Zvládnutí časovače 555: Principy, režimy, aplikace a praktická implementace
V tomto článku prozkoumáváme časovač 555, klíčový integrovaný obvod, který revolucionizoval elektronická zařízení na svém debutu v roce 1971. Tento čip je známý svou všestranností a používá se ve všem od každodenních domácích předmětů po pokročilou technologii kosmické lodi.Ponoříme se do principů, struktury a aplikací časovače 555, zejména se zaměřením na jeho užitečnost při dosahování přesného řízení a načasování v elektronických projektech.
Katalog
Obrázek 1: 555 časovač
Porozumění časovači 555
Představený Hansem Camenzindem v roce 1971 je časovač 555 pozoruhodný svými třemi odpory 5KΩ.Tyto rezistory tvoří klíč děliče napětí k funkci časovače, což mu umožňuje přesně ovládat časové intervaly.Tento čip hraje významnou roli v široké škále elektronických zařízení kvůli jeho jednoduchému, ale efektivnímu designu, zahrnuje pouze 8 kolíků, ale přibližně 25 tranzistorů, 2 diod a 16 rezistorů.
Časovač 555 pracuje ve třech režimech: Monostable, Bistable a Astable.Každý režim slouží různým funkcím:
Obrázek 2: Časovač 555 je známý svými třemi rezistory 5KΩ
• Monostabilní režim poskytuje jediný časovaný puls, užitečný pro vytváření přesných zpoždění.
• Bistable režim umožňuje časovači přepínat mezi dvěma stabilními stavy, ideální pro přepínače a přepínače.
• Astable režim generuje nepřetržité oscilace, ideální pro řízení šířky pulsu modulovaných (PWM) a vytváření zvukových efektů.
Flexibilita čipu z něj činí oblíbený mezi fandy i profesionálními inženýry, oslavovanými za svou spolehlivost a přesné možnosti načasování.
Při použití časovače 555 pomáhá přesnost při výběru a nastavení rezistorů a kondenzátorů definovat intervaly časování.Například v jednoduchém obvodu blikání LED mění nastavení těchto komponent frekvenci a trvání záblesků LED.Toto nastavení ovlivňuje průběh výstupního signálu a celkovou stabilitu a účinnost obvodu.
Pro začátečníky by se počáteční křivka učení mohla zdát strmá, zejména pochopení dopadu interních 5KΩ rezistorů na funkčnost časovače.Praktické experimenty, jako je různý odpor a kapacita, aby byl svědkem výsledných změn výstupu, však může zvýšit porozumění a intuici v návrhu obvodu.
Pracovní princip a vnitřní struktura časovače 555
Časovač 555 je kompaktní a efektivní integrovaný obvod složený z 25 tranzistorů, 2 diod a 15 rezistorů.Tyto prvky spolupracují na vytvoření robustního systému řízení načasování.Tento obvod je postaven na několika klíčových komponentách: dva komparátory, RS flip-flop, dělič napětí a výstupní fázi.
Obrázek 3: 555 Schéma časovače
Dělič napětí
Dělič napětí v časovači 555 je vytvořen ze tří rezistorů 5 kΩ zarovnaných v sérii.Toto nastavení rozdělí příchozí napájecí napětí na dvě klíčové referenční napětí - 1/3 a 2/3 počátečního napětí.Tyto referenční body jsou nedílnou součástí řídicího mechanismů časovače, protože dodávají potřebné referenční napětí pro komparátory.
Komparátory
Úlohou komparátorů je nepřetržitě kontrolovat externí vstupní signál, jako je například napětí vstupující z externího obvodu, a měřit jej proti interně nastaveným referenčním napětím (1/3vcc a 2/3VCC).V závislosti na tom, zda vstupní napětí překročí nebo spadá pod tyto referenční body, komparátor odpoví.Pokud je vstup vyšší a nízký signál, pokud je nižší, vysílá vysoký signál.Tato binární, on-off logika je zásadní pro přesné fungování časovače.
Rs flip-flop
Signál z komparátorů se přivádí do flip-flopu RS, základní paměťové jednotky, která přepíná výstupní stav na základě signálu komparátoru.V operaci monostabilního režimu spuštění překlopného-flopu odstartuje časovač po předem stanovenou dobu.
Etapa výstupu
Výstupní fáze časovače 555 je navržena tak, aby se připojila přímo k různým zatížením, jako jsou LED světla nebo malé motory, manipulace až 200 mA.Díky této schopnosti je časovač 555 neuvěřitelně všestranným, vhodným pro hobby projekty i náročnější průmyslové aplikace.
Tipy pro praktické aplikace
Při použití časovače 555 je klíčový výběr správných externích rezistorů a kondenzátorů.Tyto komponenty jsou rozhodující při nastavování doba načasování a zajištění stability operace.Například připojení většího kondenzátoru k pin 2 (spouštěcí kolík) prodlouží dobu trvání časovače.I když se tyto úpravy mohou zdát menší, výrazně ovlivňují výkon časovače.
Pochopením a manipulací s těmito prvky mohou uživatelé dosáhnout přesné kontroly v časových intervalech.Ať už vytváří konkrétní signály hodin nebo navrhování komplexních automatizovaných řídicích systémů, je tato přesnost nutností.Každá složka a každé připojení záleží na tom, aby položila základ pro spolehlivé a efektivní operace načasování.
Podrobné vysvětlení funkcí PIN 555 časovačů
Časovač 555 je 8-kolíkový integrovaný obvod široce používaný inženýry a elektronickými fandy k vytvoření různých načasovacích a oscilačních aplikací.Každý pin má specifickou roli, zásadní pro efektivní implementaci elektronických obvodů v reálném světě.
Obrázek 4: 555 Schéma časovače IC IC
PIN 1 (země)
PIN 1 se připojuje přímo k zápornému terminálu vašeho napájení.Je nezbytné zajistit stabilní a solidní spojení na tomto kolíku, protože špatné uzemnění může vést k nevyzpytatelnému chování obvodu nebo přímému selhání.Udržování nepřetržitého připojení zde je klíčovým krokem během nastavení.
Pin 2 (spoušť)
PIN 2 aktivuje operace časovače.Tento kolík spustí výstup na vysoké úrovni na kolíku 3, kdykoli jeho napětí klesne pod jednu třetinu napájecího napětí.V praktických aplikacích návrháři často připojují externí tlačítko nebo senzor spolu s rezistorovou síť k tomuto PIN, aby usnadnili uživatelem iniciované časy.
PIN 3 (výstup)
Tento kolík přímo odráží stav časovače a poskytuje vysoký výstup poblíž napájecího napětí (sníženo o 1,5 V ukončení) a nízký výstup poblíž 0V.Pin 3, který je schopen podporovat 100 mA až 200 mA, může napájet malá zařízení přímo, jako jsou LED nebo malá relé, bez dalších komponent.
Pin 4 (reset)
PIN 4 slouží k zastavení aktuální operace časovače.Použití nízkého signálu na tento kolík zastaví časovač a resetuje výstup na nízký.Tato funkce je klíčová v aplikacích vyžadujících okamžité zastavení načasování, jako jsou uzavření bezpečnosti nebo během chybového stavu.
Pin 5 (řídicí napětí)
Pin 5 umožňuje nastavení vnitřního prahového napětí použitím externího napětí, které mění období a frekvenci časovače.Tato úprava se ukáže jako neocenitelná pro doladění provozu časovače, zejména v systémech, kde je nutné variabilní načasování.
Pin 6 (prahová hodnota)
Pin 6 monitoruje úroveň napětí a přepíná výstup na nízký, když zasáhne dvě třetiny napájecího napětí.Běžně se používá s PIN 2 k vytvoření a řízení období oscilace v astabilním režimu časovače.
PIN 7 (propouštění)
V odolacích i monostabilních režimech časovače vypouští PIN 7 připojený externí kondenzátor.K tomuto výboji dochází při posunu výstupu mezi vysokými a nízkými, což zvyšuje přesnost časovacích intervalů.
PIN 8 (napájecí zdroj VCC)
PIN 8 se připojuje k kladnému terminálu napájení a obvykle přijímá napětí mezi 5V a 15V.Zajištění použití správného napětí je nezbytné k zabránění poruch nebo poškození přepětí.
Obrázek 5: 555 Schéma časovače IC IC
Získání znalosti s těmito kolíky je klíčem k efektivnímu nasazení časovače 555 v projektu.Tato znalost podporuje vytváření všeho od jednoduchých zpožděných přepínačů po komplexní generátory pulsů a zajišťuje úspěšný návrh a implementaci obvodů.
Vytvoření blikajícího obvodu LED pomocí časovače 555
Časovač 555 v režimu Astable funguje jako oscilátor a neustále přepíná svůj výstup z vysokého na nízký.Tato oscilace je ideální pro vytváření periodických funkcí, jako je blikání LED, produkce zvuků nebo ovládacích motorů.
Při nastavování obvodu ovlivňují malé úpravy hodnot rezistoru a kondenzátoru frekvenci blesku a stabilitu LED.Například vyšší kapacitance rozšiřuje jak fáze LED, tak i vypíná, což má za následek pomalejší blikající vzor.Podobně výběr správné hodnoty rezistoru pomáhá chránit LED před nadměrným proudem, což by ji mohlo poškodit, a zároveň optimalizovat energetickou účinnost obvodu.
Experimentování s těmito obvody dává začátečníkům praktický způsob, jak pozorovat interakci elektronických komponent.Ukazuje také, jak je načasování v obvodech spravováno pomocí základních prvků, což zvyšuje jejich uchopení schopností časovače 555 a podporuje další průzkum v elektronice.
Obrázek 6: LED obvod
Budování blikajícího LED obvodu
Sestavení blikajícího obvodu LED s časovačem 555 je vynikajícím úvodním projektem pro ty nové elektroniky.Proces je přímý a poskytuje jasnou ukázku funkčnosti časovače v režimu Astable.Níže najdete podrobné kroky a požadované komponenty.
Obrázek 7: obvod LED blikací
Potřebné komponenty:
• čip časovače 555
• LED
• Rezistor (omezit proud na LED)
• Kondenzátor (nastavit frekvenci blesku)
• Napájení (obvykle mezi 5V a 12V)
Pokyny pro montáž:
Připojení napájení:
• Připojte kolík 8 z časovače 555 k kladnému terminálu vašeho napájení.
• Připojte pin 1 k zemi.
Konfigurace časovače:
• Chcete -li nastavit časovač 555 pro režim ASTable, propojte kolíky 2 a 6 dohromady.
Úprava výstupní frekvence:
• Připojte jeden rezistor z pin 7 k kolíku 8. Tento rezistor ovlivní, jak rychle se kondenzátor nabíjí.
• Připojte další rezistor z pin 7 k pin 6 a umístěte kondenzátor do série od špendlíku 6 na zem.Zvolené hodnoty tohoto rezistoru a kondenzátoru určí, jak rychle LED bliká.
Připojení LED:
• Propojte kladný terminál LED k pin 3, což je výstupní kolík časovače 555.
• Připojte negativní terminál LED k zemi rezistorem.Tento rezistor by měl být pečlivě vybrán, aby byl zajištěn, že je dostatečně silný, aby zabránil poškození LED z příliš velkého proudu.
Prostřednictvím těchto kroků můžete vytvořit obvod, který nejen demonstruje základní elektronické principy, ale také slouží jako praktický úvod do dynamických funkcí časovače 555.
Monostabilní režim s časovačem 555
Monostabilní režim, často označovaný jako jednorázový režim, poskytuje stabilní, krátký vysoký výstup z časovače 555.Tato funkce je zvláště užitečná pro generování načasování nebo zpoždění signálů.Mezi běžná použití patří iniciační sekvence do zvonu nebo dočasné alarmy, kde rychlý signál spustí delší akci.
V procesu konstrukce a testování monostabilního obvodu umožňuje nastavení hodnot rezistoru a kondenzátoru přesnou kontrolu po dobu výstupu.Například zvětšení velikosti kondenzátoru prodlužuje období, kdy výstup zůstává vysoký, což je užitečné pro aplikace vyžadující prodloužené délky signálu, jako jsou delší alarmy.
Klíčem je pozornost na kvalitu komponent, zejména spouštěcí mechanismus.Komponenty nízké kvality mohou vést k nekonzistentnímu spuštění a snížení výkonu systému.Kromě toho výběr pull-up rezistoru ovlivňuje stabilitu obvodu.Musí být dostatečně velký, aby udržel kolík 2 ve vysokém stavu za normálních podmínek a dostatečně malý, aby při spuštění usnadnil rychlý posun do nízkého stavu.
Tato nastavení umožňují časovači 555 efektivně fungovat v rolích nad rámec základních zvonků nebo alarmů, včetně přesných úkolů, jako je ovládání záblesků fotoaparátu.Taková všestrannost ukazuje užitečnost časovače 555 v různých elektronických projektech.
Budování obvodu v monostabilním režimu
Nastavení obvodu monostabilního režimu vyžaduje pečlivou pozornost konfigurace signálu a načasování.Zde je krok za krokem průvodce sestavením monostabilního obvodu s časovačem 555.
Obrázek 8: 555 Časovač v příkladu monostabilního režimu
Požadované komponenty:
• 555 časovač
• Rezistory (minimálně dva)
• Kondenzátor (určuje dobu trvání zpoždění)
• Přepínač spouště (například tlačítko)
• Výstupní zařízení (např. Bzučák nebo LED)
• Napájení (obvykle 5V až 12V)
Pokyny pro montáž:
Nastavení napájení:
• Připojte pin 8 z časovače 555 k kladnému terminálu vašeho napájení.
• Připojte kolík 1 k zemi.
Konfigurace spouštěcího mechanismu:
• Připojte pull-up rezistor k pin 2 a připojte jej k kladnému napájecímu napájení, abyste udrželi pin 2 obvykle vysoký, čímž se zabrání náhodným spouštěcím spouštěcím.
• Připojte kolík 2 k zemi pomocí spouštěcího spínače, což umožňuje krátkému poklesu napětí při pin 2, když je spínač aktivován, čímž zahájím časovač.
Nastavení trvání výstupu:
• Umístěte rezistor mezi pin 6 (prahová hodnota) a pin 7 (vypouštění).
• Připojte kondenzátor z kolíku 7 k zemi.Specifické hodnoty rezistoru a kondenzátoru určují, jak dlouho výstup zůstává vysoký, a po aktivaci je zvládá přechod zpět k nízkému.
Připojení výstupního zařízení:
• Propojte pin 3 k výstupnímu zařízení, jako je bzučák nebo LED, což mu umožňuje emitovat zvuk nebo světlo při aktivaci.
Dodržováním těchto kroků můžete vytvořit monostabilní obvod, který nejen demonstruje základní elektronické principy, ale také efektivně využívá dynamickou funkčnost časovače 555.
Režim bistable a jeho praktické aplikace
Režim Bistable umožňuje, aby se čip časovače 555 přepínal mezi dvěma stabilními stavy a fungoval podobně jako elektronický obousměrný spínač.Tento režim je ideální pro scénáře vyžadující jednoduché spínače nebo logické ovládací prvky bez funkcí založených na čase.Obecně se používá v přímých automatizačních systémech, robotických logických ovládacích prvcích a různých operacích přepínačů.
Porozumění a nastavení režimu Bistable
Úspěch použití bistable režimu závisí na přesném nastavení spouštěcího mechanismu a udržování stabilních výstupů.Kvalita a nastavení ovládacích tlačítek významně ovlivňují výkon systému, protože podřadná tlačítka mohou vést k chvění a častým nezamýšleným změnám stavu.
Chcete -li stisknout spoušť, připojte kolíky 2 a 6. Zde je provozní logika: Stisknutím tlačítka změní výstup z jednoho stavu na druhý, který pak drží, dokud se tlačítko znovu stiskne.Toto nastavení je dokonale vhodné pro navrhování jednoduchých logických obvodů, jako jsou ty, které se používají ke změně směru robota nebo pro základní ukládání dat.
Kromě jednoduchých elektronických přepínačů je bistabilní režim také přizpůsobitelný pro složitější úkoly, jako jsou automatizované řídicí systémy, které vyžadují elementární rozhodování.Díky jeho jednoduchosti a spolehlivosti z něj činí užitečný nástroj v elektronických projektech.
Konfigurace režimu Bistable
V režimu Bistable závisí výstup časovače 555 (vysoký nebo nízký) na externím spouště a zůstává nezměněn až do další události spouště.I když je nastavení jednoduché, přesný design obvodu pomáhá zajistit stabilitu i citlivost.
Obrázek 9: Příklad obvodu Bistable Mode Circuit
Požadované materiály:
• čip časovače 555
• Rezistor
• Spouštěcí spínač (tlačítko nebo smyslové zařízení)
• Výstupní zařízení (LED, elektronické zámky, motory atd.)
• Napájení (obvykle 5 až 12V)
Stavební kroky:
Pohánění napájení:
• Připojte pin 8 k kladnému napájecímu napájení a pin 1 k zemi.
Nastavte spouštěcí mechanismus:
• Propojte kolík 2 a pin 6 přímo a skrz roztahový odpor na zem, což zajišťuje, že špendlík zůstane nízký bez spouštěcího signálu.
• Připojte kolíky 2 a 6 k kladnému napájení pomocí tlačítka pro aktivaci.
Výstupní konfigurace:
• Připojte pin 3 (výstupní kolík) k výstupnímu zařízení jako LED nebo jiný ovladač.
Tento přímý a podrobný přístup k konfiguraci bistable režimu zdůrazňuje praktické zpracování a logickou operaci, což je přístupné pro ty, kteří implementují nebo se učí o jednoduchých řídicích systémech v elektronice.
Praktické aplikace a rozšiřování výstupu s vysokým proudem
Časovač 555 může dodávat až 200 mA, takže je vhodný pro přímé napájení malých motorů nebo několika LED světel.Přidáním externích komponent, jako jsou tranzistory nebo MOSFETS, zvyšuje kapacita časovače 555, což jí umožňuje zvládnout větší zatížení v automatizovaných řídicích systémech.
Při výběru tranzistoru nebo MOSFET je nezbytné zajistit, aby zvládl očekávané napětí a proud.Pro těžší zatížení může být nutné další rozptyl tepla, jako jsou chladiče.
Spárování časovače 555 s tranzistorem nebo MOSFET poskytuje uživatelům větší flexibilitu pro správu vysoce výkonných zařízení.Toto nastavení rozšiřuje použití časovače 555 v automatizačních systémech.
Přímé zatížení jednotky
Základní nastavení:
Řetězec LED: Připojte několik LED k výstupnímu kolíku 3, včetně vhodných rezistorů omezujících proud, které je chrání před nadproudem.Například s 12V napájecím zdrojem řídí 10 LED diody vložte rezistor 120Ω do série s každou LED.
Malé motory: Připojte motor přímo k pin 3, pokud vyžaduje méně než 200 mA.Tento přímý přístup funguje dobře v rámci současného limitu.
Rozšířený obvod pro větší zatížení
Potřebné materiály:
• čip časovače 555
• Vhodný tranzistor (např. NPN) nebo MOSFET
• Dioda setrvačníku (pro indukční zatížení)
• Řídicí rezistor
• Napájení
• Načíst (např. Větší motory nebo vysoce výkonné LED)
Kroky pro sestavení:
Nastavení ovladače tranzistoru:
Umístěte malý rezistor mezi pin 3 a základnou tranzistoru (NPN) nebo brány (MOSFET), aby ovládal proud brány.
Připojte kolektor (NPN) nebo odtok (MOSFET) k jedné straně zátěže.Připojte druhou stranu zátěže k kladnému terminálu napájení.
Propojte emitor (NPN) nebo zdroj (MOSFET) s negativním výkonem.
Pro induktivní zatížení, jako jsou velké motory, přidejte mezi zatížením a tranzistorem dioda setrvačníku, aby byla chráněna před napěťovým přepětím.
Testování a úpravy:
Před zapnutím ověřte, že všechna připojení jsou správná.
Během testování sledujte odezvu zatížení a zkontrolujte tranzistor na přehřátí.Pokud je detekováno nadměrné teplo, zvažte instalaci chladičů.
Strategie pro kontrolu větších zatížení
Pro správu zatížení překonávajících 200 mA potřebuje časovač 555 externí tranzistor, aby zvýšil jeho hnací sílu.Transistory nebo MOSFET NPN se pro tento účel běžně používají.Nejenže zpracovávají vysoce výkonné motory nebo rozsáhlé proužky LED efektivně, ale také zajišťují stabilitu obvodu.Níže jsou uvedeny podrobné pokyny k provádění těchto opatření spolu s klíčovými operačními úvahami.
Požadované materiály
• čip časovače 555
• Transistor NPN nebo MOSFET
• Rezistor (pro základnu nebo bránu)
• Dioda setrvačníku (pro indukční zatížení)
• Vysoce výkonná zatížení (např. Motor nebo pás LED)
• Napájení (odpovídající zátěž a potřeby napětí/proudu tranzistoru)
Kroky implementace
Připojte časovač 555:
Nakonfigurujte časovač 555 na základě zamýšleného režimu aplikací, jako je Monostable nebo ASTable.
Vyberte a nastavte tranzistor:
Pro tranzistor NPN.Propojte výstupní kolík (pin 3) časovače 555 na základnu tranzistoru pomocí rezistoru mezi 1 kΩ a 10kΩ, abyste omezili základní proud.
Pro MOSFET.Připojte výstup časovače 555 k bráně MOSFET pomocí vyššího odporu, obvykle 10 kΩ až 100 kΩ, protože MOSFET jsou poháněny napětí.
Připojte zatížení:
Připojte sběratel tranzistoru (NPN) nebo odtok (MOSFET) k jednomu konci zatížení.
Připojte druhý konec zatížení k pozitivnímu terminálu napájení.
Pokud je zatížení induktivní (jako motor), přidejte mezi zatížení a tranzistorem dioda setrvačníku.Dioda by měla čelit naproti napájení, aby se chránila před napěťovým přepětím.
Testujte a upravte:
Před zapnutím obvodu opatrně zkontrolujte připojení.
Sledujte odpověď zatížení a sledujte tranzistor pro přehřátí.Pokud je příliš horký, použijte chladič, abyste zabránili poškození.
Klíčové úvahy během provozu:
Výběr tranzistoru: Vyberte tranzistor s příslušnou maximálním proudem, napěťovou kapacitou a na prahu.MOSFETS obecně funguje nejlépe pro vysoce proudy díky jejich nízkému odolnosti.
Výpočet rezistoru: Pečlivě vypočítejte základnu nebo bránu, abyste zajistili, že tranzistor správně reaguje na výstup časovače 555.
Disipace tepla: Vysoce výkonná zatížení vytváří významné teplo, takže použijte vhodná chladicí opatření, jako jsou chladicí dřezy, abyste udrželi výkon a zabránili poškození.
Po těchto krocích můžete použít časovač 555 k efektivnímu řízení velkých zatížení nad 200 mA.Tato konfigurace rozšiřuje schopnosti časovače 555, což umožňuje, aby byla účinná v různých scénářích automatizace a řízení.
Závěr
Tento článek poskytl podrobnou analýzu operace časovače 555 a proč je tak široce používán.Multifunkčnost a spolehlivost časovače 555 je neocenitelná pro nadšence elektroniky i inženýry, které ukazují svou bezkonkurenční hodnotu ve složitých elektronických systémech.Praktické návrhy obvodů od jednoduchých experimentů až po složité automatizační aplikace ukazují jeho flexibilitu a schopnosti výstupu s vysokým proudem.Čtenáři by nyní měli být dobře obeznámeni s funkčností časovače 555 a mohou tyto znalosti s jistotou aplikovat na projekty v reálném světě.Tím, že využívají kreativitu, mohou řešit praktické výzvy a přispívat k pokračující inovací v elektronické technologii.
Často kladené otázky [FAQ]
1. Jak funguje časovač 555 v obvodu?
Časovač 555 je všestranný integrovaný obvod se třemi hlavními režimy: odolný, monostabilní a bistabilní.Zde je zjednodušené vysvětlení:
Klíčové komponenty:
Čip zahrnuje dva komparátory napětí, SR flip-flop, výstupní fázi a výbojový tranzistor.
Vstupy a interní signály:
Spouštěcí a prahové vstupy:
Dva hlavní vstupní kolíky dostávají signály napětí.
Vstup kontrolního napětí:
Modifikuje vnitřní referenční napětí.
Interní provoz:
Komparátory monitorují úroveň napětí spouště a prahových kolíků proti internímu odkazu.
Když je spouštěcí napětí pod jednou třetinou napájecího napětí, dolní komparátor nastaví SR flip-flop, aby vydal vysoký signál.
Pokud prahové napětí překročí dvě třetiny napájecího napětí, horní komparátor resetuje překlopení, což má za následek nízký výstup.
Výbojový tranzistor:
Vypouštěcí tranzistor je připojen k kolíku 7, je ovládán flip-flop.
V režimu Astable, přerušovaně vypouští kondenzátor časování a vytváří opakující se oscilaci.
V monostabilním režimu vypouští kondenzátor, když výstup klesne.
2. Příklad aplikace časovače 555
Populární využití časovače 555 v režimu ostře je vytvořit obvod LED blikací:
Nastavení obvodu:
Je zapotřebí odpor, časovací kondenzátor a LED.
Operace:
Kondenzátor se nabíjí rezistorem.
Jakmile napětí dosáhne dvou třetin napájecího napětí, spustí se vypouštěcí kolík, vybírá kondenzátor a resetuje cyklus.
Tento cyklus způsobuje blikání LED při frekvenci určené hodnotami rezistoru a kondenzátoru.
3. Jak vytvořit jednoduchý obvod časovače 555
Zde je průvodce krok za krokem sestavením obvodu časovače 555:
Shromažďovat komponenty:
• 555 časovač IC
• Dva rezistory (R1 a R2)
• Jeden elektrolytický kondenzátor (C1)
• Napájení (5-15V)
• LED
• Připojení vodičů
Sestava obvodu:
Připojte pin 8 (VCC) k kladnému napájení.
Připojte pin 1 (GND) k zemi.
Umístěte rezistor R1 mezi kolíky 8 a 7.
Připojte rezistor R2 mezi kolíky 7 a 6.
Připojte kondenzátor C1 mezi kolíkem 6 a zemí.
TIE PIN 4 (Reset) na VCC.
Volitelně zemní kolík 5 (řídicí napětí) prostřednictvím 0,01 µF kondenzátoru.
Připojte pin 3 (výstup) k kladné noze LED přes rezistor omezující proud a poté uzemněte druhou nohu.
Upravit načasování:
Vypočítejte frekvenci oscilace pomocí:
Frekvence = 1,44 / ((R1 + 2 * R2) * C1)
Otestujte obvod:
Zapněte obvod.LED by měla začít blikat.
Změňte hodnoty rezistoru a kondenzátoru pro úpravu rychlosti blikání.
4. Porozumění řízení napětí v obvodu časovače 555
Napětí v obvodu časovače 555 je primárně nastaveno podle jeho aplikačního režimu, jako je astovatelný nebo monostabilní.Obvykle je rozsah napětí od 4,5 voltů do 15 voltů v závislosti na napájecím napětí (VCC).Výstup kolísá mezi téměř 0 volty (země) a blízko VCC.Během provozu obvod řídí intervaly časování změnou napětí oproti časovacímu kondenzátoru.Pro pokročilejší řízení lze pro jemné doladění oscilační frekvence aplikovat vnější napětí, což je metoda často označovaná jako oscilace kontrolovaná napětí (VCO).
5. Nejběžnější používání časovače 555 dnes
Dnes se časovač 555 používá převážně jako oscilátor nebo generátor pulsů, zejména pro generování hodinových impulsů v digitálních obvodech.Je to klíč při vytváření přesných signálů čtvercových vln potřebných pro načasování a kontrolní aplikace.Kromě toho se široce používá v obvodech modulace pulzní šířky (PWM).Tato aplikace je zásadní pro úpravu jasu LED dioda nebo ovládání rychlostí motoru, což umožňuje širokou škálu nastavení rychlosti a intenzity světla.
6. Výhody použití časovače 555
Všestrannost: Časovač 555 je schopen fungovat ve více konfiguracích, jako je generování kontinuálních oscilací v astable režimu nebo vytvoření jediného pulsu v monostabilním režimu.
Snadné použití: Funkce vyžaduje pouze hrst externích komponent, což zjednodušuje proces návrhu a montáže pro mnoho projektů.
Dostupnost: Vzhledem k nízkým nákladům je časovač 555 přístupný jak pro fandy, tak pro profesionální projekty, což z něj činí základní zařízení v elektronických zařízeních.
Stabilní výkon: Časovač udržuje stabilní výstup, který není snadno ovlivněn změnami teploty, což zajišťuje spolehlivý provoz v různých prostředích.
Vysoký výstupní proud: Může přímo řídit zařízení s proudy až 200 mA, což umožňuje napájet LED diody, malé motory a další komponenty bez dalšího hardwaru.
Přesnost: Intervaly časování jsou vysoce přesné a lze je snadno upravit externími rezistory a kondenzátory, což poskytuje flexibilitu v rozsahu a přesnosti načasování.
7. Jak funguje monostabilní obvod 555?
Časovač 555 v monostabilním režimu vytváří jediný puls konkrétní délky.Zde je podrobné vysvětlení:
Spuštění obvodu:
Zpočátku obvod sedí ve stabilním stavu, kde je výstup (pin 3) nízký.
Když krátký signál s nízkým napětím (pod jednou třetinou napájecího napětí) dosáhne spouštěcího kolíku (pin 2), časovač způsobí přepínání výstupu na vysoký.
Načasování pulsu:
Doba trvání vysoce výstupního impulzu závisí na vnějším rezistoru (R) mezi VCC a výbojovým kolíkem (pin 7), jakož i kondenzátoru (C) mezi prahovým kolíkem (pin 6) a zemí.
Jakmile je výstup vysoký, kondenzátor se začne nabíjet rezistorem.
Ukončení pulsu:
Když se kondenzátory a jeho napětí dosáhnou dvou třetin napájecího napětí, komparátor vnitřního prahu převrátí výstup zpět na nízký, vypouští kondenzátor a resetuje obvod.
Klíčové komponenty:
Rezistor (R): Řídí rychlost, při které se kondenzátor nabíjí.
Kondenzátor (C): Ukládá se nabíjí a určuje doba trvání pulsu.
Vzorec trvání pulsu:
T = 1,1 × r × c
8. Jaká je alternativa k obvodu časovače 555?
Různé alternativy k časovači 555 zahrnují:
Mikrokontroléry:
Flexibilní a programovatelné pro více funkcí časování.
Specializované časovač ICS:
CD4538: Nabízí dva přesné monostabilní multivibrátory.
Ne566: Oscilátor řízený napětí.
Diskrétní komponenty:
Oscilátory založené na tranzistoru: Pro načasování používá diskrétní tranzistory a pasivní komponenty.
Oscilátory RC: Jednoduché obvody s rezistory a kondenzátory, obvykle spárované se zesilovači.
9. Jak nastavíte frekvenci na časovači 555?
Chcete -li upravit frekvenci časovače 555 v odolném režimu (kontinuální oscilace), musíte změnit hodnoty dvou rezistorů a kondenzátoru.
Připojení obvodu:
Rezistor R1: Spojte mezi VCC a výbojovým kolíkem (pin 7).
Rezistor R2: Připojte se mezi kolíkem 7 a prahovým kolíkem (pin 6).
Kondenzátor C: Připojte se mezi kolíkem 6 a zemí.
Vezměte výstup z pin 3.
Vypočítat frekvenci:
Frekvence (Hz) = 1,44 / ((R1 + 2 × R2) × C)
Vypočítejte pracovní cyklus:
Pracovní cyklus (d) = R2 / (R1 + 2 × R2)
Úpravy odporů:
Pro zvýšení frekvence: Snižte odpor R1 a R2.
Pro nižší frekvenci: Zvyšte hodnoty R1 a R2.
Příklad výpočtu:
Pokud je R1 10 kΩ, R2 je 20kΩ a C je 0,01µF, pak je frekvence:
F = 1,44 / ((10k + 2 × 20k) × 0,01µF) ≈ 2,4 kHz
Změňte hodnoty R1 nebo R2, abyste dosáhli požadované frekvence.