Безусловно, одной из самых известных и любимых микросхем всех времен является таймер 555, изобретенные Хансом Камензиндом из Signetics в 1968 году. Таймер 555 очень стабилен и прост в использовании, что, вероятнее всего, и объясняет его популярность.
Он может выполнять множество функций, но в основном используется в качестве моностабильных, бистабильных и нестабильных генераторов. В этой статье мы подробно рассмотрим каждый из этих режимов работы, объяснив, для чего они используются и как их построить.
Что из себя представляет 555-й таймер
Вот структурная схема таймера 555:
К счастью, для успешного его использования не обязательно разбираться во внутренней работе. Есть два компаратора, настроенных на 2/3 напряжения питания Vcc и 1/3 напряжения питания Vcc, за которыми следует сбрасываемый триггер, за которым следует драйвер выходного уровня. Таймер 555 получил свое название от трех резисторов по 5 Ком в цепи порогового делителя от вывода 8 до вывода 1.
Распиновка 555 таймера
| Номер вывода | Название вывода | Описание вывода |
|---|---|---|
| 1 | GND | Земля (Ground). Отрицательный вывод питания |
| 2 | TRIG | Триггер (Trigger). Когда напряжение на этом выводе падает ниже 1/3 В от напряжения питания VCC, на выходе OUT устанавливается высокий уровень (логическая 1), и начинается отсчет времени. Пока уровень напряжения на этом выводе — низкий, выходной сигнал будет оставаться в высоком уровнем. |
| 3 | OUT | Выход (Output). Двухтактный выход, высокий (1) или низкий (0), способный выдавать до 200 мА. |
| 4 | RESET | Сброс (Reset). Сбрасывает временной интервал, если его подтянуть к GND. Если сброс не используется, то он должен быть подключен к Vcc. |
| 5 | CONT | Управление (Control). Внешняя регулировка внутренних пороговых и пусковых напряжений. В нестабильном режиме работы 555 таймера он может модулировать частоту на выходе. Если этот контакт не используется, его следует подключить к GND через конденсатор 10нФ. |
| 6 | THRES | Порог (Threshold). Когда напряжение на этом выводе становится > 2/3 В от напряжения питания VCC, то время высокого уровня на выходном выводе заканчивается, и на нем устанавливается низкий уровень. |
| 7 | DISCH | Разряд (Discharge). Открытый коллектор транзистора можно использовать для разрядки подключенного конденсатора. В некоторых режимах можно использовать как второй выход (например, в бистабильном режиме). |
| 8 | VCC | Положительный вывод питания от 4,5 до 16 В |
Моностабильный режим
Моностабильная схема любит оставаться в одном состоянии (высоком или низком), но может быть принудительно переключена в противоположное состояние на период, контролируемый RC-цепью.
Ниже приведена схема использования таймера 555 в моностабильном режиме:
На схеме выше вывод 2 (TRI) таймера удерживается в ВЫСОКОМ состоянии с помощью резистора R2. Но в момент нажатия кнопки S1 уровень на выводе TRI становится НИЗКИМ и запускается отсчет времени на период, определяемый резистором R1 и конденсатором C3. В это время на выводе 3 (OUT) устанавливается ВЫСОКИЙ уровень напряжения. Рассчитаем время, в течение которого контакт 3 (OUT) будет ВЫСОКИМ:
Формула взята из даташита на 555 таймер вот отсюда:
В итоге при нажатии на кнопку S1 на выходе таймера будет сформирован импульс длительностью в 0,1 секунду.
Изменив номиналы резистора R1 и конденсатора C3 (или можно, например, использовать подстроечники), можно добиться формирование необходимого вам импульса. Вот та же схема в программе proteus, но длительность выходного импульса будет равна 11 секунд, так как R1 = 100 кОм, а C3 = 100 мкФ.
Моностабильные схемы очень полезны для получения импульса нужной длины, например, расширитель импульса в датчике вибрации или в схеме, где используются нажатие на кнопки.
Бистабильный режим
Бистабильная схема может находиться в одном из двух состояний — либо включена, либо выключена. Эти схемы обычно используют в ячейках памяти, триггерных схемах и выключателях.
Схема настройки 555 таймера в бистабильном режиме:
В этом режиме нет времязадающей RC-цепочки, так как выход таймера может находится только в состоянии включен или выключен. Переключателем S1 мы выбираем на какой из входов подать НИЗКИЙ уровень сигнала (логический 0): на вывод 2 (TRI) или на вывод 4 (RST). Это приведет к изменению состояния выходного сигнала. Если на выводе 2 (TRI) установить НИЗКИЙ уровень, то на выводе 3 (OUT) установится ВЫСОКИЙ уровень.
Мы также можем заменить переключатель двумя отдельными кнопками для достижения того же результата:
Нестабильный режим
В нестабильном режиме таймер 555 действует как генератор прямоугольных импульсов. Им можно управлять в широком диапазоне частот с помощью одного конденсатора и переменного резистора. Мало того, можно регулировать рабочий цикл.
Вот схема подключения таймера 555 в нестабильном режиме:
В этой схеме резисторы R1, R2 и C3 управляют синхронизацией периодов включения и выключения. И два периода t1 и t2 вместе задают частоту выходного прямоугольного сигнала.
Например, взгляните на эту осциллограмму:
Поскольку t1=347 мс и t2=362 мс, то период (T) равен 347+362 = 709 мс. Теперь мы можем найти частоту следования импульсов.
В приведенной выше схеме мы можем установить каждую ширину t1 и t2 независимо, используя два приведенных ниже уравнения:
В целом, таймер 555 прослужит нам еще долгое время благодаря своей высокой производительности, простоте использования и надежности. Это тот тип микросхемы, который вы должны всегда держать под рукой.
Надеюсь, вам понравилось это знакомство с 555-м таймером .
Документация
Компоненты
- Набор резисторов
- 2-х ваттные резисторы
- Электролитические конденсаторы (0.5 кг)
- Набор керамических конденсаторов (18 номиналов по 10 штук)
- Набор кнопок (10 видов)
- Набор кнопок (25 видов)
- Набор подстроечных резисторов RM065 (10 номиналов по 10 штук)
- Набор подстроечных резисторов 3296 (10 номиналов по 5 штук)
- Микросхема таймера NE555 в корпусе DIP-8 (10 штук)
- Микросхема таймера NE555 в корпусе SOP-8 (10 штук)
