Kuriant elektroninius prietaisus dažnai atsiranda būtinybė generuoti tam tikro ilgio impulsus arba generuoti stačiakampį signalą tam tikru dažniu ir tam tikru ilgio ir pauzės santykiu. Patyrusiam dizaineriui nebus sunku suprojektuoti tokį įrenginį ant atskirų skaitmeninių elementų, tačiau patogiau šiam tikslui naudoti specializuotą mikroschemą.
Turinys
Kas yra NE555 lustas ir kur jį galima naudoti
NE555 lustas buvo sukurtas praėjusio amžiaus 70-aisiais ir vis dar yra labai populiarus tarp profesionalų ir mėgėjų. Tai laikmatis, uždarytas korpuse su 8 kaiščiais.Galimos DIP arba įvairios paviršiaus montavimo (SMD) versijos.
Mikroschemoje yra du lyginamieji elementai - viršutinis ir apatinis. Jų įėjimuose susidaro etaloninė įtampa, lygi 2/3 ir 1/3 maitinimo įtampos. Skirstytuvą sudaro rezistoriai varža 5 kOhm. Komparatoriai valdo RS flip-flop. Prie jo išvesties prijungtas buferinis stiprintuvas ir tranzistorinis jungiklis. Kiekvienas komparatorius turi vieną laisvą įėjimą, jis skirtas išoriniams valdymo signalams tiekti. Viršutinis lygintuvas suveikia, kai atsiranda aukštas lygis, ir perjungia mikroschemos išvestį į žemą lygį. Apatinė „apsauga“ sumažina įtampą žemiau 1/3 VCC ir nustato laikmačio išvestį į loginį vienetą.
Pagrindinės NE555 lusto charakteristikos
Skirtingų gamintojų laikmačio charakteristikos gali skirtis nedidelėmis ribomis, tačiau niekas neturi esminių nukrypimų (išskyrus neaiškios kilmės mikroschemas, iš jų galite tikėtis bet ko):
- Maitinimo įtampa standartiškai nurodoma nuo +5 iki +15 V, nors duomenų lapuose nurodytos 4,5...18 V ribos.
- Išėjimo srovė yra 200 mA.
- Išėjimo įtampa yra maksimali VCC minus 1,6 V, bet ne mažesnė kaip 2 V, kai maitinimo įtampa yra 5 V.
- Srovės suvartojimas prie 5 V yra ne didesnis kaip 5 mA, esant 15 V - iki 13 mA.
- Pulso trukmės formavimosi paklaida yra ne didesnė kaip 2,25%.
- Maksimalus veikimo dažnis yra 500 kHz.
Visi parametrai nurodyti +25 °C aplinkos temperatūrai.
Smeigtukų vieta ir paskirtis
Laikmačio išėjimai yra išdėstyti standartiškai, nepriklausomai nuo korpuso konstrukcijos - didėjančia tvarka nuo klavišo prieš laikrodžio rodyklę (žiūrint iš viršaus), nuo 1 iki 8. Kiekvienas išėjimas turi savo paskirtį:
- GND – bendras įrenginio maitinimo laidas.
- TRIG - kai taikomas žemas lygis, paleidžia antrąjį (pagal schemą žemesnį) komparatorių, jo išvestyje atsiranda loginis vienetas, nustatantis vidinį RS flip-flop į 0. Prie jo prijungta išorinė laiko nustatymo RC grandinė. Turi viršenybę prieš THR.
- IŠJUNGTA - išeiti. Aukštas signalo lygis yra šiek tiek mažesnis už maitinimo įtampą, žemas lygis yra 0,25 V.
- NUSTATYTI iš naujo - atstatyti. Nepriklausomai nuo kitų įėjimų signalų, jei yra žemas lygis, jis iš naujo nustato išvestį į 0 ir išjungia laikmatį.
- CTRL - valdymas. Jis visada turi 2/3 maitinimo bėgio įtampos. Čia galite pritaikyti išorinį signalą ir juo moduliuoti išvestį.
- THR - kai atsiranda aukštas lygis (daugiau nei 2/3 maitinimo šaltinio), pirmasis (viršutinis pagal schemą) trigeris nustatomas į 1, o vidinis RS šlepetės pereina į loginio vieneto būseną.
- DIS - laiko nustatymo kondensatoriaus iškrova. Kai išvestyje pasirodo aukšto lygio trigeris, atsidaro vidinis tranzistorius, įvyksta greitas iškrovimas. Laikmatis paruoštas kitam veikimo ciklui.
- VCC – galia. Jis gali būti tiekiamas nuo 5 iki 15 V įtampa.
NE555 lusto veikimo režimų aprašymas
Nors laikmačio architektūra leidžia jį naudoti įvairiais režimais, yra trys tipiniai NE555 veikimo režimai.
Vienas vibratorius (multivibratorius budėjimo režimu)
Pradinė padėtis:
- 2 įvestis aukštas loginis lygis;
- trigerio R ir S įėjimuose - nuliai;
- trigerio išėjimas - 1;
- iškrovos grandinės tranzistorius atidarytas, kondensatorius C yra šuntuotas;
- 3 išvestis yra 0 lygio.
Kai 2 įėjime pasirodo nulinis lygis, apatinis lygintuvas persijungia į 1, perjungiant gaiduką į 0. Mikroschemos išvestyje pasirodo aukštas lygis.Tuo pačiu metu tranzistorius užsidaro ir nustoja šuntuoti kondensatorių. Jis pradeda krautis per rezistorių R. Kai tik įtampa jame pasieks 2/3 VCC, pradės veikti viršutinis komparatorius, nustatys trigerį atgal į 1, o laikmačio išvestį į 0. Tranzistorius įsijungs ir iškraus talpą. . Taigi išėjime susidarys teigiamas impulsas, kurio pradžią lemia išorinis signalas 2 įėjime, o pabaiga priklauso nuo kondensatoriaus įkrovimo laiko, kuris apskaičiuojamas pagal formulę t=1,1⋅R⋅ C.
multivibratorius
Įjungus maitinimą, kondensatorius išsikrauna, esant 2 (ir 6) logikai 0, 1 laikmačio išėjime (šis procesas aprašytas ankstesniame skyriuje). Įkrovus talpą per R1 ir R2 iki 2/3 VCC lygio, aukštas lygis 6 įėjime apvers 3 išėjimą į nulį, o iškrovos tranzistorius įsijungs. Bet kondensatorius bus iškraunamas ne tiesiogiai, o per R2. Dėl to grandinė pateks į pradinę padėtį, o ciklas kartosis vėl ir vėl. Iš proceso aprašymo matyti, kad įkrovimo trukmę lemia varžų R1, R2 ir kondensatoriaus talpos suma, o iškrovimo laiką – R1 ir C. Vietoj R1 ir R2, įkrovimo laikas nustatomas pagal varžų R1, R2 ir kondensatoriaus talpos sumą, o iškrovimo laiką – R1 ir C. galite įdėti kintamus rezistorius ir greitai valdyti impulsų dažnį ir darbo ciklą. Skaičiavimo formulės:
- impulso trukmė t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
- pauzės trukmė t2=0,693⋅R2⋅C;
- pulso pasikartojimo dažnis f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.
Pauzės laikas negali viršyti pulso trukmės. Norint apeiti šį apribojimą, iškrovimo ir įkrovimo grandinės atskiriamos įtraukiant į grandinę diodą (katodas prie 6 kaiščio, anodas prie 7 kaiščio).
Schmitto gaidukas
555 luste galite sukurti Schmitt trigerį.Šis prietaisas lėtai kintantį signalą (sinusoidinį, pjūklinį ir kt.) paverčia kvadratine banga. Čia laiko grandinės nenaudojamos, signalas tiekiamas į 2 ir 6 įėjimus, sujungtus. Pasiekus 2/3 VCC slenkstį, išėjimo įtampa staigiai persijungia į 1, nukritus iki 1/3 lygio taip pat staigiai sumažėja iki nulio. Dviprasmiškumo zona yra 1/3 maitinimo įtampos.
Privalumai ir trūkumai
Pagrindinis NE555 lusto pranašumas yra jo naudojimo paprastumas - norint sukurti grandinę, pakanka nedidelio įrišimo, kuris puikiai tinka skaičiavimams. Tuo pačiu metu įrenginio kaina yra maža.
Pagrindinis laikmačio trūkumas yra ryški impulso trukmės priklausomybė nuo maitinimo įtampos. Taip yra dėl to, kad vieno vibratoriaus arba multivibratoriaus grandinėje esantis kondensatorius įkraunamas per rezistorių (arba per du), o viršutinis rezistoriaus gnybtas yra prijungtas prie maitinimo magistralės. Srovę per varžą formuoja įtampa VCC – kuo ji didesnė, tuo didesnė srovė, tuo greičiau įsikraus kondensatorius, kuo anksčiau veiks lygintuvas, tuo trumpesnis bus generuojamas laiko intervalas. Dėl nežinomos priežasties šio momento techninėje dokumentacijoje nėra, tačiau kūrėjams jis gerai žinomas.
Kitas laikmačio trūkumas yra tas, kad lygintuvų slenkstinės įtampos formuojamos vidiniais dalikliais ir jų negalima reguliuoti. Tai riboja NE555 taikymo galimybes.
Ir dar viena nemaloni savybė. Atsižvelgiant į išėjimo pakopos konstravimo stūmimo schemą, perjungimo momentu (kai viršutinis tranzistorius jau atidarytas, o apatinis dar neuždarytas, arba atvirkščiai) yra srovės impulsas. Jo trukmė trumpa, tačiau dėl to papildomai įkaista mikroschema ir atsiranda trikdžių maitinimo grandinėse.
Kokie yra analogai
Per laikmačio egzistavimą buvo sukurta ir išleista daugybė klonų. Juos gamina įvairios įmonės, tačiau visų pavadinime įrašytas skaičius 555. Tarp analogus gaminančių gamyklų yra ir populiarūs elektronikos komponentų gamintojai, ir nežinomi gamintojai iš Pietryčių Azijos. Jei pirmieji pateikia deklaruotus parametrus, iš antrųjų nereikėtų tikėtis jokių garantijų. Nukrypimai nuo deklaruojamų charakteristikų gali būti dideli.
SSRS buvo sukurtas panašus laikmatis KR1006VI1. Jo funkcionalumas yra visiškai toks pat kaip originalo, su viena išimtimi: jo 2 išvestis turi viršenybę prieš 6 išvestį (o ne atvirkščiai, kaip NE555). Į tai reikia atsižvelgti kuriant schemas. Ir dar vienas dalykas: КР indeksas reiškia, kad mikroschema gaminama tik DIP8 pakete.
Praktinio naudojimo pavyzdžiai
Praktinio laikmačio taikymo sritis yra plati, šios apžvalgos metu nebus įmanoma iki galo aprėpti temos. Tačiau verta apsvarstyti dažniausiai pasitaikančius pavyzdžius.
Vieno vibratoriaus režimu keliose mikroschemose galima sukurti kodinį užraktą su kodo rinkimo laiko limitu. Kitas būdas – naudoti jį kaip signalinį įrenginį, leidžiantį pasiekti slenkstinį lygį (apšviestumo, bako pripildymo lygio ir kt.) kartu su įvairiais jutikliais.
Multivibratoriaus režimu (astable režimu) laikmatis randa plačiausią pritaikymą. Ant kelių laikmačių galite sukurti girliandos jungiklį su atskiru mirksėjimo dažnio, laiko ir pauzės laiko reguliavimu.Galima naudoti NE555 kaip laiko relės pagrindą ir suformuoti vartotojo įjungimo laiką nuo 1 iki 25 sekundžių. Galite sukurti metronomą muzikantui. Tai dažniausiai naudojamas lusto režimas ir neįmanoma aprašyti visų programų.
Kaip Schmitt trigeris, laikmatis naudojamas retai. Tačiau bistabiliame režime be dažnio nustatymo elementų NE555 naudojamas kaip debouncer arba dviejų mygtukų jungiklis start-stop režimu. Tiesą sakant, naudojamas tik įmontuotas RS flip-flop. Taip pat žinoma, kad pagal laikmatį galima sukurti PWM valdiklį.
Yra schemų rinkiniai, apibūdinantys įvairias NE555 laikmačio programas. Jie aprašo tūkstančius lusto naudojimo būdų. Bet ir to smalsiam dizainerio protui gali nepakakti ir jis ras papildomą, dar niekur neaprašytą laikmačio panaudojimą. Tai leidžia mikroschemos kūrėjų pateiktos galimybės.
Panašūs straipsniai:
