Układ timer 555 to prosty układ scalony używany do sterowania czasem i impulsów. Może generować opóźnienia, jednorazowe impulsy oraz powtarzające się sygnały prostokątne. W obudowie 8-pinowej wykorzystuje komparatory, flip-flop oraz stopień rozładowania do przełączania wyjścia na WYSOKIE lub NISKIE. Ten artykuł zawiera informacje o rozmieszczeniu pinów, trybach, zastosowaniu, synchronizacji RC oraz metodach rozwiązywania problemów.
Podstawy układu scalonego z timerem 555
Układ timer 555 to prosty układ scalony używany do sterowania czasem i impulsów. Może generować opóźnienia, powtarzające się sygnały i stałe fale wyjściowe. W obudowie 8-pinowej wykorzystuje komparatory, flip-flop oraz stopień wyjściowy do sterowania włączaniem i wyłączaniem sygnału.
Pinout wyłączenia timera scalonego 555
| Pin | Nazwa | Cechy |
|---|---|---|
| 1 | GND (uziemienie) | Uziemienie, jako niski poziom (0V) |
| 2 | TRIG(trigger) | Gdy napięcie na tym pinie spada do 1 / 3VCC (lub progowego napięcia określonego przez sterowanie), wyjście jest wysokie. |
| 3 | OUT | Wyjście na wysoki poziom (+VCC) lub niski poziom. |
| 4 | RST (reset) | Gdy ten pin otrzyma timer elektryczny, układ jest resetowany, gdy ten pin jest uziemiony, a wyjście jest niskie. |
| 5 | CTRL (control) | Regulowane jest napięcie progowe układu. (Gdy pin jest pusty, domyślne napięcie progowe to 1 / 3Vcc i 2 / 3Vcc). |
| 6 | THR (próg) | Gdy napięcie na tym pinie wzrośnie do 2 / 3VCC (lub napięcia progowego określonego przez sterowanie), napięcie wyjściowe jest obniżane. |
| 7 | DIS (wyładowanie) | Wewnętrzna bramka OC służy do rozładowania kondensatora. |
| 8 | V +, VCC (moc) | Dostarczaj wysoki poziom mocy do układu. |
Schemat obwodu timera 555
Timer 555 działa poprzez porównanie napięć na wejściach Threshold (pin 6) i Trigger (pin 2) z dwoma stałymi poziomami odniesienia tworzonymi przez trzy wewnętrzne rezystory o napięciu 5 kΩ. Te odniesienia określają punkty przełączania na około 2/3 VCC i 1/3 VCC. Gdy napięcie wyzwalające spada poniżej dolnego poziomu, wewnętrzny zatrzask się ustawia, a stopień wyjściowy napędza pin 3 HIGH. Gdy napięcie progowe wzrośnie powyżej górnego poziomu, zatrzaska się resetuje, a wyjście staje się NISKIE. Tranzystor rozładowania (pin 7) włącza się podczas stanu NISKIEGO wyjścia, aby szybko rozładować zewnętrzny kondensator czasowy przez ścieżkę rezystora, kontrolując cykl czasowania.
Specyfikacje techniczne układu timer IC 555
| Napięcie zasilania (VCC) | 4.5-16 V |
|---|---|
| Znamionowy prąd roboczy (VCC = +5 V) | 3-6 mA |
| Znamionowy prąd roboczy (VCC = +15 V) | 10-15 mA |
| Maksymalny prąd wyjściowy | 200 mA |
| Maksymalne zużycie energii | 600MW |
| Minimalne zużycie energii roboczej | 30MW (5V), 225MW (15V) |
| Zakres temperatur | 0-70°C |
Tryby scalone timera 555
Tryb pojedynczej stabilności
W trybie single-stable układ scalony timera 555 generuje jeden impuls wyjściowy po otrzymaniu sygnału wyzwalającego. Gdy wejście wyzwalacza spadnie poniżej 1/3 VCC, wyjście przełącza się na WYSOKIE i rozpoczyna się proces synchronizacji. Kondensator zaczyna ładować przez rezystor, a wyjście pozostaje WYSOKIE podczas tego procesu. Gdy napięcie kondensatora wzrasta do 2/3 VCC, wyjście przełącza się na NISKIE i impuls się kończy. Długość impulsu zależy od wartości rezystora i kondensatora, więc zmiana sieci RC zmienia czas utrzymywania się na WYSOKIM poziomie wyjściowym. Przed ponownym wyzwalaniem kondensator musi mieć wystarczająco dużo czasu na rozładowanie, aby kolejny impuls mógł działać poprawnie.
Podwójny tryb stabilny
W trybie podwójnego stabilnego układ scalony 555 działa jak prosty układ pamięci ON/OFF. Może pozostać w jednym stanie, dopóki inne dane wejściowe go nie zmienią. W tym trybie pin 2 (spust) i pin 4 (reset) są zazwyczaj utrzymywane WYSOKO za pomocą połączeń pull-up. Pin 6 (próg) jest podłączony do masy. Pin 5 (sterowanie) jest podłączony do masy przez mały kondensator, zwykle o napięciu od 0,01 do 0,1 μF, aby pomóc utrzymać stabilność układu. Pin 7 (wyładowanie) nie jest używany do pomiaru czasu w tym układzie. Gdy pin 2 jest wyciągnięty na NISKI, wyjście przełącza się na stan ustawiony. Gdy pin 4 jest uziemiony, wyjście wraca do stanu przeciwnego.
Brak trybu stacjonarnego
W trybie bez ustalonego układu scalony 555 generuje powtarzający się sygnał prostokątny bez zatrzymania. Kondensator ładuje i rozładowuje się wielokrotnie, co powoduje, że wyjście przełącza się między WYSOKIM a NISKIM poziomem ciągłie. Rezystor R1 łączy się z VCC do pinu 7 (wyładowanie), a rezystor R2 łączy się z pinu 7 do pinu 2 (wyzwalacz). Pin 2 (wyzwalacz) i pin 6 (próg) są ze sobą powiązane, aby śledzić napięcie kondensatora. Kondensator ładuje przez R1 i R2, aż osiągnie 2/3 VCC, co odwraca wyjście. Następnie kondensator rozładowuje się przez R2, aż spada do 1/3 VCC, a wyjście ponownie się przełącza. Wartości R1, R2 i kondensatora kontrolują częstotliwość oraz czasowanie z wysokiego do niskiego poziomu. Dioda może być również umieszczona na R2, aby zmienić ścieżkę ładunku i skrócić cykl pracy, gdy potrzebny jest krótszy czas HIGH.
Różne zastosowania układu scalonego z timerem 555
Kierunkowska LED
Tworzy prosty efekt ON-OFF dla jednej lub więcej diod LED za pomocą rezystora czasowego i kondensatora.
Timer opóźnienia (opóźnienie włączania)
Włącza urządzenie po określonym czasie, co jest przydatne, gdy chcesz, aby wyjście poczekało przed aktywacją.
Jednorazowy generator impulsów
Generuje pojedynczy impuls po wyzwalaniu, często używany do wysyłania krótkich sygnałów czasowych.
Generator fal prostokątnych (sygnał zegarowy)
Generuje stałą falę prostokątną, która może być używana jako sygnał zegarowy dla układów cyfrowych.
Generator 6.5 PWM (regulacja jasności lub prędkości)
Kontroluje cykl pracy wyjścia, aby regulować jasność diody LED lub prędkość silnika prądu stałego.
Generator tonów (dźwięk brzęczyka)
Tworzy podstawowy sygnał o częstotliwości audio, który może napędzać mały głośnik lub buzzer.
Obwod alarmowy / syren
Tworzy powtarzające się wzorce dźwiękowe poprzez zmianę częstotliwości w czasie.
Modulacja szerokości impulsu dla sterowania serwami
Pomaga tworzyć impulsy czasowe, które można wykorzystać w prostych zastosowaniach sterowania serwomechanizmami.
Dzielnik częstotliwości 6.9
Zmniejsza częstotliwość sygnału impulsu wejściowego poprzez generowanie wolniejszych impulsów wyjściowych.
Detektor brakujących impulsów
Wykrywa, kiedy powtarzający się sygnał impulsowy się zatrzymuje i uruchamia wyjście.
Rodzina i układy pochodne z timerem 555
| Producent (producent) | Numer części (nr producenta) | Uwagi |
|---|---|---|
| Technologie Avago | Av-555M | - |
| Niestandardowe rozwiązania krzemowe | CSS555 / CSS555C | CMOS, minimalne napięcie robocze 1,2 V, IDD < 5 μA |
| CEMI | ULY7855 | - |
| EKG Philips | ECG955M | - |
| Exar | XR-555 | - |
| Fairchild Semiconductor | NE555 / KA555 | - |
| Harris | HA555 | - |
| IK Semicon | ILC555 | CMOS, minimalne napięcie robocze 2 V |
| Intersil Corporation | SE555 / NE555 | - |
| Intersil Corporation | ICM7555 | CMOS |
| Systemy kamienne | LC555 | - |
| Meixin | ICM7555 | CMOS, minimalne napięcie robocze 2 V |
| Motorola | MC1455 / MC1555 | - |
| NTE Sylvania | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| STMicroelectronics | NE555N / K3T647 | - |
| TI (Texas Instruments) | SN52555 / SN72555 | - |
| TI (Texas Instruments) | TLC555 | CMOS, minimalne napięcie robocze 2 V |
| Zetex | ZSCT1555 | Minimalne napięcie robocze 0,9 V |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| HITACHI | HA17555 | - |
Zamienniki układów timerowych 555 i kompatybilne alternatywy
Bezpośrednie zamienniki (kompatybilne z pinem)
• NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
Alternatywy CMOS 555 (niższe zużycie energii)
• TLC555
• LMC555
• ICM7555
• 7555
Wybór 555 wartości timerów RC
• Używanie stabilnych kondensatorów, kiedy tylko to możliwe, aby czasowanie timera 555 było dokładniejsze i bardziej spójne.
• Unikaj używania bardzo małych wartości kondensatorów, ponieważ mogą one zwiększyć wrażliwość układu na zakłócenia i powodować niepożądane wyzwalania.
• Nie używaj bardzo wysokich wartości rezystorów, ponieważ mogą one prowadzić do błędów czasowych i obniżyć stabilność wyjścia.
• Zawsze prawidłowo podłączaj pin RESET, ponieważ pozostawienie go w powietrzu może spowodować losowy reset układu 555 Timer lub przestanie działać poprawnie.
Rozwiązywanie problemów i poprawki układów scalonych z timerem 555
| Problem | Możliwa przyczyna | Fix |
|---|---|---|
| Wyjście zawsze WYSOKIE | Sworzeń spustowy zablokowany NISKO | Upewnij się, że pin 2 nie jest ściągany w dół |
| Wyjście zawsze NISKIE | Pin RESET trzymany NISKO | Pociągnij pin RESET HIGH, żeby timer mógł działać |
| Brak oscylacji | Nieprawidłowe okablowanie rezystora/kondensatora | Sprawdź ponownie połączenia R1, R2 i C |
| Niestabilne wyjście | Szum wpływający na pin 2 lub pin 5 | Dodaj mały kondensator do filtrowania |
| Błędna częstotliwość | Nieprawidłowe wartości R lub C | Przelicz wartości czasowe za pomocą poprawnych wzorów |
Podsumowanie
Układ scalony timera 555 działa poprzez porównanie napięć spustowych i progowych z stałymi poziomami przy 1/3 VCC i 2/3 VCC. Może działać w trybach monostabilnych, bistabilnych oraz stabilnych, generując impulsy lub oscylacje stałe. Dzięki poprawnym wartościom RC oraz prawidłowemu obsłudze pinów RESET i CONTROL, wyjście pozostaje stabilne, a timing pozostaje dokładny.
Najczęściej zadawane pytania [FAQ]
Jaka wartość kondensatora jest użyta na pinie CONTROL (pin 5)?
Użyj kondensatora 0,01 μF (10 nF) od pinu 5 do GND, aby zmniejszyć szum i poprawić stabilność.
Czy wyjście 555 osiąga pełne VCC przy WYSOKIM POZIOMIE?
Nie zawsze. Wyjście WYSOKIE jest bliskie VCC, ale może spaść niżej podczas obciążenia.
Dlaczego układ scalony z timerem 555 się nagrzewa?
Nagrzewa się, gdy generuje wysoki prąd wyjściowy, pracuje na wysokim napięciu lub często przełącza się.
Czy timer 555 może bezpośrednio sterować przekaźnikiem?
Tylko kilka małych przekaźników. Wiele przekaźników potrzebuje więcej prądu, więc bezpieczniejsze są przetworniki tranzystora i dioda flyback.
Dlaczego 555 uruchamia się losowo?
Losowe wyzwalanie powoduje hałas, złe uziemienie lub słabe filtrowanie zasilania.
Jaka jest główna różnica między chorobą afektywną dwubiegunową 555 a CMOS 555?
Bipolar 555 zużywa więcej prądu i lepiej napędza obciążenia. CMOS 555 zużywa mniej energii i lepiej sprawdza się przy niskim tempie wyczucia mocy.