Čip 555: opis in praktična uporaba

Čipi 555 se pogosto uporabljajo v radioamaterski praksi - so praktični, večnamenski in zelo enostavni za uporabo. Na takih mikrovezjih je mogoče implementirati katero koli zasnovo - tako najpreprostejše Schmittove sprožilce z nekaj dodatnimi elementi kot večstopenjske kombinirane ključavnice.

NE555 je bil razvit že dolgo časa, tudi v sovjetskih revijah Radio, Modeler-Constructor je bilo na analogih tega mikrovezja mogoče najti veliko domačih izdelkov. Danes se to mikrovezje aktivno uporablja v modelih z LED.

Opis mikrovezja

To je razvoj ameriškega podjetja Signetics. Njeni strokovnjaki so lahko v praksi uresničili delo Kamenzinda Hansa. To je, lahko bi rekli, oče integriranega vezja - v težkih razmerah visoke konkurence je inženirjem uspelo izdelati izdelek, ki je vstopil na svetovni trg in pridobil široko popularnost.

V teh letih mikrovezje serije 555 ni imelo analogov na svetu - zelo visoka gostota montažnih elementov v napravi in ​​izjemno nizki stroški. Zahvaljujoč tem parametrom je pridobila visoko priljubljenost med oblikovalci.

Domači analogi

Po tem se je začelo množično kopiranje tega radijskega elementa - sovjetski analog mikrovezja se je imenoval KR1006VI1. Mimogrede, to je v vseh pogledih edinstven razvoj, čeprav ima veliko analogov. Samo pri domačih mikrovezjih ima vhod zaustavitve prednost pred vhodom zagona. Nobeden od tujih modelov nima takšne lastnosti. Toda to funkcijo je treba upoštevati pri načrtovanju vezij, v katerih se aktivno uporabljata oba vhoda.

Kje se uporablja?

Vendar je treba opozoriti, da prioritete vhodov ne vplivajo močno na zmogljivost mikrovezja. To je le manjši odtenek, ki ga je treba upoštevati v redkih primerih. Za zmanjšanje porabe energije sredi 70-ih se je začela proizvodnja elementov CMOS. V ZSSR so se mikrovezja na terenskih delavcih imenovala KR1441VI1.

Generatorji na čipu 555 se zelo pogosto uporabljajo v radijskih sprejemnikih. Na tem mikrovezju je enostavno implementirati časovni rele, zakasnitev pa je mogoče nastaviti od nekaj milisekund do ur. Obstajajo bolj zapleteni elementi, ki temeljijo na vezju 555 - vsebujejo naprave za preprečevanje klepetanja kontaktov, krmilnike PWM in obnovitev signala digitalnega tipa.

Prednosti in slabosti mikrovezja

Znotraj časovnika je vgrajen delilnik napetosti - on vam omogoča, da nastavite strogo fiksen spodnji in zgornji prag, pri katerem se sprožijo primerjalniki. Od tod lahko sklepamo, da je glavna pomanjkljivost v tem, da je mejnih vrednosti nemogoče nadzorovati, delilnika pa tudi ni mogoče izključiti iz zasnove, področja praktične uporabe 555 mikrovezje je znatno zoženo.

Kako se znebiti pomanjkljivosti?

Toda takšne težave se lahko znebite, dovolj je, da namestite polarni kondenzator največ 0,1 uF med krmilnim terminalom in minusom napajanja.

In da bi znatno povečali odpornost proti hrupu, je v napajalni tokokrog nameščen nepolarni kondenzator s kapaciteto 1 μF. Pri praktični uporabi 555 mikrovezij je pomembno upoštevati, ali pasivni elementi - upori in kondenzatorji - vplivajo na njihovo delovanje. Vendar je treba opozoriti na eno značilnost - pri uporabi časovnikov na elementih CMOS vse te pomanjkljivosti preprosto izginejo, ni potrebe po uporabi dodatnih kondenzatorjev.

Glavni parametri mikrovezij

Če se odločite za izdelavo časovnika na čipu 555, potem morate poznati njegove glavne značilnosti. Skupno ima naprava pet vozlišč, ki jih lahko vidite na diagramu. Na vhodu je uporovni delilnik napetosti. Z njegovo pomočjo se tvorita dve referenčni napetosti, potrebni za delovanje primerjalnikov. Izhodi primerjalnikov so povezani z RS flip-flopom in zunanjim zatičem za ponastavitev. In šele nato do ojačevalne naprave, kjer se vrednost signala poveča.

Moč čipa

Na koncu je tranzistor, v katerem je kolektor odprt - opravlja številne funkcije, vse je odvisno od konkretne naloge, s katero se sooča. Priporočljivo je, da se integrirana vezja NE, SA, NA napajajo z napajalno napetostjo v območju 4,5-16 V. Samo za uporabo mikrovezij 555 s kratico SE je dovoljeno povečanje na 18 V.

Največja poraba toka pri napetosti 4,5 V lahko doseže 10-15 mA, najmanjša vrednost je 2-5 mA. Obstajajo mikrovezja CMOS, pri katerih poraba toka ne presega 1 mA. Pri domačih IC tipa KR1006VI1 trenutna poraba ne presega 100 mA. Podroben opis čipa 555 in njegovih domačih primerkov najdete v podatkovnih listih.

Delovanje čipa

Pogoji delovanja so neposredno odvisni od tega, katero podjetje proizvaja čip. Kot primer lahko navedemo dva analoga - NE555 in SE555. Za prvo je temperaturno območje, v katerem bo običajno delovalo, v območju 0-70 stopinj. V drugem je veliko širši - od -55 do +125 stopinj. Zato je treba takšne parametre vedno upoštevati pri načrtovanju naprav. Priporočljivo je, da se seznanite z vsemi značilnimi vrednostmi napetosti in tokov na zatičih Reset, TRIG, THRES, CONT. Če želite to narediti, lahko uporabite podatkovni list za določen model - v njem boste našli izčrpne informacije.

Od tega je odvisna tudi praktična uporaba sheme. Čip 555 radijski amaterji pogosto uporabljajo - v krmilnih sistemih so na tem elementu celo glavni oscilatorji za radijske oddajnike. Njegova prednost pred katero koli tranzistorsko ali cevno različico je neverjetno visoka stabilnost frekvence. In ni treba izbrati elementov z visoko stabilnostjo, namestiti dodatne naprave za izravnavo napetosti. Dovolj je namestiti preprosto mikrovezje in ojačati signal, ki bo ustvarjen na izhodu.

Namen zatičev IC

Na mikrovezjih serije 555 je samo osem zatičev, vrsta paketa je PDIP8, SOIC, TSSOP. Toda v vseh primerih je namen sklepov enak. Element UGO je pravokotnik z oznako "G1" v primeru enojnega impulznega generatorja in "GN" pri multivibratorju. Dodelitev žebljička:

1. GND - skupno, po vrstnem redu je prvo (če štejete od oznake ključa). Ta pin je negativen od napajalnika.
2. TRIG - prožilni vhod. Na ta zatič je uporabljen impulz nizke ravni in gre v drugi primerjalni aparat. Posledično se IC zažene in na izhodu se pojavi signal visoke ravni. Poleg tega je trajanje signala odvisno od vrednosti C in R.
3. OUT - izhod, kjer se pojavi signal visoke in nizke ravni. Preklop med njimi ne traja več kot 0,1 µs.
4. RESET - ponastaviti. Ta vhod ima najvišjo prioriteto, nadzoruje časovnik in ni odvisen od tega, ali je napetost na preostalih nogah mikrovezja. Za zagon potrebujete napetost večjo od 0,7 V. V primeru, da je impulz manjši od 0,7 V, je delovanje mikrovezja 555 prepovedano.
5. CTRL je krmilni vhod, ki je povezan z delilnikom napetosti. In če ni zunanjih dejavnikov, ki bi lahko vplivali na delovanje, se na tem izhodu pojavi napetost 2/3 napajalne napetosti. Ko se na ta vhod uporabi krmilni signal, se na izhodu ustvari moduliran impulz. V primeru preprostih vezij je ta izhod povezan s kondenzatorjem.
6. THR - stop. To je vhod 1. primerjalnika, v primeru, da se na njem pojavi napetost 2/3 od napajalne, se sprožilec ustavi in ​​se časovnik nastavi na nižji nivo. Predpogoj pa je, da na kraku TRIG ne sme biti prožilnega signala (ker ima prednost).
7. DIS - izpust. Povezuje se neposredno s tranzistorjem, ki se nahaja znotraj čipa 555. Ima skupni zbiralnik. V vezju oddajnik-kolektor je nameščen kondenzator, ki je potreben za nastavitev časa.
8. VCC - priklop na plus napajalnika.

Način z enim vibratorjem

Skupaj obstajajo trije načini delovanja čipa NE555, eden od njih je en sam vibrator. Za izvedbo tvorbe impulzov je potrebno uporabiti kondenzator polarnega tipa in upor.

Shema deluje takole:

1. Na vhod časovnika se dovede napetost - impulz nizke ravni.
2. Način delovanja mikrovezja je preklopljen.
3. Na pin 3 se pojavi signal visoke ravni.

Po tem času bo izhod ustvaril signal nizke ravni. V načinu multivibratorja sta zatiča "4" in "8" povezana. Pri razvoju vezij, ki temeljijo na enem vibratorju, je treba upoštevati naslednje nianse:

1. Napajalna napetost ne more vplivati ​​na čas impulza. Z naraščanjem napetosti je hitrost polnjenja kondenzatorja, ki določa čas, večja. Posledično se poveča amplituda signala na izhodu.
2. Če se na vhod uporabi dodaten impulz (že po glavnem), potem to ne bo vplivalo na delovanje časovnika do konca časa t.

Če želite vplivati ​​na delovanje generatorja, lahko uporabite eno od naslednjih metod:

1. Na zatič RESET uporabite signal nizke ravni. To bo vrnilo časovnik v privzeto stanje.
2. Če je vhod "2" signal nizke ravni, bo izhod vedno visok impulz.

S pomočjo posameznih impulzov, ki se nanašajo na vhod, in spreminjanjem parametrov časovnih komponent je mogoče na izhodu dobiti pravokotni signal želenega trajanja.

Multivibratorsko vezje

Vsak novi radioamater lahko izdela detektor kovin na čipu 555, vendar morate za to preučiti značilnosti te naprave. Multivibrator je poseben generator, ki v enakomernih intervalih ustvarja pravokotne impulze. Poleg tega so amplituda, trajanje in frekvenca strogo nastavljene - vrednosti so odvisne od naloge, s katero se sooča naprava.

Upori in kondenzatorji se uporabljajo za tvorjenje ponavljajočih se signalov. Trajanje signala t1, premor t2, frekvenco f in obdobje T lahko najdete z naslednjimi formulami:

• t1=ln2*(R1+R2)*C=0,693*(R1+R2)*C;
• t2=0,693*C*(R1+2*R2);
• T=0,693*C*(R1+2*R2);
• f=1/(0,693*C*(R1+2*R2)).

Na podlagi teh izrazov je razvidno, da premor v trajanju ne sme biti daljši od časa signala. Z drugimi besedami, delovni cikel nikoli ne bo večji od 2. Od tega je neposredno odvisna praktična uporaba mikrovezja 555. Sheme različnih naprav in modelov so zgrajene v skladu s podatkovnimi listi - navodili. Dajo vsa možna priporočila za montažo naprav. Delovni cikel je mogoče najti s formulo S=T/t1. Če želite povečati to številko, morate v vezje dodati polprevodniško diodo. Njegova katoda je povezana s šesto nogo, anoda pa s sedmo.

Če pogledate v podatkovni list, potem označuje recipročnost delovnega cikla - izračuna se lahko po formuli D \u003d 1 / S. Izmeri se v odstotkih. Delovanje multivibratorskega vezja je mogoče opisati na naslednji način:

1. Ko pride do napajanja, se kondenzator popolnoma izprazni.
2. Časovnik je nastavljen na visoko raven.
3. Kondenzator kopiči naboj in napetost na njem doseže največ - 2/3 napajalne napetosti.
4. Čip preklopi in na izhodu se pojavi signal nizke ravni.
5. Kondenzator se med t1 izprazni do nivoja 1/3 napajalne napetosti.
6. 555 se znova preklopi in izhod je spet visok.

Ta način delovanja se imenuje samonihajni. Vrednost signala se na izhodu nenehno spreminja, časovni čip 555 je v rednih intervalih v različnih načinih.

Natančen Schmittov sprožilec

Časovniki tipa NE555 in podobni imajo vgrajen primerjalnik z dvema pragoma - spodnjim in zgornjim. Poleg tega ima poseben RS-sprožilec. To je tisto, kar omogoča izvedbo zasnove natančnega Schmittovega sprožilca. Vhodno napetost deli primerjalnik na tri enake dele. In takoj, ko doseže raven mejne vrednosti, se preklopi način delovanja mikrovezja. V tem primeru se histereza poveča, njegova vrednost doseže 1/3 napajalne napetosti. Natančni sprožilec se uporablja pri načrtovanju sistemov z avtomatskim krmiljenjem.