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

Ez az útmutató bemutatja, hogyan használható a NE555P integrált áramkör önálló időzítőként, fejlesztőpanel és program nélkül. Az áramkör önmagában működik, 5 VDC-ről táplálva, a példában pedig astabil oszcillátorként használjuk, amely körülbelül másodpercenként egyszer villogtat egy LED-et.

A NE555P-t villogó LED-ekben, be- vagy kikapcsolási késleltetésben, hangjelgenerátorokban, egyszerű PWM-vezérlésben és pergésmentesítésben (debouncing) használják. Az időzítések és frekvenciák kizárólag a hozzákapcsolt ellenállások és kondenzátor értékeiből állnak be.

Hogyan működik:

A NE555P belsejében három egyenlő, 5 kohmos ellenállásból álló osztó található, amely két küszöböt hoz létre: a TRIG bemenetnél a tápfeszültség (VCC) 1/3-át, a THRES bemenetnél pedig a VCC 2/3-át. Két komparátor hasonlítja össze ezeknek a bemeneteknek a feszültségét a küszöbökkel, és ezek vezérlik a billenőkört. A billenőkör az OUT kimenetet magas vagy alacsony szintre állítja, és egy belső tranzisztort vezérel, amely a DISCH lábat a földre köti.

Amikor a TRIG a VCC 1/3-a alá csökken, a kimenet magas szintre kerül, a kisütő tranzisztor lezár, így a külső kondenzátor az ellenálláson keresztül tölteni kezd. Amikor a THRES meghaladja a VCC 2/3-át, a kimenet alacsony szintre kerül, a tranzisztor pedig kisüti a kondenzátort. A küszöbök arányosak a VCC-vel, ahogy a töltés sebessége is, ezért az időzítés nem függ a tápfeszültségtől, amíg az az intervallum alatt állandó marad.

Monostabil üzemmódban egy rövid impulzus a TRIG lábon egyetlen impulzust ad a kimeneten, amelynek időtartama t = 1.1 x R x C. Például R = 100 kohm és C = 10 uF esetén t = 1.1 x 100000 x 0.00001 = 1.1 s.

Astabil üzemmódban az áramkör folyamatosan oszcillál, két ellenállással, RA-val és RB-vel, valamint egy C kondenzátorral. A frekvencia f = 1.44 / ((RA + 2 x RB) x C), a kimenet magas szintjének ideje tH = 0.693 x (RA + RB) x C, az alacsony szint ideje pedig tL = 0.693 x RB x C. RA = 1 kohm, RB = 68 kohm és C = 10 uF esetén tH = 0.478 s, tL = 0.471 s és f = 1.05 Hz.

Az alábbi táblázat mutatja az áramkör logikai állapotait.

Csatlakoztatás:

A táblázat a példában használt astabil kapcsolást írja le, amelyet 5 VDC-ről táplálunk egy 5 VDC 1 A-es hálózati adapterről, a csavaros kapcsos DC-adapteren keresztül. Az áramkört kenyérlapra (breadboard) helyezzük úgy, hogy a bemélyedés balra nézzen. Az 1. láb a felülről nézett tok bal alsó lába. A számozás az óramutató járásával ellentétes irányban halad, tehát a 8. láb a bal felső sarokban van. A C1 elektrolit kondenzátor negatív oldalát (csíkot) a földre, pozitív oldalát a 2. és 6. lábra kötjük. A C2 kerámia kondenzátor 103 (10 nF) jelölésű.

Az áramkört 4.5 V és 16 V közötti feszültséggel táplálja, a polaritást betartva. 5 V tápfeszültség esetén a kimenet kompatibilis a TTL bemenetekkel. Magasabb feszültségen a kimenet közel a VCC-hez emelkedik, ezért ne kösse közvetlenül 3.3 V-os logikai bemenetre. A kimenet legfeljebb 200 mA-t tud leadni vagy felvenni. Induktív terhelésnél, például relé tekercsénél, szereljen diódát a tekercsre párhuzamosan. Példánkban a 220 ohmos ellenállás a LED áramát körülbelül 10 mA-re korlátozza, ami biztonságos egy 5 mm-es LED-nek.

Beállítás:

A NE555P-n nincsenek gombok, jumperek, potenciométerek vagy memória. Az üzemmód és az időzítések kizárólag a lábak bekötésétől és a külső alkatrészek értékeitől függenek. Minden bekapcsoláskor az áramkör elölről kezdi a ciklust, így nincs mentendő beállítás.

Monostabil üzemmódhoz kösse össze a 6. és 7. lábat, majd válassza meg az R és C értékét a kívánt időtartamhoz. A nyomógomb rövid megnyomása a TRIG lábat a VCC 1/3-a alá húzza, a kimenet magas szintre kerül, és t ideig ott marad. A TRIG impulzusának rövidebbnek kell lennie, mint t, különben a kimenet magas szinten marad, amíg a gomb le van nyomva.

Astabil üzemmódhoz először válassza ki a C értéket, majd az RB-t a tL időtartamhoz, az RA-t pedig a tH és tL közötti különbséghez. Mivel tH mindig nagyobb, mint tL, az alapkapcsolásnál a kitöltési tényező (duty cycle) nem csökkenhet 50 százalék alá. Ha más arányt szeretne, szereljen diódát az RB-vel párhuzamosan, katódjával a 6. láb felé. Ebben az esetben tH csak az RA-tól és C-től, tL pedig csak az RB-től és C-től függ.

A RESET (4. láb) leállítja az időzítést, ha a földre húzzuk, és ilyenkor a kimenet alacsony szintre kerül. Ha nem használja, kösse a VCC-re.

Használati példa:

A példa egy körülbelül másodpercenként egyszer villogó LED-et épít. Szerelje fel a csatlakoztatási táblázat szerinti áramkört kenyérlapra, RA = 1 kohm, RB = 68 kohm, C1 = 10 uF elektrolit kondenzátor, 10 nF-os kondenzátor az 5. lábon, 5 mm-es piros LED 220 ohmos soros ellenállással, és 5 V-os tápellátással.

A számítás szerint tH = 0.693 x 69 kohm x 10 uF = 0.478 s és tL = 0.693 x 68 kohm x 10 uF = 0.471 s. A periódus körülbelül 0.95 s, így a frekvencia körülbelül 1.05 Hz.

Miután a hálózati adaptert csatlakoztatta a csavaros kapcsos DC-adapter kivezetéseihez, a bekapcsolás előtt ellenőrizze a tápforrás polaritását és a C1 kondenzátor helyzetét. Ezután kapcsolja be az áramkört. A LED-nek körülbelül fél másodpercig kell világítania, majd körülbelül fél másodpercig sötétnek lennie, ismétlődően. Ha lassabb ritmust szeretne, növelje a C1 vagy az RB értékét, gyorsabbat pedig csökkentse, és számolja újra a fenti képletekkel.

Gyakori problémák:

A LED nem villog, hanem végig sötét marad. A legvalószínűbb ok, hogy a 4. láb (RESET) nincs bekötve vagy a földre van kötve, ami alacsony szinten tartja a kimenetet. Kösse a 4. lábat +5 V-ra. Ellenőrizze azt is, hogy a 8. láb kap tápellátást.

A LED folyamatosan világít, nem villog. A 2. és 6. láb nincs összekötve, vagy a C1 kondenzátor nincs megfelelően bekötve. Ellenőrizze a kötéseket és a kondenzátor polaritását, a negatív pólus legyen a földön.

Az áramkör egyáltalán nem működik, vagy melegszik. A tok valószínűleg el van forgatva, így a lábak rosszul vannak számozva. Kapcsolja ki a tápellátást, ellenőrizze a bemélyedés helyzetét és a lábszámozást, majd építse újra a kapcsolást.

A frekvencia eltér a számítottól. Az elektrolit kondenzátorok és az ellenállások tűrése miatt a valós értékek eltérhetnek. Mérje meg az alkatrészeket, vagy állítsa be az RB értékét a kívánt ritmus eléréséig.

A kimenetről vezérelt relé rendellenesen működik. A tekercs kikapcsoláskor feszültségcsúcsokat generál. Szereljen diódát a tekercsre párhuzamosan, és a relét olyan tápforrásról táplálja, amely elegendő áramot biztosít számára.

Korlátok és tanácsok:

A NE555P 4.5 - 16 V-on és 0 és 70 °C közötti hőmérsékleten működik. A kimenet legfeljebb 200 mA-t tud leadni vagy felvenni, ezért nagyobb terhelésekhez használjon tranzisztort vagy relét. 100 kHz feletti frekvenciáknál a jelalak romlik, az ilyen alkalmazásokhoz CMOS változat ajánlott.

Az időzítések pontosságát elsősorban az ellenállások és a kondenzátor tűrése határozza meg, ezért pontos időzítésekhez kis tűrésű alkatrészeket használjon. Az elektrolit kondenzátoroknak szivárgási áramuk és nagy tűrésük van, ezért nagyon hosszú vagy stabil időzítésekhez válasszon más típust.

Ugyanezzel az alapkapcsolással tovább építhet például hangjelgenerátort kis hangszóróval, világításidőzítőt vagy gombhoz való pergésmentesítőt (debouncert), csupán az ellenállások és a kondenzátor értékeit változtatva.