Принцип работы таймера 555

Распиновка 555 таймера

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.

Скачать даташит на 555 таймер

Что из себя представляет 555-й таймер

Вот структурная схема таймера 555:

Схема 555 таймера

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 выводаНазвание выводаОписание вывода
1GNDЗемля (Ground). Отрицательный вывод питания
2TRIGТриггер (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.
3OUTВыход (Output). Двухтактный выход, высокий (1) или низкий (0), способный выдавать до 200 мА.
4RESETСброс (Reset). Сбрасывает временной интервал, если его подтянуть к GND. Если сброс не используется, то он должен быть подключен к Vcc.
5CONTУправление (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.
6THRESПорог (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.
7DISCHРазряд (Discharge). Открытый коллектор транзистора можно использовать для разрядки подключенного конденсатора. В некоторых режимах можно использовать как второй выход (например, в бистабильном режиме).
8VCCПоложительный вывод питания от 4,5 до 16 В
Таблица 1. Распиновка 555 таймера

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:

Моностабильный режим работы 555 таймера. Электрическая схема
Моностабильный режим работы 555 таймера

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:

\[t=1.1\times R \times C=1\text{ кОм}\times 100\text{ мкФ}=1000\times 0.0001=0.1\text{ c.}\]

Формула взята из даташита на 555 таймер вот отсюда:

Формула для расчета RC-цепочки
Формула для расчета времени RC-цепи

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.

Формирование импульса на 555 таймере
Формирование импульса в 11 секунд при нажатии кнопки на 555 таймере

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:

Схема включения 555 таймера. Бистабильный режим

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:

Схема включения таймера. Бистабильный режим
Бистабильный режим работы 555 таймера с двумя кнопками

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:

Схема включения таймера 555. Нестабильный режим
Нестабильный режим работы 555 таймера

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:

Осциллограмма вывода OUT
Осциллограмма выхода таймера 555 при нестабильном режиме работы

Поскольку t1=347 мс и t2=362 мс, то период (T) равен 347+362 = 709 мс. Теперь мы можем найти частоту следования импульсов.

\[f=\frac{1}{T}=\frac{1}{709\text{ мс}}=1.41\text{ Гц}.\]

В приведенной выше схеме мы можем установить каждую ширину t1 и t2 независимо, используя два приведенных ниже уравнения:

\[\text{Период }(T) = 0.7\times (R_1+2\times R_2)\times C_3\]
\[\text{Частота }f=\frac{1}{T}\]

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)
5 1 голос
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии