Timer IC NE555P, DIP-8, 4.5-16V, iesire 200mA

Acest tutorial arata cum se foloseste circuitul integrat NE555P ca temporizator independent, fara placa de dezvoltare si fara program. Circuitul functioneaza singur, alimentat la 5 VDC, iar in exemplu il folosim ca oscilator astabil care face un LED sa clipeasca aproximativ o data pe secunda.

NE555P este folosit in proiecte pentru LED-uri intermitente, intarzieri la pornire sau oprire, generatoare de ton, comanda PWM simpla si debouncing. Timpii si frecventele se stabilesc exclusiv din valorile rezistentelor si ale condensatorului legate la el.

Cum functioneaza:

In interiorul NE555P se afla un divizor format din trei rezistente egale de 5 kohm, care creeaza doua praguri: 1/3 din tensiunea de alimentare VCC pentru intrarea TRIG si 2/3 din VCC pentru intrarea THRES. Doua comparatoare compara tensiunea de pe aceste intrari cu pragurile si comanda un bistabil. Bistabilul pune iesirea OUT pe nivel inalt sau jos si controleaza un tranzistor intern, care leaga pinul DISCH la masa.

Cand TRIG coboara sub 1/3 din VCC, iesirea trece pe nivel inalt si tranzistorul de descarcare se blocheaza, deci condensatorul extern incepe sa se incarce prin rezistenta. Cand THRES depaseste 2/3 din VCC, iesirea trece pe nivel jos si tranzistorul descarca condensatorul. Pragurile sunt proportionale cu VCC, la fel ca viteza de incarcare, de aceea timpul nu depinde de tensiunea de alimentare atat timp cat aceasta ramane constanta in timpul intervalului.

In regim monostabil, un impuls scurt pe TRIG produce un singur impuls la iesire, cu durata t = 1.1 x R x C. De exemplu, pentru R = 100 kohm si C = 10 uF rezulta t = 1.1 x 100000 x 0.00001 = 1.1 s.

In regim astabil, circuitul oscileaza continuu, cu doua rezistente RA si RB si un condensator C. Frecventa este f = 1.44 / ((RA + 2 x RB) x C), timpul cu iesirea pe nivel inalt este tH = 0.693 x (RA + RB) x C, iar timpul cu iesirea pe nivel jos este tL = 0.693 x RB x C. Pentru RA = 1 kohm, RB = 68 kohm si C = 10 uF rezulta tH = 0.478 s, tL = 0.471 s si f = 1.05 Hz.

Tabelul de mai jos arata starile logice ale circuitului.

Conectare:

Tabelul descrie montajul astabil folosit in exemplul de utilizare, alimentat la 5 VDC de la un adaptor de retea de 5 VDC 1 A, prin adaptorul de mufa DC cu borne cu surub. Capsula se pune pe breadboard cu crestatura spre stanga, iar pinul 1 este primul pin din stanga jos, privind capsula de sus. Numerotarea merge in sens invers acelor de ceasornic, deci pinul 8 se afla in stanga sus. Montati condensatorul electrolitic C1 cu minusul (banda) la masa si plusul la pinii 2 si 6, iar condensatorul ceramic C2 este marcat 103 (10 nF).

Alimentati circuitul la o tensiune cuprinsa intre 4.5 V si 16 V si respectati polaritatea. Cu o alimentare de 5 V iesirea este compatibila cu intrarile TTL. La tensiuni mai mari iesirea urca aproape de VCC, deci nu o conectati direct la o intrare logica de 3.3 V. Iesirea poate debita sau absorbi pana la 200 mA. Pentru sarcini inductive, de exemplu bobina unui releu, montati o dioda in paralel cu bobina. In exemplul nostru, rezistenta de 220 ohm limiteaza curentul LED-ului la o valoare de ordinul a 10 mA, sigura pentru un LED de 5 mm.

Configurare:

NE555P nu are butoane, jumperi, potentiometre sau memorie. Modul de lucru si timpii se stabilesc exclusiv din modul in care se leaga pinii si din valorile componentelor externe. La fiecare pornire a alimentarii circuitul reia ciclul de la inceput, deci nu exista setari de salvat.

Pentru regimul monostabil, legati pinii 6 si 7 impreuna si alegeti R si C pentru durata dorita. Apasarea scurta a butonului coboara TRIG sub 1/3 VCC, iesirea trece pe nivel inalt si ramane asa pe durata t. Impulsul de pe TRIG trebuie sa fie mai scurt decat durata t, altfel iesirea ramane pe nivel inalt cat timp butonul este apasat.

Pentru regimul astabil, alegeti mai intai C, apoi RB pentru durata tL si RA pentru diferenta dintre tH si tL. Deoarece tH este mereu mai mare decat tL, factorul de umplere nu poate cobori sub 50 la suta cu schema de baza. Daca doriti alt raport, montati o dioda in paralel cu RB, cu catodul spre pinul 6. In acest caz tH depinde doar de RA si C, iar tL depinde doar de RB si C.

Pinul RESET (pin 4) opreste temporizarea cand este tras la masa si pune iesirea pe nivel jos. Cand nu il folositi, legati-l la VCC.

Exemplu de utilizare:

Exemplul construieste un LED care clipeste aproximativ o data pe secunda. Montati circuitul din tabelul de conectare pe un breadboard, cu RA = 1 kohm, RB = 68 kohm, C1 = 10 uF electrolitic, condensator de 10 nF pe pinul 5, LED rosu de 5 mm cu rezistenta serie de 220 ohm si alimentare de 5 V.

Calculul arata tH = 0.693 x 69 kohm x 10 uF = 0.478 s si tL = 0.693 x 68 kohm x 10 uF = 0.471 s. Perioada este de aproximativ 0.95 s, deci frecventa este de aproximativ 1.05 Hz.

Dupa conectarea adaptorului de retea la bornele cu surub ale adaptorului de mufa, verificati inainte de alimentare polaritatea sursei si pozitia condensatorului C1. Apoi alimentati montajul. LED-ul trebuie sa se aprinda aproximativ jumatate de secunda si sa se stinga aproximativ jumatate de secunda, in mod repetat. Daca doriti un ritm mai lent, maresti C1 sau RB, iar pentru unul mai rapid le micsorati, recalculand cu formulele de mai sus.

Probleme frecvente:

LED-ul nu clipeste si ramane stins. Cauza cea mai probabila este pinul 4 (RESET) lasat nelegat sau legat la masa, ceea ce tine iesirea pe nivel jos. Legati pinul 4 la +5 V. Verificati si ca pinul 8 primeste alimentarea.

LED-ul ramane aprins fara sa clipeasca. Pinii 2 si 6 nu sunt legati impreuna sau condensatorul C1 nu este conectat corect. Verificati legaturile si polaritatea condensatorului, cu minusul la masa.

Montajul nu functioneaza deloc sau se incalzeste. Capsula este probabil rotita, iar pinii sunt numerotati gresit. Opriti alimentarea, verificati pozitia crestaturii si numerotarea pinilor si refaceti montajul.

Frecventa difera de cea calculata. Condensatoarele electrolitice si rezistentele au toleranta, iar valorile reale pot fi diferite. Masurati componentele sau ajustati valoarea lui RB pana obtineti ritmul dorit.

Un releu comandat de iesire se comporta neregulat. Bobina produce varfuri de tensiune la oprire. Montati o dioda in paralel cu bobina si alimentati releul dintr-o sursa suficienta pentru curentul lui.

Limitari si sfaturi:

NE555P lucreaza la 4.5 - 16 V si la temperaturi intre 0 si 70 °C. Iesirea poate debita sau absorbi pana la 200 mA, deci pentru sarcini mai mari folositi un tranzistor sau un releu. Pentru frecvente de peste 100 kHz, forma semnalului se degradeaza, iar pentru astfel de aplicatii este recomandata o versiune CMOS.

Precizia timpilor depinde in principal de toleranta rezistentelor si a condensatorului, asa ca folositi componente cu toleranta mica pentru temporizari exacte. Condensatoarele electrolitice au scurgeri si toleranta mare, deci pentru timpi foarte lungi sau stabili alegeti alte tipuri.

Cu acelasi montaj de baza puteti construi mai departe un generator de ton cu un mic difuzor, un temporizator pentru o iluminare sau un debouncer pentru un buton, schimband doar valorile rezistentelor si ale condensatorului.