Какие практические схемы можно сделать на таймере 555
При современном развитии электроники в Китае, купить, кажется, можно все, что душе угодно: начиная от домашних кинотеатров и компьютеров и заканчивая такими простейшими изделиями, как электрические розетки и вилки.
Где-то между ними находятся всевозможные реле времени, мигающие елочные гирлянды, часы с термометрами, регуляторы мощности, терморегуляторы, фотореле и многое другое. Как говорил великий сатирик Аркадий Райкин в монологе про дефицит: «Пусть все будет, но пусть чего-то не хватает!» В общем, не хватает как раз того, что входит в «репертуар» простых радиолюбительских конструкций.
Несмотря на такую конкуренцию со стороны китайской промышленности, интерес самодеятельных конструкторов к этим простым конструкциям не потерян до сих пор. Они продолжают разрабатываться и в ряде случаев находят достойное применение в устройствах малой домашней автоматизации. Многие из этих устройств появились на свет благодаря интегральному таймеру NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1).
Это уже упомянутые фотореле, различные простые системы сигнализации, преобразователи напряжения, ШИМ – регуляторы двигателей постоянного тока и многое другое. Далее будут описаны несколько практических конструкций, доступных для повторения в домашних условиях.
Фотореле на таймере 555
Фотореле, показанное на рисунке 1, предназначено для управления освещением.
Алгоритм управления традиционный: вечером при снижении освещенности лампочка включается. Выключение лампочки происходит утром, когда освещенность достигнет нормального уровня. Схема состоит из трех узлов: измеритель освещенности, узел включения нагрузки и блок питания. Описание работы схемы лучше начать задом – наперед, — блок питания, узел включения нагрузки и измеритель освещенности.
Блок питания
В подобных конструкциях, как раз тот самый случай, когда резонно применить, нарушая все рекомендации техники безопасности, блок питания, не имеющий гальванической развязки от сети. На вопрос, почему такое возможно, ответ будет таков: после настройки устройства никто в него не полезет, все будет находиться в изолирующем корпусе.
Наружных регулировок тоже не предвидится, после настройки останется только закрыть крышку и повесить готовое фотореле на место, пусть себе работает. Конечно, если есть необходимость, то единственную настройку «чувствительность», можно вывести наружу при помощи длинной пластмассовой трубки.
В процессе настройки безопасность можно обеспечить двумя путями. Либо воспользоваться развязывающим трансформатором (трансформатор безопасности) либо запитать устройство от лабораторного блока питания. При этом сетевое напряжение и лампочку можно не подключать, а срабатывание фотоэлемента контролировать по светодиоду LED1.
Схема блока питания достаточно проста. Она представляет мостовой выпрямитель Br1 с гасящим конденсатором C2 на переменное напряжение не менее 400В. Резистор R5 предназначен для сглаживания броска тока через конденсатор C14 (500,0мкФ * 50В) при включении устройства, а также «по совместительству» является предохранителем.
Стабилитрон D1 предназначен для стабилизации напряжения на C14. В качестве стабилитрона подойдет 1N4467 или 1N5022A. Для выпрямителя Br1 вполне подойдут диоды 1N4407 или любой маломощный мост, с обратным напряжением 400В и выпрямленным током не менее 500мА.
Конденсатор C2 следует зашунтировать резистором сопротивлением около 1МОм (на схеме не показан), чтобы после отключения устройства не «щелкало» током: убить, конечно, не убьет, но все же достаточно чувствительно и неприятно.
Узел включения нагрузки
Выполнен с применением специализированной микросхемы КР1182ПМ1А, которая позволяет сделать немало полезных устройств. В данном случае она используется для управления симистором КУ208Г. Лучшие результаты дает импортный «аналог» BT139 – 600: ток нагрузки 16А при обратном напряжении 600В, а ток управляющего электрода намного меньше, чем у КУ208Г (иногда КУ208Г приходится подбирать по этому показателю). BT139 способен выдерживать импульсные перегрузки до 240А, что делает его исключительно надежным при работе в различных устройствах.
Если BT139 установлен на радиаторе, то коммутируемая мощность может достигать 1КВт, без радиатора допустимо управление нагрузкой до 400Вт. В том случае, когда мощность лампочки не превышает 150Вт, можно вполне обойтись без симистора. Для этого правый по схеме вывод лампы La1 следует присоединить непосредственно в выводам 14, 15 микросхемы, а резистор R3 и симистор T1 из схемы исключить.
Поехали дальше. Микросхема КР1182ПМ1А управляется через выводы 5 и 6: когда они замкнуты лампа погашена. Тут может быть обычный контактный выключатель, правда, работающий наоборот, — выключатель замкнут, а лампа погашена. Так намного проще запомнить эту «логику».
Если этот контакт разомкнуть, то начинает заряжаться конденсатор C13 и, по мере возрастания напряжения на нем, плавно возрастает яркость свечения лампы. Для ламп накаливания это очень актуально, поскольку увеличивает срок их службы.
Подбором резистора R4 можно регулировать степень заряда конденсатора C13 и яркость свечения лампы. В случае использования энергосберегающих ламп конденсатор C13 можно не ставить, как собственно и саму КР1182ПМ1А. Но об этом будет сказано ниже.
Теперь приближаемся к главному. Вместо реле, просто из стремления избавиться от контактов, управление было поручено транзисторному оптрону АОТ128, который с успехом можно заменить импортным «аналогом» 4N35, правда, при такой замене номинал резистора R6 следует увеличить до 800КОм…1МОм, поскольку при 100КОм импортный 4N35 работать не будет. Проверено практикой!
Если транзистор оптрона будет открыт, его переход К-Э, подобно контакту, замкнет выводы 5 и 6 микросхемы КР1182ПМ1А и лампа будет выключена. Чтобы открыть этот транзистор требуется засветить светодиод оптрона. В общем, получается все наоборот: светодиод погашен, а лампа светит.
Измеритель освещенности
На основе 555 получается очень просто. Для этого достаточно на входы таймера подключить соединенные последовательно фоторезистор LDR1 и подстроечный резистор R7, с его помощью настраивается порог срабатывания фотореле. Гистерезис переключения (темно — светло) обеспечивается самим таймером, его входными компараторами. Помните, эти «волшебные» цифры 1/3U и 2/3U?
Если фотодатчик находится в темноте, его сопротивление велико, поэтому напряжение на резисторе R7 низкое, что приводит к тому, что на выходе таймера (вывод 3) устанавливается высокий уровень и светодиод оптрона погашен, а транзистор закрыт. Следовательно, лампочка будет включена, как было написано ранее в подзаголовке «Узел включения нагрузки».
В случае освещения фотодатчика его сопротивление становится маленьким, порядка нескольких КОм, поэтому напряжение на резисторе R7 возрастает до 2/3U, и на выходе таймера появляется низкий уровень напряжения, — светодиод оптрона засветился, а лампа–нагрузка погасла.
Вот тут кто-то может скажет: «Сложновато будет!». Но почти всегда все можно упростить до предела. Если предполагается зажигать энергосберегающие лампы, то плавное включение не требуется, и можно использовать обычное реле. А кто сказал, что только лампы и только включать?
Если реле имеет несколько контактов, то можно делать что душе угодно, и не только включать, но и выключать. Такая схема показана на рисунке 2 и в особых комментариях не нуждается. Реле подбирается из условий, чтобы ток катушки был не более 200мА при рабочем напряжении 12В.
Схемы предварительной установки
В некоторых случаях требуется что-либо включать с некоторой задержкой относительно включения питания устройства. Например, сначала подать напряжение на логические микросхемы, и через некоторое время питание выходных каскадов.
Такие задержки реализуются на таймере 555 достаточно просто. Схемы таких задержек и временные диаграммы работы показаны на рисунках 3 и 4. Пунктирной линией показаны напряжения источника питания, а сплошной на выходе микросхемы.
Рисунок 3. После включения питания на выходе с задержкой появляется высокий уровень.
Рисунок 4. После включения питания на выходе с задержкой появляется низкий уровень.
Чаще всего такие «установщики» используются как составные части более сложных схем.
Устройства сигнализации на таймере 555
Сигнализатор уровня жидкости
Схема сигнализатора представляет собой автоколебательный мультивибратор, с которым мы уже давно познакомились.
В емкость с водой, например, бассейн погружены два электрода. Пока они находятся в воде, сопротивление между ними невелико (вода хороший проводник), поэтому конденсатор C1 зашунтирован, напряжение на нем близко к нулю. Также нулевое напряжение на входе таймера (выводы 2 и 6), следовательно на выходе (вывод 3) установится высокий уровень, генератор не работает.
Если уровень воды почему-то упадет и электроды окажутся в воздухе, сопротивление между ними увеличится, в идеале просто обрыв, и конденсатор C1 шунтироваться не будет. Поэтому наш мультивибратор заработает, — на выходе появятся импульсы.
Частота этих импульсов зависит от нашей фантазии и от параметров RC цепи: это будет либо мигающая лампочка, либо противный писк динамика. Попутно с этим можно включить долив воды. Чтобы избежать перелива и вовремя отключить насос к устройству необходимо добавить еще один электрод и подобную же схему. Тут уже читателю можно поэкспериментировать.
Простейшая сигнализация
При нажатии на концевой выключатель S2 на выходе таймера появляется напряжение высокого уровня, и останется таковым даже если S2 отпустить и больше не удерживать. Из этого состояния устройство можно вывести только нажатием на кнопку «Сброс».
Пока на этом остановимся, может кому потребуется время, чтобы взять паяльник и попробовать спаять рассмотренные устройства, исследовать, как они работают, хотя бы поэкспериментировать с параметрами RC цепей. Послушать, как пищит динамик или мигает светодиод, сравнить, что дают расчеты, намного ли практические результаты отличаются от расчетных.
В следующей статье мы рассмотрим ШИМ – регуляторы, преобразователи напряжения, а также драйверы для управления транзисторами MOSFET.
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника
Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день
Разнообразие простых схем на NE555
Микросхема NE555 (аналог КР1006ВИ1) — универсальный таймер, предназначена для генерации одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Она не дорогая и широко используется в различных радиолюбительских схемах. На ней можно собрать различные генераторы, модуляторы, преобразователи, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры…
Размеры для разных типов корпусов
КОРПУС — РАЗМЕРЫ
PDIP (8) — 9.81 мм × 6.35 мм
SOP — (8) — 6.20 мм× 5.30 мм
TSSOP (8) — 3.00 мм× 4.40 мм
SOIC (8) — 4.90 мм× 3.91 мм
Структурная схема NE555
Электрические характеристики
| ПАРАМЕТР | УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ | SE555 | NA555 NE555 SA555 |
ЕД. ИЗМ. | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MIN | TYP | MAX | MIN | TYP | MAX | ||||
| Уровень напряжения на выводе THRES | VCC = 15 В | 9.4 | 10 | 10.6 | 8.8 | 10 | 11.2 | В | |
| VCC = 5 В | 2.7 | 3.3 | 4 | 2.4 | 3.3 | 4.2 | |||
| Ток (1) через вывод THRES | 30 | 250 | 30 | 250 | нA | ||||
| Уровень напряжения на выводеTRIG | VCC = 15 В | 4.8 | 5 | 5.2 | 4.5 | 5 | 5.6 | В | |
| TA = от –55°C до 125°C | 3 | 6 | |||||||
| VCC = 5 В | 1.45 | 1.67 | 1.9 | 1.1 | 1.67 | 2.2 | |||
| TA = от –55°C до 125°C | 1.9 | ||||||||
| Ток через вывод TRIG | при 0 В на TRIG | 0.5 | 0.9 | 0.5 | 2 | мкA | |||
| Уровень напряжения на выводе RESET | 0.3 | 0.7 | 1 | 0.3 | 0.7 | 1 | В | ||
| TA = от –55°C до 125°C | 1.1 | ||||||||
| Ток через вывод RESET | при VCC на RESET | 0.1 | 0.4 | 0.1 | 0.4 | мA | |||
| при 0 В на RESET | –0.4 | –1 | –0.4 | –1.5 | |||||
| Переключающий ток на DISCH в закрытом состоянии | 20 | 100 | 20 | 100 | нA | ||||
| Переключающее напряжение на DISCH в открытом состоянии | VCC = 5 В, IO = 8 мA | 0.15 | 0.4 | В | |||||
| Напряжение на CONT | VCC = 15 В | 9.6 | 10 | 10.4 | 9 | 10 | 11 | В | |
| TA = от –55°C до 125°C | 9.6 | 10.4 | |||||||
| VCC = 5 В | 2.9 | 3.3 | 3.8 | 2.6 | 3.3 | 4 | |||
| TA = от –55°C до 125°C | 2.9 | 3.8 | |||||||
| Низкий уровень напряжения на выходе | VCC = 15 В, IOL = 10 мA | 0.1 | 0.15 | 0.1 | 0.25 | В | |||
| TA = от –55°C до 125°C | 0.2 | ||||||||
| VCC = 15 В, IOL = 50 мА | 0.4 | 0.5 | 0.4 | 0.75 | |||||
| TA = от –55°C до 125°C | 1 | ||||||||
| VCC = 15 В, IOL = 100 мА | 2 | 2.2 | 2 | 2.5 | |||||
| TA = от –55°C до 125°C | 2.7 | ||||||||
| VCC = 15 В, IOL = 200 мA | 2.5 | 2.5 | |||||||
| VCC = 5 В, IOL = 3.5 мA | TA = от –55°C до 125°C | 0.35 | |||||||
| VCC = 5 В, IOL = 5 мA | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.35 | |||||
| TA = от –55°C до 125°C | 0.8 | ||||||||
| VCC = 5 В, IOL = 8 мA | 0.15 | 0.25 | 0.15 | 0.4 | |||||
| Высокий уровень напряжения на выходе | VCC = 15 В, IOH = –100 мA | 13 | 13.3 | 12.75 | 13.3 | В | |||
| TA = от –55°C до 125°C | 12 | ||||||||
| VCC = 15 В, IOH = –200 мA | 12.5 | 12.5 | |||||||
| VCC = 5 В, IOH = –100 мA | 3 | 3.3 | 2.75 | 3.3 | |||||
| TA = от –55°C до 125°C | 2 | ||||||||
| Потребляемый ток | Низкий уровень на выходе, без нагрузки | VCC = 15 В | 10 | 12 | 10 | 15 | мA | ||
| VCC = 5 В | 3 | 5 | 3 | 6 | |||||
| Низкий уровень на выходе, без нагрузки | VCC = 15 В | 9 | 10 | 9 | 13 | ||||
| VCC = 5 В | 2 | 4 | 2 | 5 | |||||
(1) Этот параметр влияет на максимальные значения времязадающих резисторов RA и RB в цепи Рис. 12. Для примера, когда VCC = 5 V R = RA + RB ≉ 3.4 МОм, и для VCC = 15 В максимальное значение равно 10 мОм.
Эксплуатационные характеристики
(1) Соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, эти параметры не проходили производственные испытания.
(2) Для условий указанных как Мин. и Макс. , используют соответствующее значение, указанное в рекомендуемых условиях эксплуатации.
(3) Погрешность интервала времени определяется как разность между измеренным значением и средним значением случайной выборки из каждого процесса .
(4) Значения указаны для моностабильной схемы со следующими значениями компонентов RA = 2 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.
(5) Значения указаны для астабильной схемы со следующими значениями компонентов RA = 1 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.
Металлодетектор на одной микросхеме
Диаметр катушки 70-90 мм, 250-290 витков провода в лаковой изоляции (ПЭЛ, ПЭВ…), диаметром 0,2-0,4 мм.
Вместо динамика можно использовать наушники или пьезоизлучатель.
Схема простая и предназначена рекомендована начинающим радиолюбителям. Так как схема данного металлодетектора простая, поэтому и расстояние обнаружения металла тоже будет небольшое.
Преобразователь напряжения с 12В на 24В
Анимация игрушек
Совместно со счётчиком 4017 и 555 можно сделать «бегущий огонь» для анимации какой нибудь игрушки или сувенира. При включении питания начинает работать генератор на 555 всего несколько минут, затем выключается. При этом ток потребления падает — батареек хватит на долго. Время выставляется переменным резистором 500 кОм.
Генератор, управляемый светом
Темно- детектор с LM555 . Эта схема будет генерировать звук когда свет падает на фотодатчик Cds .
Эта схема генерирует сигнал тревоги, когда на ЛДР датчик попадает свет солнца, огня или лампы . А на 555 собран мультивибратор частотой генерации около 1 кГц при обнаружении света . Датчика при воздействии света замыкает цепь и 555 генерирует колебания около 1 кГц через открытый транзистор BC158 .
Музыкальная клавиатура
Очень простой музыкальный инструмент (клавиатуру) для воспроизведения музыки можно сделать с помощью чипа 555. Можно собрать необычный музыкальный инструмент на фото выше. В качестве клавиатуры используется графит и лист бумаги с нотами представлены как дырки в бумаге.
Такая же схема, но с обычными резисторами и кнопками.
Таймер на 10 минут
Запускается таймер кнопкой S1 после 10 мин. попеременно мигают светодиоды LED1 и LED2. Время задаётся резистором 550 кОм и конденсатором 150 мкф.
Имитатор сигнализации автомобиля
Светодиод мигает, как будто в автомобиле установлена сигнализация. Светодиод установить на видном месте. Воришка увидит, что машина под сигнализацией и обойдёт её стороной ��
Простой имитатор полицейской сирены
Схема собрана на макетной плате.
На двух NE555 можно сделать простой генератор полицейской сирены. Рекомендуются Вам сделать следующее параметры таймера R1=68 кОм (timer №1) настроен в режим медленной генерации и таймер с R4=10 кОм (timer №2) настроен в режиме быстрой генерации. М ожете изменять характеристики время таймера. Выходная частота изменяется посредством цепи резисторов R1, R2 и C1 для компонент timer №1 и R4, R5 и С3 для timer №2.
Похожая схема ниже с транзистором на выходе :
Звуковой генератор уровня жидкости
Вы можете использовать эту схему контроля уровня воды для сигнализации в любом месте как индикатор уровня воды, например в резервуарах , баках, бассейнах или в любом другом месте .
Это далеко не все возможности микросхемы-таймера. Посмотрите также видео работы микросхемы.
NE555 схема: универсальные практические проекты
Микросхема NE555 разработана в 70-е годы прошлого столетия и по настоящее время пользуется огромной популярностью у профессионалов и любителей. Она представляет собой таймер, заключенный в корпус с 8 выводами. Выпускается в исполнении DIP или в различных вариантах для поверхностного монтажа (SMD).
Микросхема содержит два компаратора – верхний и нижний. На их входах сформировано опорное напряжение, равное 2/3 и 1/3 питающего напряжения. Делитель образован резисторами сопротивлением 5 кОм. Компараторы управляют RS-триггером. К его выходу подключены буферный усилитель и транзисторный ключ. У каждого компаратора свободен один вход, он служит для подачи внешних управляющих сигналов. Верхний компаратор срабатывает при появлении высокого уровня и переводит выход микросхемы в низкий уровень. Нижний «караулит» снижение напряжения ниже 1/3 VCC и устанавливает на выходе таймера логическую единицу.
Основные характеристики микросхемы NE555
Характеристики таймера у разных производителей могут отличаться в небольших пределах, но принципиальных отклонений нет ни у кого (кроме микросхем неизвестного происхождения, от них можно ждать чего угодно):
- Напряжение питания стандартно указывается от +5 до +15 В, хотя в даташитах содержатся пределы 4,5…18 В.
- Выходной ток составляет 200 мА.
- Выходное напряжение – максимум VCC минус 1,6 В, но не менее 2 В при напряжении питания 5 В.
- Потребляемый ток при 5 В не более 5 мА, при 15 В – до 13 мА.
- Погрешность формирования длительности импульса – не более 2,25%.
- Максимальная рабочая частота – 500 кГц.
Все параметры указаны для температуры окружающей среды +25 °С.
Электрические характеристики
| Уровень напряжения на выводе THRES | VCC = 15 В | 9.4 | 10 | 10.6 | 8.8 | 10 | 11.2 | В |
| VCC = 5 В | 2.7 | 3.3 | 4 | 2.4 | 3.3 | 4.2 | ||
| Ток(1) через вывод THRES | 30 | 250 | 30 | 250 | нA | |||
| Уровень напряжения на выводеTRIG | VCC = 15 В | 4.8 | 5 | 5.2 | 4.5 | 5 | 5.6 | В |
| TA = от –55°C до 125°C | 3 | 6 | ||||||
| VCC = 5 В | 1.45 | 1.67 | 1.9 | 1.1 | 1.67 | 2.2 | ||
| TA = от –55°C до 125°C | 1.9 | |||||||
| Ток через вывод TRIG | при 0 В на TRIG | 0.5 | 0.9 | 0.5 | 2 | мкA | ||
| Уровень напряжения на выводе RESET | 0.3 | 0.7 | 1 | 0.3 | 0.7 | 1 | В | |
| TA = от –55°C до 125°C | 1.1 | |||||||
| Ток через вывод RESET | при VCC на RESET | 0.1 | 0.4 | 0.1 | 0.4 | мA | ||
| при 0 В на RESET | –0.4 | –1 | –0.4 | –1.5 | ||||
| Переключающий ток на DISCH в закрытом состоянии | 20 | 100 | 20 | 100 | нA | |||
| Переключающее напряжение на DISCH в открытом состоянии | VCC = 5 В, IO = 8 мA | 0.15 | 0.4 | В | ||||
| Напряжение на CONT | VCC = 15 В | 9.6 | 10 | 10.4 | 9 | 10 | 11 | В |
| TA = от –55°C до 125°C | 9.6 | 10.4 | ||||||
| VCC = 5 В | 2.9 | 3.3 | 3.8 | 2.6 | 3.3 | 4 | ||
| TA = от –55°C до 125°C | 2.9 | 3.8 | ||||||
| Низкий уровень напряжения на выходе | VCC = 15 В, IOL = 10 мA | 0.1 | 0.15 | 0.1 | 0.25 | В | ||
| TA = от –55°C до 125°C | 0.2 | |||||||
| VCC = 15 В, IOL = 50 мА | 0.4 | 0.5 | 0.4 | 0.75 | ||||
| TA = от –55°C до 125°C | 1 | |||||||
| VCC = 15 В, IOL = 100 мА | 2 | 2.2 | 2 | 2.5 | ||||
| TA = от –55°C до 125°C | 2.7 | |||||||
| VCC = 15 В, IOL = 200 мA | 2.5 | 2.5 | ||||||
| VCC = 5 В, IOL = 3.5 мA | TA = от –55°C до 125°C | 0.35 | ||||||
| VCC = 5 В, IOL = 5 мA | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.35 | ||||
| TA = от –55°C до 125°C | 0.8 | |||||||
| VCC = 5 В, IOL = 8 мA | 0.15 | 0.25 | 0.15 | 0.4 | ||||
| Высокий уровень напряжения на выходе | VCC = 15 В, IOH = –100 мA | 13 | 13.3 | 12.75 | 13.3 | В | ||
| TA = от –55°C до 125°C | 12 | |||||||
| VCC = 15 В, IOH = –200 мA | 12.5 | 12.5 | ||||||
| VCC = 5 В, IOH = –100 мA | 3 | 3.3 | 2.75 | 3.3 | ||||
| TA = от –55°C до 125°C | 2 | |||||||
| Потребляемый ток | Низкий уровень на выходе, без нагрузки | VCC = 15 В | 10 | 12 | 10 | 15 | мA | |
| VCC = 5 В | 3 | 5 | 3 | 6 | ||||
| Низкий уровень на выходе, без нагрузки | VCC = 15 В | 9 | 10 | 9 | 13 | |||
| VCC = 5 В | 2 | 4 | 2 | 5 | ||||
Этот параметр влияет на максимальные значения времязадающих резисторов RA и RB в цепи Рис. 12. Для примера, когда VCC = 5 V R = RA + RB ≉ 3.4 МОм, и для VCC = 15 В максимальное значение равно 10 мОм.
Эксплуатационные характеристики
(1) Соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, эти параметры не проходили производственные испытания.
(2) Для условий указанных как Мин. и Макс. , используют соответствующее значение, указанное в рекомендуемых условиях эксплуатации.
(3) Погрешность интервала времени определяется как разность между измеренным значением исредним значением случайной выбор кииз каждого процесса.
(4) Значения указаны для моностабильной схемы со следующими значениями компонентов RA = 2 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.
(5) Значения указаны для астабильной схемы со следующими значениями компонентов RA = 1 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.
Режимы работы устройства
Микросхема 555 обладает тремя режимами работы:
- Моностабильный режим микросхемы 555. Он работает как одноразовый односторонний. Во время функционирования выбрасывается импульс заданной длины как ответ на вход триггера при нажимании кнопки. Выход пребывает в низком напряжении до включения триггера. Отсюда он и получил название ждущий (моностабильный). Такой принцип функционирования сохраняет устройство в бездействии до включения. Режим обеспечивает включение таймеров, переключателей, сенсорных переключателей, делителей частоты и др.
- Нестабильный режим является автономной функцией устройства. Он позволяет схеме пребывать в генераторном режиме. Напряжение в выходе изменчиво: то низкое, то высокое. Эта схема применима при надобности задавания устройству толчков прерывистого характера (при недолговременном включении и выключении агрегата). Режим используется при включении ламп на светодиодах, функционирует в логической схеме часов и др.
- Бистабильный режим, или же триггер Шмидта. Понятно, что он работает по системе триггера при отсутствии конденсатора и обладает двумя устойчивыми состояниями, высоким и низким. Низкий показатель триггера переходит в высокий. При сбрасывании низкого напряжения система устремляется к низкому состоянию. Эта схема применима в сфере железнодорожного строительства.
Структурная схема NE555
Достоинства и недостатки
Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.
Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом.
Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство
Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.
Области применения
Сложно найти направления в развитии электроприборов, в которой бы не нашел применение таймер NE/SE 555. На нем успешно конструируют платы генераторов и реле времени, с возможностью управления интервалом от микросекунд до нескольких часов, используют при создании датчиков освещенности и контроля уровня жидкости, охранной сигнализации и кодовых замков.
Сигнализатор темноты
С устройствами, включающимися или выключающимися при изменении силы светового потока (освещенности), каждый вольно или невольно сталкивается каждый день:
- на улицах с помощью таких устройств включаются фонари освещения;
- в подъездах – дежурное освещение лестничных площадок;
- в квартирах — различные устройства имеющий суточный ритм работы.
Принцип действия устройства, реагирующего на изменение освещенности, основан на том, что при изменении сопротивления фоторезистора, на входе NE555 меняется потенциал. Это влечет изменение напряжения на выходе и включает реле.
Модуль сигнализации
Сигнализация, собранная с использованием микросхемы 555, использует ее как одновибратор, который, получив сигнал от датчика, генерирует управляющий сигнал включающий сирену. Продолжительность, тональность и громкость звучания регулируется введенными в схему переменными резисторами.
Аналог механического прибора, задающего ритм определенной частоты и используемый музыкантами в процесс обучения и репетиций, имеет электронный аналог, собираемый с использованием таймера 555.
В данном случае микросхема работает в режиме мультивибратора, генерирующего периодические импульсы, которые регулируются транзисторами Q1 и Q2, обеспечивающими регулировку частоты импульсов. Непосредственно частота имульсов регулируется потенциометром Р1 . Для получения щелчка, схожего с щелчком механического метронома, в схему добавлен транзистор Q3 .
Таймер
Пример использования микросхемы по «прямому» назначению – отсчету интервала времени. Работа устройства основана на способности переключать режимы, выдавая сигналы на включение/выключение.
При разряженном конденсаторе потенциал на входе 555 обнулен. В процесс зарядки, требующей определенного времени, «отсчитывается» заданный интервал. После достижения заданного значения зарядки происходит разряд конденсатора, изменение потенциала. Таймер срабатывает на включение или выключение.
Точный генератор
Используется для регулирования параметров выходных импульсов в различных электронных устройствах. В частности – в высокочастотных преобразователях, входящих в блоки питания LED-лент.
Расположение и назначение выводов
Микросхема NE555 имеет восемь выходов. В настоящее время встречаются микросхемы в прямоугольных DIP-корпусах, хотя, изредка, можно встретить микросхему в круглом металлическом корпусе. От этого назначение выводов не меняется.
Расположение и нумерация показана на рисунке:
Практические схемы на основе таймера 555
NE555 схема является неотъемлемой частью электронных проектов. Будь то простой проект таймера NE555, включающий один 8-битный микроконтроллер и некоторые периферийные устройства, или сложный проект, включающий систему на чипах (SoC). Здесь мы рассмотрим некоторые схемы таймера 555, основанные на ИС.
Детектор движения с таймером NE555
Эта схема основана на пассивном инфракрасном (PIR) датчике, который автоматически включает устройство, когда кто-то приближается к нему. Его можно использовать для обнаружения кражи или проникновения постороннего лица в запретную зону или здание. Он также может включать свет, когда кто-то приближается к месту, где он установлен. Применения этой схемы включают, среди прочего, системы безопасности, освещение в коридорах и ванных комнатах.
Принципиальная схема детектора движения
Таймер со звуком
Этот звуковой таймер основан на четырехоперационном усилителе LM324 и таймере NE555. Время задержки может быть установлено от нескольких секунд до 30 минут. Его также можно использовать как чувствительную к звуку охранную сигнализацию. Также представлена односторонняя разводка печатной платы для таймера со звуком и его компонентов.
Принципиальная схема таймера со звуком
Пайка на печатной плате таймера со звуковым управлением
Компоновка компонентов печатной платы
Установите схему таймера 555 в моностабильный режим.
Представленная здесь NE555 схема, может действовать либо как простой таймер генерации одиночных импульсов для временных задержек, либо как генератор релаксации, генерирующий стабилизированные формы сигналов с изменяющейся скважностью от 50 до 100%. В этом видео демонстрируется, как настроить схему таймера NE555 в моностабильном режиме. Это позволит светодиоду включаться на определенное время после нажатия кнопки. Время, в течение которого светодиод остается включенным, можно установить другое, изменив сопротивление и емкость в цепи.
Интегральная схема NE555
В 70 годы роль изделия NE555 отводилась в основном «таймерной» конструкции, которую делали массы радиолюбителей.
Технические характеристики
Эксплуатационные параметры NE555 отражают параметры:
- Потенциал от ИП +4.5 до +18В.
- Мощность рассеивающая 600 мВт.
- Ток на выходе 200 мА.
- Частота рабочая до 500 кГц.
Превышение любого параметра даже на 5% чревато последствиями и приведёт к неисправности.
Описание и область применения
Расшивка NE555 или обозначение клемм не меняется 50 лет. Классика схем в пластиковом корпусе DIP-8 оформлена монтажом SOP-8 и SOIC-8. Низкая цена и доступность схемы, простота реализации и функциональные возможности позволяют создавать сложные электронные схемы. Без глубоких знаний NE555 делается игрушкой или металлоискателем пират. Всё зависит от желания радиолюбителя, что он хочет получить от продукта.
Особенности и недостатки
МС 555 «таймерного» типа обладает массой преимуществ, оттого конструкция популярна свыше 52 лет. Описать в 2 словах не получится. Главные достоинства, универсальность детали. При эксплуатации обнаружен недостаток: пиковое значение 400 мА. Это происходит по причине нагрева и увеличения тепловых потерь.
Основные параметры ИМС серии 555
Изделие работает исправно, когда выдерживаются электрические характеристики по входу и выходу сигнала. Примеры параметров сведены в стандартный ряд, где крайние значения показывают диапазон и допуски:
- Уровень напряжения на выводе (В) THRES (VCC15) – 8.8–11.2.
- Тоже при VCC (5В) – 2.4–4.2.
- Ток на выводе THRES (А) – 30 х 10 -9 и 250х10 -9 .
- Потенциал на выводе TRIG (В) при VCC15В – 4.5-5.6; VCC 5В 1.1–2.2.
- Остальные параметры работы на картинке 2.
Расположение и назначение выводов
Расположение выводов обозначает по клеммам:
- GND – (земля, минус).
- Trigger – (открытие).
- Output – (выходной сигнал).
- Reset – (сброс параметров).
- Control Voltage – (контроль).
- Threshold – (остановка).
- Dischage – (разряд).
- Vcc – (плюс, источника питания).
Первая метка маркируется круглым углублением или выпуклостью на корпусе.
Режимы работы
Вход (2) получает и обрабатывает одиночного цикла импульсы. При переключении микросхемы на выходе (3) появляется высокий уровень сигнала. Продолжительность импульсов (сек) доходит до: t=1,1*R*C. При прохождении временно́го отрезка (t) на выходе формируются сигналы низкого уровня. Выводы 4 и 8 целесообразно объединять.
Одновибратор
МК NE555 показан на картинке, он выдаёт на выходе OUT напряжение, равное потенциалу ИП минус 1.7 Вольта. Например, 5-1.7=3.3В минимум. 15-1.7=13.3 максимум. Это происходит в отрезок времени, до поры пока вход IN находится замкнутым на «0» (землю).
Важно! Радиолюбители учитывают, R1 подбирают на 10 кОм – 15 МОм (реже 300 кОм), второй аспект С1 — 95 пФ. В этом случае схема задержки 1,1 сек.
Мультивибратор
В режиме мультивибратора наша микросхема выдаёт прямоугольные сигналы с заданной частотой. Периодичность каждому импульсу определяет значение времязадающей RC-цепочки. С добавлением 1 сопротивления, контакт 7 (разряда) соединить между резисторами Ra и Rb, логически отключает внутри универсальный таймер.
Важно! Частоту нельзя держать выше 360 кГц это сразу же приведёт к повреждению устройства.
Прецизионный триггер Шмидта с rs триггером
Высокой точности уровень срабатывания достигают, когда выполняют триггер ШМИТТА на базе КОМПАРАТОРА с аналоговым коммутатором. Выходное напряжение «Ue» держат таким, чтобы оно не превышало наименьших значений:
\[ Ue вкл. = (R1/R2) * Ua min \]
Правило обязательно для запуска и позволяет эффективно и надёжно функционировать сборке по варианту прецизионного триггера ШМИТТА.
Триггер представляет собой радиоэлектронный элемент, он находится в 2 состояниях. Переход от 1 до 2 состояние выполняется при изменении входных сигналов. Триггеры используют для счётчиков импульсов, делителей частоты, прочих сборок. Начальное положение происходит посредством 3 выводов, управление. Вход Е (вывод таймера 4) важен, имеет первостепенное значение. Используют для приостановки работы, сброса значений RS-триггера.
Таблица истинности RS триггера.
| R | S | Q(t) | Q(t+1) | Пояснения |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | Режим хранения информации R=S=0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | 1 | Режим установки единицы S=1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | Режим записи нуля R=1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | * | R=S=1 запрещенная комбинация |
| 1 | 1 | 1 | * |
Проверка работоспособности
На картинке показана реализация схемы проверки рабочего состояния изделия. Простой тестер – «мигалка на светодиодах» позволяет выявить неисправность микросхемы. Подключение питания покажет мигание 2 диодов поочерёдно, что даёт ответ об исправности нашего изделия. Все иные режимы покажут – дефекты конструкции.
Аналоги
С 1975 аналогом создавался продукт серии КР1006ВИ1. Выпуск конструкции продолжают Рижский завод «АLFARPAR» (Латвийская Республика). Сохранено также с постсоветского периода (СССР) производство Беларусью. Их производство «Интеграл» продолжает выпускать изделия, только маркировку делает отличительной, серией IN555.
Обратите внимание! Изделие КР1006ВИ1 на русском языке целиком повторяет англоязычные варианты исполнения (datasheet 555).
Наиболее популярные схемы на основе ne555
Габариты разнотипных оформлений корпусов, и числом клемм 8 всего 4 варианта (размеры показаны в мм):
- PDIP (9.81 – 6.35).
- SOP (6.20 – 5.30).
- TSSOP (3.00 – 4.40).
- SOIC (4.90 – 3.91).
Интересная конструкция получится при сборке металлического детектора на 1 МК IN 555. Понадобится малое число радиодеталей. Диаметр катушки не больше 70–90 мм по 250–290 витков провода. Делают лаковую изоляцию обмотки (ПЭЛ, ПЭВ), диаметром меди 0,4 мм. Взамен динамика подходят наушники, пьезо-элемент излучатель. Схема на картинке.
Мигание светодиодом на мультивибраторе
Схем мультивибраторов не один десяток, потому на скриншоте представлен 1 простой вариант. Этот показывает сборку нестабильного симметричного мультивибратора. Обычно это делают радиолюбители так. МИГАЛКА – её распаивают из самых, что ни есть подручных радиодеталей. Что находят в наличии, то и используют в сборке.
Реле времени
Схема реле времени простая. Классический вариант доступен повторению домашним специалистом.
Запускают устройство тумблером SB1. За длительность сигнала отвечает резистор R2. Среднее время срабатывания достигает 6 сек. Чтобы увеличить время, на R2 повышают ёмкость. Делают это конденсатором C1, подбором параметра. Что надо. Обычный электролитический конденсатор применяют 1600 мкФ.
Расчёт такой: T=C1*R2, где C1 ёмкость 1600 и R2 среднее сопротивление мегом.
Музыкальная клавиатура
Самое простое решение собрать детский орга́н. Игрушка понравится детям и взрослым. Причём для этого делается несложная сборка и пайка.
Таймер
Схема несложная, на эскизе. Правильная сборка не требует никакой настройки.
Важно! Присоединение выводом 2 с 4, не включает устройство, по указанной схеме меняют клемму 2 с контактом 6.
Имитатор сигнализации автомобиля
Устройство сигнализатора работает как обманка (просто мигает лампочка с частотой схожей с настоящей сигнализацией). На питание понадобится 12 В. На схеме указан переключатель режимов, в первом светодиод просто светит, в другом — мигает. Очень простая схема, идеально подходит для начинающих радиолюбителей.
Простой имитатор полицейской сирены
Тональность сирены меняет потенциометр на резисторе 100 кОМ между выводами 6 и 7. Номиналы остальных деталей показаны на эскизе. Управление устройством изменяют напряжением на выводе 2 (от 2.5 до 5В). Проверяют работоспособность подключением к вольтметру или осциллографу. Осциллограммы плавно стремятся и вверх, и вниз. На транзисторе кт361 собран аналог буферного каскада между 2 таймерами.
Звуковой генератор уровня жидкости
Более понятно увидеть изобретение уровня жидкости на ролике. Слабое место плюсовой электрод, он начинает быстро растворяться (эффект электролиза). Графитовые или из нержавейки продлевает жизнь конструкции.
Сигнализатор темноты
Реализация сборки выполнена на скриншоте. Схема сигнализатора темноты издаёт звуковой сигнал с наступлением темноты. Начало фоторезистора задаёт темнота. Фотореле не освещено, когда на выводе №4 стоит низкий уровень напряжения. Таймер выведен в режим сброса. Освещения нет – сопротивление на фоторезисторе растёт, на выводе №4 возникает высокий уровень, что таймер запускает. На запуске таймер издаёт сигнал.
Точный генератор
Полезная информация предоставлена о принципе устройства на видео.
Как видно, из примеров микросхема позволяет делать большое количество различных приспособлений и изобретений.