükkel kordub ikka ja jälle.Protsessi kirjeldusest on näha, et laadimisaja määrab takistuste R1, R2 ja kondensaatori võimsuse summa ning tühjenemisaja määravad R1 ja C. R1 ja R2 asemele saab panna muutuva takisti ning operatiivselt juhtida sagedust ja pulsisagedust. Arvutamise valemid:
- impulsi kestus t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
- pausi kestus t2=0,693⋅R2⋅C;
- pulsi kordussagedus f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.
Pausiaeg ei tohi ületada pulsi aega. Sellest piirangust mööda hiilimiseks eraldatakse tühjendus- ja laadimisahelad dioodiga (katood tihvtiga 6, anood tihvtiga 7).
Schmitti päästik
Saate ehitada Schmitti päästiku 555 kiibile. See seade teisendab aeglaselt muutuva signaali (siinus, saehammas jne) ruutlaineks. Siin ei kasutata ajastusahelaid, signaal suunatakse omavahel ühendatud sisenditesse 2 ja 6. Kui saavutatakse 2/3 VCC lävi, hüppab väljundpinge 1-ni, kui langeb 1/3-ni, siis hüppab samuti alla nulli. Ebaselguse tsoon on 1/3 toitepingest.
Eelised ja miinused
NE555 kiibi peamiseks eeliseks on kasutuslihtsus – vooluringi ehitamiseks piisab väikesest hästi kalkuleeritud paketist. Samal ajal on seadme maksumus madal.
Taimeri peamiseks puuduseks on impulsi kestuse tugev sõltuvus toitepingest. See on tingitud asjaolust, et värelus- või värelusahelas olev kondensaator laetakse takisti (või kahe) kaudu ja takisti ülemine juhe on ühendatud toitesiiniga. Takisti läbiva voolu moodustab VCC pinge - mida suurem see on, seda suurem on vool, seda kiiremini kondensaator laeb, mida varem komparaator käivitub, seda lühem on genereeritud ajavahemik. Mingil teadmata põhjusel on see punkt tehnilises dokumentatsioonis puudu, kuid see on arendajatele hästi teada.
Taimeri miinuseks on ka see, et komparaatorite lävipinged on moodustatud sisemiste jaoturitega ning neid ei saa reguleerida. See ahendab NE555 rakendusvõimalusi.
Ja veel üks ebameeldiv omadus. Väljundastme push-pull konstruktsiooni tõttu lülitamise hetkel (kui ülesvoolu transistor on avatud ja allavoolu transistor ei ole veel suletud või vastupidi)) on läbiv vooluimpulss. Selle kestus ei ole pikk, kuid see toob kaasa mikrolülituse täiendava kuumutamise ja tekitab toiteahelas müra.
Millised on analoogid
Alates taimeri olemasolust on välja töötatud ja välja antud suur hulk kloone. Neid toodavad erinevad firmad, kuid kõigi nimedes on numbrid 555. Analooge tootvate tehaste hulgas on nii populaarseid elektroonikakomponentide tootjaid kui ka tundmatuid Kagu-Aasia tootjaid. Kui esimesed pakuvad deklareeritud parameetreid, ei tohiks te teistelt garantiisid oodata. Kõrvalekalded deklareeritud omadustest võivad olla suured.
NSVL töötas välja sarnase taimeri KR1006VI1. Selle funktsionaalsus on identne originaaliga, välja arvatud üks erand: kontaktil 2 on tihvti 6 ees prioriteet (ja mitte vastupidi nagu NE555 puhul). Seda tuleks vooluahelate kavandamisel arvesse võtta. Veel üks asi: indeks KR tähendab, et kiip on saadaval ainult DIP8 paketis.
Praktilise rakenduse näited
Taimeri praktiline rakendusvaldkond on lai, selle ülevaate piires ei saa me teemat täielikult avalikustada. Kuid kõige levinumad näited on analüüsimist väärt.
Ühe ostsillaatori režiimis saate mõnele kiibile ehitada koodluku ajapiiranguga valimiskoodiga. Teine võimalus on kasutada lävenäidikuna (valgus, mahutavuse tase jne) koos erinevate anduritega.
Multivibraatori režiimis (stabiilne režiim) leiab taimer kõige laiema rakenduse. Mitmele taimerile saate ehitada karikakra lüliti, millel on eraldi reguleeritav vilkumise sagedus, SISSElülitusaeg ja pausiaeg. Saate kasutada NE555 ajarelee alusena ja moodustada tarbijate sisselülitamise aja vahemikus 1 kuni 25 sekundit. Saate ehitada muusikule metronoomi. See on kiibi enimkasutatav režiim ja kõiki kasutusviise on võimatu kirjeldada.
Schmitti päästikuna taimerit sageli ei kasutata. Kuid bistabiilses režiimis ilma sagedusdraiveriteta kasutatakse NE555 kontakti põrke summutajana või kahe nupuga lülitina start-stopp režiimis. Tegelikult kasutatakse ainult sisseehitatud RS-päästikut. Samuti on teada taimer PWM regulaatori baasil ehitamine.
Seal on kogud ahelaid, mis kirjeldavad NE555 taimeri erinevaid kasutusviise. Need kirjeldavad tuhandeid kiibi kasutamise viise. Kuid disaineri uudishimulikust meelest ei pruugi piisata ja ta leiab taimerile täiendava, mujal veel kirjeldamata kasutusvõimaluse. Kiibi disainerite poolt ette nähtud võimalused seda võimaldavad.
Seotud artiklid:
