Saat merancang perangkat elektronik, seringkali diperlukan untuk membentuk pulsa dengan panjang tertentu atau untuk menghasilkan sinyal persegi panjang dengan frekuensi tertentu dan rasio panjang-jeda tertentu. Perancang berpengalaman dapat dengan mudah merancang perangkat semacam itu pada elemen digital yang terpisah, tetapi lebih nyaman menggunakan chip khusus untuk tujuan ini.
Isi
Apa itu NE555 dan di mana bisa digunakan?
NE555 dirancang pada tahun 1970-an dan masih sangat populer di kalangan profesional dan amatir. Ini adalah timer yang dienkapsulasi dengan 8 pin. Ini tersedia dalam versi DIP atau dalam versi SMD yang berbeda.
Sirkuit mikro berisi dua pembanding - atas dan bawah. Pada inputnya, tegangan referensi terbentuk, sama dengan 2/3 dan 1/3 dari tegangan suplai. Pembagi dibentuk oleh resistor resistor 5 kΩ. Komparator mengontrol pemicu RS. Penguat buffer dan sakelar transistor terhubung ke outputnya. Setiap komparator memiliki satu input bebas dan digunakan untuk memasok sinyal kontrol eksternal.Komparator atas terpicu ketika level tinggi muncul dan mengubah output chip ke level rendah. Yang lebih rendah "memantau" pengurangan tegangan di bawah 1/3 VCC dan mengatur output timer ke logis 1.
Karakteristik utama dari chip NE555
Karakteristik pengatur waktu dari pabrikan yang berbeda mungkin berbeda dalam kisaran kecil, tetapi pada prinsipnya tidak ada penyimpangan (kecuali untuk chip yang tidak diketahui asalnya, dari mereka Anda dapat mengharapkan apa pun):
- Tegangan suplai ditentukan sebagai +5V hingga +15V sebagai standar, meskipun lembar data memiliki kisaran 4,5...18V.
- Arus keluaran adalah 200 mA.
- Tegangan keluaran maksimum VCC minus 1,6 V, tetapi tidak kurang dari 2 V pada tegangan suplai 5 V.
- Konsumsi arus pada 5 V tidak lebih dari 5 mA, pada 15 V - hingga 13 mA.
- Akurasi pembentukan durasi pulsa - tidak lebih dari 2,25%.
- Frekuensi operasi maksimum adalah 500 kHz.
Semua parameter diberikan untuk suhu sekitar +25 °С.
Penugasan dan pengaturan pin
Pin pengatur waktu ditempatkan dengan cara standar terlepas dari desain casing - dalam urutan menaik dari tombol berlawanan arah jarum jam (bila dilihat dari atas), dari 1 hingga 8. Setiap pin memiliki fungsi yang berbeda:
- GND - adalah kabel umum dari catu daya perangkat.
- TRIGONOMETRI - Ketika level rendah diterapkan, ini memicu komparator kedua (lebih rendah dalam diagram), outputnya adalah logika 1, yang mengatur pemicu RS internal ke 0. Ini terhubung ke sirkuit timing rantai RC eksternal. Ini memiliki prioritas di atas THR.
- KELUAR - keluaran. Level sinyal tinggi tepat di bawah tegangan suplai, level sinyal rendah - 0,25 V.
- MENGATUR ULANG - mengatur ulang. Tidak tergantung pada sinyal pada input lain, jika rendah, me-reset output ke 0 dan menghambat operasi timer.
- CTRL - kontrol. Itu selalu memiliki level tegangan 2/3 pada bus daya. Sinyal eksternal dapat diterapkan di sini dan output dapat dimodulasi dengannya.
- THR - Ketika level tinggi tercapai (lebih dari 2/3 suplai), pemicu pertama (puncak sirkuit) diatur ke 1 dan pemicu internal pemicu RS Pemicu RS internal akan menjadi 1.
- DIS - Pengosongan kapasitor waktu. Ketika output pemicu tinggi, transistor internal terbuka dan pelepasan cepat terjadi. Timer siap untuk siklus tugas berikutnya.
- VCC - Keluaran catu daya. Itu dapat disuplai dengan tegangan dari 5 hingga 15 V.
Deskripsi mode operasi NE555
Meskipun arsitektur timer memungkinkan untuk digunakan dalam mode yang berbeda, ada tiga mode operasi khas NE555.
Vibrator Tunggal (Multivibrator Siaga)
Posisi awal:
- Pada input 2, level logikanya tinggi;
- Pada input R dan S pemicu - nol;
- Keluaran pemicu - 1;
- transistor rangkaian pelepasan terbuka, kapasitor C dilewati;
- pada keluaran 3 - tingkat 0.
Ketika level nol muncul pada input 2, komparator bawah beralih ke 1, mengatur ulang pemicu ke 0. Level tinggi muncul pada output chip. Pada saat yang sama transistor menutup dan menghentikan shunting kapasitor. Ini mulai mengisi melalui resistor R. Segera setelah tegangan mencapai 2/3 dari VCC, komparator atas padam, mengatur pemicu kembali ke 1 dan output timer ke 0. Transistor membuka dan melepaskan kapasitor. Ini menghasilkan pulsa positif pada output, yang awalnya ditentukan oleh sinyal eksternal pada input 2, dan ujungnya tergantung pada waktu pengisian kapasitor, yang dihitung dengan rumus t=1,1⋅R⋅C .
Multivibrator
Ketika catu daya diterapkan, kapasitor dilepaskan, input 2 (dan 6) adalah logika 0, output timer adalah 1 (proses ini dijelaskan pada bagian sebelumnya). Setelah mengisi kapasitor melalui R1 dan R2 ke 2/3 VCC, level tinggi pada input 6 akan mengatur ulang output 3 ke nol dan transistor pelepasan akan terbuka. Namun kapasitor tersebut tidak akan dikosongkan secara langsung, melainkan melalui R2. Akhirnya sirkuit akan kembali ke posisi semula dan siklus akan berulang lagi dan lagi.Dari uraian proses Anda dapat melihat bahwa waktu pengisian ditentukan oleh jumlah resistansi R1, R2 dan kapasitas kapasitor, dan waktu pengosongan diatur oleh R1 dan C. Alih-alih R1 dan R2 Anda dapat menempatkan resistor variabel dan secara operatif mengontrol frekuensi dan denyut nadi. Rumus untuk perhitungan:
- durasi pulsa t1=0.693⋅(R1+R2)⋅C;
- durasi jeda t2=0.693⋅R2⋅C;
- tingkat pengulangan pulsa f=1/(0.693(R1+2⋅R2)⋅C.
Waktu jeda tidak boleh melebihi waktu pulsa. Untuk mengatasi keterbatasan ini, rangkaian pelepasan dan pengisian dipisahkan dengan memasukkan dioda (katoda ke pin 6, anoda ke pin 7).
Pemicu Schmitt
Anda dapat membuat pemicu Schmitt pada chip 555. Perangkat ini mengubah sinyal yang berubah perlahan (sinus, gigi gergaji, dll.) menjadi gelombang persegi. Tidak ada sirkuit waktu yang digunakan di sini, sinyal diterapkan ke input 2 dan 6 yang terhubung satu sama lain. Ketika ambang 2/3 VCC tercapai, tegangan output melompat ke 1, ketika turun ke 1/3 juga melompat ke nol. Zona ambiguitas adalah 1/3 dari tegangan suplai.
Keuntungan dan kerugian
Keuntungan utama dari chip NE555 adalah kesederhanaan penggunaannya - untuk membangun sirkuit, cukup memiliki paket kecil yang diperhitungkan dengan baik. Pada saat yang sama, biaya perangkat rendah.
Kerugian utama dari pengatur waktu adalah ketergantungan yang nyata dari durasi pulsa pada tegangan suplai. Ini disebabkan oleh fakta bahwa kapasitor dalam rangkaian kedip atau kedip diisi melalui resistor (atau dua), dan ujung atas resistor terhubung ke bus daya. Arus melalui resistor dibentuk oleh tegangan VCC - semakin tinggi, semakin tinggi arus, semakin cepat kapasitor akan mengisi, semakin awal komparator akan memicu, semakin pendek interval waktu yang dihasilkan. Untuk beberapa alasan yang tidak diketahui, poin ini tidak ada dalam dokumentasi teknis, tetapi sudah diketahui oleh para pengembang.
Kerugian lain dari pengatur waktu adalah bahwa tegangan ambang pembanding dibentuk oleh pembagi internal dan tidak dapat disesuaikan. Ini mempersempit kemungkinan aplikasi NE555.
Dan satu lagi fitur yang tidak menyenangkan. Karena desain push-pull dari tahap output, pada saat switching (ketika transistor hulu terbuka dan transistor hilir belum tertutup atau sebaliknya)) ada pulsa arus tembus. Durasinya tidak lama, tetapi menyebabkan pemanasan tambahan pada sirkuit mikro dan menciptakan kebisingan di sirkuit daya.
Apa analognya?
Sejak keberadaan timer, dikembangkan dan dirilis sejumlah besar klon. Mereka diproduksi oleh perusahaan yang berbeda, tetapi semuanya mengandung nama angka 555. Di antara pabrik yang memproduksi analog, ada pabrikan komponen elektronik yang populer, dan pabrikan yang tidak dikenal dari Asia Tenggara. Jika yang pertama memberikan parameter yang dideklarasikan, maka Anda seharusnya tidak mengharapkan jaminan apa pun dari yang kedua. Penyimpangan dari karakteristik yang dinyatakan bisa besar.
Uni Soviet mengembangkan pengatur waktu serupa, KR1006VI1. Fungsionalitasnya identik dengan aslinya dengan satu pengecualian: pin 2 memiliki prioritas di atas pin 6 (dan bukan sebaliknya seperti pada NE555). Ini harus diperhitungkan saat merancang sirkuit. Satu hal lagi: indeks KR berarti chip hanya tersedia dalam paket DIP8.
Contoh Aplikasi Praktis
Bidang aplikasi praktis pengatur waktu sangat luas, dalam batasan ulasan ini kami tidak dapat mengungkapkan topik sepenuhnya. Tetapi contoh yang paling umum layak untuk diuraikan.
Dalam mode osilator tunggal pada beberapa chip, Anda dapat membuat kunci kode dengan kode panggilan terbatas waktu. Cara lain adalah dengan menggunakan indikator ambang (cahaya, tingkat pengisian kapasitas, dll.) bersama dengan berbagai sensor.
Dalam mode multivibrator (mode astabil) pengatur waktu menemukan aplikasi terluas. Pada beberapa pengatur waktu, Anda dapat membuat sakelar rantai daisy dengan kontrol terpisah dari frekuensi kedip, waktu AKTIF, dan waktu jeda. Anda dapat menggunakan NE555 sebagai dasar untuk relai waktu dan membentuk waktu untuk menyalakan konsumen dari 1 hingga 25 detik. Anda dapat membuat metronom untuk seorang musisi. Ini adalah mode chip yang paling banyak digunakan dan tidak mungkin untuk menggambarkan semua kegunaannya.
Sebagai pemicu Schmitt, timer tidak sering digunakan. Tetapi dalam mode bistable tanpa driver frekuensi, NE555 digunakan sebagai penekan kontak bouncing atau sakelar dua tombol dalam mode start-stop. Faktanya, hanya pemicu RS bawaan yang digunakan. Juga diketahui tentang membangun berdasarkan pengatur waktu PWM.
Ada kumpulan rangkaian yang menjelaskan berbagai penggunaan timer NE555. Mereka menjelaskan ribuan cara untuk menggunakan chip. Tapi pikiran ingin tahu perancang mungkin tidak cukup, dan dia akan menemukan tambahan, yang belum dijelaskan di tempat lain penggunaan pengatur waktu. Kemungkinan yang ditetapkan oleh perancang chip memungkinkan hal ini.
Artikel terkait:
