categorie: Articoli in vetrina » Elettronica pratica
Numero di visite: 182545
Commenti sull'articolo: 5
555 design timer integrati
Il percorso verso la radio amatoriale inizia, di regola, con un tentativo di assemblare semplici circuiti. Se immediatamente dopo l'assemblaggio il circuito inizia a mostrare segni di vita - lampeggiante, bip, clic o parlare, il percorso verso la radio amatoriale è quasi aperto. Per quanto riguarda il "parlare", molto probabilmente, non funzionerà immediatamente, per questo dovrai leggere molti libri, saldare e impostare un numero di circuiti, magari bruciare un gruppo grande o piccolo di parti (preferibilmente un piccolo).
Ma lampeggiatori e tweeter sono ottenuti da quasi tutti contemporaneamente. E un elemento migliore di timer integrato NE555 trovare per questi esperimenti, semplicemente non ci riuscirà. Innanzitutto, diamo un'occhiata ai circuiti del generatore, ma prima passiamo alla documentazione proprietaria - DATA SHEET. Prima di tutto, presta attenzione al contorno grafico del timer, che è mostrato in Figura 1.
E la figura 2 mostra l'immagine di un timer dalla directory domestica. Qui viene dato semplicemente per la possibilità di confrontare le designazioni del segnale per loro e per noi, inoltre, il "nostro" diagramma funzionale viene mostrato in modo più dettagliato e chiaro.
Di seguito sono riportati altri due disegni tratti da una scheda tecnica. Bene, proprio come una raccomandazione di un produttore.
Figura 1
Figura 2
555 vibratore singolo
La Figura 3 mostra un singolo circuito vibratore. No, questa non è la metà del multivibratore, anche se lui stesso non può generare oscillazioni. Ha bisogno di aiuto esterno, anche un po '.
Figura 3. Diagramma del singolo vibratore
La logica dell'azione one-shot è abbastanza semplice. Un impulso di basso livello a breve termine viene applicato per attivare l'ingresso 2, come mostrato nella figura. Di conseguenza, l'uscita 3 produce un impulso rettangolare di durata ΔT = 1,1 * R * C. Se sostituiamo R in ohm nella formula e C in farad, il tempo T verrà visualizzato in secondi. Di conseguenza, con kilo-ohm e microfarad, il risultato sarà in millisecondi.
E la Figura 4 mostra come formare un impulso di innesco usando un semplice pulsante meccanico, sebbene possa trattarsi di un elemento a semiconduttore - un microcircuito o un transistor.
Figura 4
In generale, un colpo singolo (a volte chiamato un colpo singolo e l'esercito coraggioso aveva in uso la parola kipp relay) funziona come segue. Quando viene premuto un pulsante, un impulso di basso livello sul pin 2 fa sì che l'uscita del timer 3 imposti un livello alto. Per una buona ragione, questo segnale (pin 2) nelle directory domestiche è chiamato trigger.
Il transistor collegato al terminale 7 (DISCHARGE) è chiuso in questo stato. Pertanto, nulla impedisce di caricare il condensatore di impostazione del tempo C. Durante il relè kipp, ovviamente, non c'erano 555, tutto era fatto su lampade, nella migliore delle ipotesi su transistor discreti, ma l'algoritmo di funzionamento era lo stesso.
Mentre il condensatore si sta caricando, all'uscita viene mantenuta una tensione di alto livello. Se in questo momento viene applicato un impulso aggiuntivo all'ingresso 2, lo stato dell'uscita non cambierà, la durata dell'impulso di uscita non può essere ridotta o aumentata in questo modo e lo scatto singolo non verrà riavviato.
Un'altra cosa è se si applica un impulso di reset (basso livello) a 4 pin. L'uscita 3 visualizzerà immediatamente un livello basso. Il segnale di "reset" ha la massima priorità e quindi può essere dato in qualsiasi momento.
All'aumentare della carica, la tensione attraverso il condensatore aumenta e, alla fine, raggiunge il livello di 2 / 3U. Come descritto in un precedente articolo, questo è il livello di risposta, soglia, del comparatore superiore, che porta a un reset del timer, che è la fine dell'impulso di uscita.
Al pin 3, appare un livello basso e nello stesso momento si apre il transistor VT3, che scarica il condensatore C. Questo completa la formazione di impulsi.Se dopo la fine dell'impulso di uscita, ma non prima, dare un altro impulso di trigger, allora l'uscita sarà formata, la stessa della prima.
Naturalmente, per il normale funzionamento di uno scatto singolo, l'impulso di trigger deve essere più breve dell'impulso generato all'uscita.
La Figura 5 mostra un singolo programma vibratore.
Figura 5. Pianificazione vibratore singolo
Come posso usare un singolo vibratore?
O come diceva il gatto Matroskin: "Quale sarà l'uso di questo colpo singolo?" Si può rispondere che è abbastanza grande. Il fatto è che l'intervallo di ritardi che possono essere ottenuti da questo one-shot può raggiungere non solo pochi millisecondi, ma anche diverse ore. Tutto dipende dai parametri della catena RC di temporizzazione.
Ecco a voi una soluzione quasi pronta per l'illuminazione di un lungo corridoio. È sufficiente integrare il timer con un relè esecutivo o un semplice circuito a tiristori e mettere un paio di pulsanti alle estremità del corridoio! Premette il pulsante, il corridoio passò e non c'era motivo di preoccuparsi di spegnere la lampadina. Tutto accadrà automaticamente al termine del ritardo. Bene, queste sono solo informazioni da considerare. L'illuminazione in un lungo corridoio, ovviamente, non è l'unica opzione per l'utilizzo di un singolo vibratore.
Come controllare 555?
Il modo più semplice è saldare un semplice circuito, per questo non ci sarà quasi bisogno di parti incernierate, tranne che per il solo resistore variabile e LED per indicare lo stato dell'uscita.
Il microcircuito dovrebbe collegare i pin 2 e 6 e applicare tensione ad essi, modificato da un resistore variabile. È possibile collegare un voltmetro o un LED all'uscita del timer, ovviamente, con una resistenza di limitazione.
Ma non è possibile saldare nulla, inoltre, condurre esperimenti anche con la "presenza di assenza" del microcircuito reale. Studi simili possono essere fatti usando il simulatore di programmi Multisim. Certamente, un tale studio è molto primitivo, ma, tuttavia, ti consente di conoscere la logica del timer 555. I risultati del "lavoro di laboratorio" sono mostrati nelle Figure 6, 7 e 8.
Figura 6
In questa figura, puoi vedere che la tensione di ingresso è regolata da un resistore variabile R1. Accanto ad esso, puoi considerare la scritta "Key = A", che dice che il valore del resistore può essere modificato premendo il tasto A. Il passo minimo di regolazione è dell'1%, rattrista solo che la regolazione è possibile solo nella direzione di aumentare la resistenza, e la riduzione è possibile solo con il "mouse ".
In questa figura, la resistenza viene "ritirata" fino alla "terra", la tensione sul suo motore è vicina allo zero (per chiarezza, viene misurata con un multimetro). Con questa posizione del motore, l'uscita del timer è alta, quindi il transistor di uscita è chiuso e il LED1 non si accende, come indicano le sue frecce bianche.
La figura seguente mostra che la tensione è leggermente aumentata.
Figura 7
Ma l'aumento è avvenuto non solo in questo modo, ma nel rispetto di determinati limiti e, in particolare, delle soglie per il funzionamento dei comparatori. Il fatto è che 1/3 e 2/3, espressi in percentuali decimali, saranno rispettivamente 33.33 ... e 66.66 ... È in percentuale che viene mostrata la parte di ingresso del resistore variabile nel programma Multisim. Con una tensione di alimentazione di 12V, questo sarà di 4 e 8 volt, il che è abbastanza conveniente per la ricerca.
Quindi, la Figura 6 mostra che il resistore viene introdotto al 65% e la tensione su di esso è 7,8 V, che è leggermente inferiore agli 8 volt calcolati. In questo caso, il LED di uscita è spento, ad es. l'uscita del timer è ancora alta.
Figura 8
Un ulteriore leggero aumento della tensione sugli ingressi 2 e 6, solo dell'1 percento (il programma non consente di meno) porta all'accensione del LED1, come mostrato nella Figura 8, - le frecce vicino al LED hanno acquisito una tinta rossa. Questo comportamento del circuito suggerisce che il simulatore Multisim funziona in modo abbastanza accurato.
Se si continua ad aumentare la tensione sui pin 2 e 6, non si verificherà alcuna modifica all'uscita del timer.
555 generatori di timer
La gamma di frequenze generata dal timer è piuttosto ampia: dalla frequenza più bassa, il cui periodo può raggiungere diverse ore, alle frequenze di diverse decine di kilohertz. Tutto dipende dagli elementi della catena di distribuzione.
Se non è richiesta una forma d'onda strettamente rettangolare, è possibile generare una frequenza fino a diversi megahertz. A volte questo è abbastanza accettabile: la forma non è importante, ma ci sono impulsi. Molto spesso, tale negligenza sulla forma degli impulsi è consentita nella tecnologia digitale. Ad esempio, un contatore di impulsi risponde a un fronte di salita o a una caduta di impulsi. D'accordo, in questo caso, la "quadratura" dell'impulso non ha importanza.
Generatore di impulsi ad onda quadra
Una delle possibili varianti di un generatore di impulsi a forma di meandro è mostrata nella Figura 9.
Figura 9. Schema di generatori di impulsi a forma di meandro
Gli schemi temporali del generatore sono mostrati nella Figura 10.
Figura 10. Diagrammi di temporizzazione del generatore
Il grafico superiore mostra il segnale di uscita (pin 3) del timer. E il grafico inferiore mostra come cambia la tensione attraverso il condensatore di impostazione del tempo.
Tutto accade esattamente come era già stato considerato nel circuito a vibratore singolo mostrato in Figura 3, ma non utilizza un singolo impulso di trigger sul pin 2.
Il fatto è che quando il circuito sul condensatore C1 è acceso, la tensione è zero, è esso che porterà l'uscita del timer su uno stato di alto livello, come mostrato nella Figura 10. Il condensatore C1 inizia a caricarsi attraverso il resistore R1.
La tensione attraverso il condensatore aumenta esponenzialmente fino a raggiungere la soglia di soglia superiore 2/3 * U. Di conseguenza, il timer passa allo stato zero, quindi il condensatore C1 inizia a scaricarsi sulla soglia inferiore di funzionamento 1/3 * U. Al raggiungimento di questa soglia, viene impostato un livello alto all'uscita del timer e tutto ricomincia da capo. Si sta formando un nuovo periodo di oscillazione.
Qui è necessario prestare attenzione al fatto che il condensatore C1 viene caricato e scaricato attraverso lo stesso resistore R1. Pertanto, i tempi di carica e scarica sono uguali e, quindi, la forma delle oscillazioni all'uscita di un tale generatore è vicina al meandro.
La frequenza di oscillazione di un tale generatore è descritta da una formula molto complessa f = 0,722 / (R1 * C1). Se la resistenza del resistore R1 nei calcoli è indicata in Ohm e la capacità del condensatore è C1 in Farads, la frequenza sarà in Hertz. Se, in questa formula, la resistenza è espressa in kilo-ohm (KΩ) e la capacità del condensatore in microfarad (μF), il risultato sarà in kilohertz (KHz). Per ottenere un oscillatore con una frequenza regolabile, è sufficiente sostituire la resistenza R1 con una variabile.
Generatore di impulsi a ciclo di lavoro variabile
Il meandro, ovviamente, è buono, ma a volte sorgono situazioni che richiedono la regolazione del ciclo di lavoro degli impulsi. Ecco come viene eseguita la regolazione della velocità dei motori a corrente continua (regolatori PWM), che sono con un magnete permanente.
Gli impulsi ad onda quadra sono chiamati meandri, in cui il tempo di impulso (alto livello t1) è uguale al tempo di pausa (basso livello t2). Un tale nome nell'elettronica deriva dall'architettura, dove un meandro è chiamato un disegno di mattoni. I tempi di impulso e pausa totali sono chiamati periodo di impulso (T = t1 + t2).
Ciclo di lavoro
Il rapporto tra il periodo di impulso e la sua durata S = T / t1 è chiamato duty cycle. Questo valore è senza dimensioni. Nel frattempo, questo indicatore è 2, poiché t1 = t2 = 0,5 * T. Nella letteratura inglese, al posto del ciclo di lavoro, viene spesso utilizzato il valore reciproco, - ciclo di lavoro (Eng. Duty cycle) D = 1 / S, espresso in percentuale.
Se si migliora leggermente il generatore mostrato in Figura 9, è possibile ottenere un generatore con duty cycle regolabile. Uno schema di tale generatore è mostrato in Figura 11.
Figura 11
In questo schema, la carica del condensatore C1 avviene attraverso il circuito R1, RP1, VD1.Quando la tensione attraverso il condensatore raggiunge la soglia superiore di 2/3 * U, il timer passa al livello basso e il condensatore C1 si scarica attraverso il circuito VD2, RP1, R1 fino a quando la tensione attraverso il condensatore scende alla soglia inferiore di 1/3 * U, dopo per cui il ciclo si ripete.
La modifica della posizione del motore RP1 consente di regolare la durata della carica e della scarica: se la durata della carica aumenta, il tempo di scarica diminuisce. In questo caso, il periodo di ripetizione dell'impulso rimane invariato, cambia solo il duty cycle o duty cycle. Bene, è più conveniente per chiunque.
Sulla base del timer 555, è possibile progettare non solo generatori, ma anche molti altri dispositivi utili, che verranno discussi nel prossimo articolo. A proposito, ci sono programmi - calcolatrici per calcolare la frequenza dei generatori sul timer 555, e nel programma - il simulatore Multisim ha una scheda speciale per questi scopi.
Boris Aladyshkin, electro-it.tomathouse.com
Continuazione dell'articolo: 555 Timer integrato Viaggiare la scheda tecnica
Vedi anche su electro-it.tomathouse.com
: