El missatge explica el funcionament de l'IC 555, els seus detalls bàsics de pinout i com configurar l'IC en els seus modes de circuit estàndard o populars, estables, bistables i monoestables. El post també detalla les diverses fórmules per calcular els paràmetres IC 555.
Introducció
El nostre món de passatemps seria menys interessant sense IC 555. Seria un dels nostres primers IC a utilitzar en electrònica. En aquest article anem a mirar enrere la història de l'IC555, els seus 3 modes de funcionament i algunes de les seves especificacions.
IC 555 va ser introduït el 1971 per una empresa anomenada 'Signetics', va ser dissenyat per Hans R. Camenzind. S'estima que cada any es fabriquen aproximadament 1.000 milions de IC 555. És un IC 555 per cada 7 persones al món.
The Signetics Company és propietat de Philips Semiconductor. Si observem el diagrama de blocs intern de l’IC 555, trobem tres resistències de 5K ohm connectades en sèrie per decidir el factor de temps, de manera que probablement és així com el dispositiu va rebre el seu nom de temporitzador IC 555. No obstant això, algunes hipòtesis afirmen que la selecció del nom no té cap relació amb els components interns de la CI, sinó que es va seleccionar arbitràriament.
Com funciona l'IC 555
Un IC555 estàndard consta de 25 transistors, 15 resistències i 2 díodes integrats en una matriu de silici. Hi ha dues versions de l’IC disponibles, és a dir, el temporitzador de grau 555 militar i civil.
El NE555 és un CI de grau civil i té un rang de temperatura de funcionament de 0 a +70 graus centígrads. El SE555 és de grau militar IC i té un rang de temperatura de funcionament de -55 a +125 graus centígrads.
També hi trobareu el Versió CMOS del temporitzador coneguda com a 7555 i TLC555 aquests consumeixen menys energia en comparació amb l'estàndard 555 i funcionen menys de 5V.
Els temporitzadors de versions CMOS consisteixen en MOSFET en lloc de transistor bipolar, que és eficient i consumeix menys energia.
IC 555 Pinout i detalls de treball:
- Pin 1 : Terra o 0V: és el pin d'alimentació negatiu de l'IC
- Pin 2 : Disparador o entrada: un activador momentani negatiu en aquest pin d’entrada fa que el pin3 de sortida passi ALT. Això passa per una descàrrega ràpida del condensador de sincronització per sota del nivell de llindar inferior de 1 / 3a tensió d'alimentació. El condensador es carrega lentament a través de la resistència de temporització i, quan puja per sobre dels 2/3 nivells de subministrament, el pin3 torna a ser BAIX. Aquesta commutació ON / OFF es fa mitjançant un intern XANCLETES escenari.
- Pin 3 : Sortida: és la sortida que respon als pins d'entrada ja sigui elevant o baixant, o bé oscil·lant ON / OFF
- Pin 4 : Restabliment: és el pin de restabliment que sempre està connectat al subministrament positiu per al funcionament normal de l'IC. Quan es posa a terra, es restableix momentàniament la sortida IC a la seva posició inicial i, si es connecta permanentment a terra, manté les operacions IC desactivades.
- Pin 5 : Control: es pot aplicar un potencial de CC variable extern en aquest pin per controlar o modular l'amplada del pols del pin3 i generar un PWM controlat.
- Pin 6 : Llindar: Aquest és el pin llindar que fa que la sortida baixi (0V) tan bon punt la càrrega del condensador de temporització arriba al llindar superior de 2 / 3a tensió d'alimentació.
- Pin 7 : Descàrrega: es tracta del pin de descàrrega controlat pel xanclet intern, que obliga al condensador de temporització a descarregar-se tan aviat com hagi assolit el nivell llindar de 2 / 3a tensió d'alimentació.
- Pin 8 : Vcc: És l’entrada d’alimentació positiva entre 5 V i 15 V.
3 modes de temporitzador:
- Bistable o activador de Schmitt
- Monostable o d'un sol tret
- Astable
Mode Bistable:
Quan l'IC555 està configurat en mode bistable, funciona com un xanclet bàsic. En altres paraules, quan es dóna el disparador d'entrada, commuta l'estat de sortida ON o OFF.
Normalment, # pin2 i # pin4 estan connectats a resistències de tracció en aquest mode de funcionament.
Quan el # pin2 està connectat a terra durant una curta durada, la sortida del # pin3 augmenta per restablir la sortida, el # pin4 es troba curt a curt momentàniament i la sortida baixa.
Aquí no és necessari un condensador de sincronització, però es recomana connectar un condensador (0,01uF a 0,1uF) a través del # pin5 i la terra. # pin7 i # pin6 es poden deixar desconnectats en aquesta configuració.
Aquí teniu un circuit bistable senzill:
Quan es prem el botó de configuració, la sortida augmenta i quan es prem el botó de reinici, la sortida passa a estat baix. R1 i R2 poden ser de 10 k ohmis, el condensador pot estar entre el valor especificat.
Mode monoestable:
Una altra aplicació útil del temporitzador IC 555 és en forma de circuit multivibrador monotiro o monoestable , tal com es mostra a la figura següent.
Tan bon punt el senyal de desencadenament d’entrada es converteix en negatiu, s’activa el mode one-shot, cosa que fa que el pin de sortida 3 pugi al nivell Vcc. El període de temps de la condició alta de sortida es pot calcular seguint la fórmula:
- Talt= 1,1 RAC
Com es veu a la figura, la vora negativa de l'entrada obliga el comparador 2 a canviar el xanclet. Aquesta acció fa que la sortida del pin 3 augmenti.
De fet, en aquest procés el condensador C es carrega cap a VCC mitjançant la resistència Fora . Mentre el condensador es carrega, la sortida es manté elevada al nivell Vcc.
Demostració de vídeo
Quan la tensió del condensador adquireix el nivell llindar de 2 VCC / 3, el comparador 1 activa el xanclet, obligant la sortida a canviar d'estat i a baixar.
Posteriorment, això fa que la descàrrega sigui baixa, fent que el condensador es descarregui i es mantingui a uns 0 V fins al següent activador d'entrada.
La figura anterior mostra tot el procediment quan l’entrada s’inicia de forma baixa, donant lloc a una forma d’ona de sortida per a una acció monoestable d’un sol cop de l’IC 555.
El temps de sortida per a aquest mode pot variar des de microsegons fins a molts segons, cosa que permet que aquesta operació sigui útil per a diverses aplicacions.
Explicació simplificada per als novells
Els generadors d’impulsos monoestables o d’un sol tret s’utilitzen àmpliament en moltes aplicacions electròniques, on s’ha d’encendre un circuit durant un temps predeterminat després d’un activador. L'amplada de pols de sortida a # pin3 es pot determinar utilitzant aquesta fórmula senzilla:
- T = 1.1RC
On
- T és el temps en segons
- R és la resistència en ohm
- C és la capacitat en farades
El pols de sortida cau quan la tensió del condensador és igual a 2/3 del Vcc. El disparador d’entrada entre dos impulsos ha de ser superior a la constant de temps de RC.
Aquí teniu un circuit monoestable senzill:
Resolució d’una aplicació pràctica monoestable
Esbrineu el període de la forma d'ona de sortida de l'exemple de circuit que es mostra a continuació quan s'activa per un pols de vora negatiu.
Solució:
- Talt= 1,1 RAC = 1,1 (7,5 x 103) (0.1 x 10-6) = 0,825 ms
Com funciona el mode Astable:
Referint-vos a la figura del circuit astable IC555 a continuació, el condensador C es carrega cap a VCC a través de les dues resistències RAi RB. El condensador es carrega fins que arriba a 2 VCC / 3. Aquesta tensió es converteix en la tensió llindar del pin 6 del CI. Aquesta tensió funciona amb el comparador 1 per activar el xanclet, cosa que fa que la sortida del pin 3 es redueixi.
Juntament amb això, el transistor de descàrrega s'encén, cosa que provoca que la sortida del pin 7 descarregui el condensador a través de la resistència RB .
Això fa que el voltatge a l’interior del condensador caigui fins que finalment caigui per sota del nivell d’activació ( VCC / 3). Aquesta acció desencadena instantàniament l’etapa de flip flop de l’IC, fent que la sortida de l’IC esdevingui alta, apagant el transistor de descàrrega. Això torna a permetre que el condensador es carregui mitjançant resistències Fora i RB cap a VCC .
Els intervals de temps que s’encarreguen de girar la sortida alta i baixa es poden calcular mitjançant les relacions
- Talt≈ 0,7 (RA+ RB) C
- Tbaix≈ 0,7 RB C
El període total és de
- T = punt = Talt+ Tbaix
Video Tutorial
Explicació simplificada per als novells
Aquest és el disseny multivibrador o AMV més utilitzat, com ara oscil·ladors, sirenes, alarmes , intermitents, etc., i aquest seria un dels nostres primers circuits implementats per IC 555 com a aficionat (recordeu un LED intermitent alternatiu?).
Quan IC555 es configura com a multivibrador astable, emet polsos de forma rectangular contínua a # pin3.
La freqüència i l'amplada del pols es poden regular mitjançant R1, R2 i C1. El R1 està connectat entre Vcc i la descàrrega # pin7, R2 està connectat entre # pin7 i # pin2 i també # pin6. Els # pin6 i # pin2 estan en curt.
El condensador està connectat entre # pin2 i terra.
La freqüència de Es pot calcular el multivibrador astable mitjançant aquesta fórmula:
- F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)
On,
- F és la freqüència en Hz
- R1 i R2 són resistències en ohms
- C1 és condensador en farades.
Temps elevat de cada pols donat per:
- Màxima = 0,693 (R1 + R2) * C
El temps baix és donat per:
- Baix = 0,693 * R2 * C
Tot el text 'R' està en ohms i 'C' és en ohms.
Aquí teniu un circuit multivibrador bàsic i astable:
Per a 555 temporitzadors IC amb transistors bipolars, s'ha d'evitar R1 amb un valor baix perquè la sortida es mantingui saturada a prop de la tensió del sòl durant el procés de descàrrega, en cas contrari el 'temps baix' podria no ser fiable i és possible que vegem valors més grans durant un temps baix pràcticament del valor calculat .
Resolució d’un problema d’exemple astable
A la següent figura trobeu la freqüència de l'IC 555 i dibuixeu els resultats de la forma d'ona de sortida.
Solució:
Les imatges de formes d’ona es poden veure a continuació:
Circuit IC 555 PWM amb díodes
Si voleu que la sortida tingui un cicle de treball inferior al 50%, és a dir, un temps alt més curt i un temps baix més llarg, es pot connectar un díode a través de R2 amb un càtode al costat del condensador. També s’anomena mode PWM per al temporitzador 555 IC.
També podeu dissenyar un fitxer Circuit 555 PWM amb cicle de treball variable dos díodes com es mostra a la figura anterior.
El circuit PWM IC 555 que utilitza dos díodes és bàsicament un circuit astable on el temps de càrrega i descàrrega del condensador C1 es bifurca a través de canals separats mitjançant díodes. Aquesta modificació permet a l'usuari ajustar els períodes ON / OFF de l'IC per separat i, per tant, aconseguir la velocitat de PWM desitjada ràpidament.
Càlcul de PWM
En un circuit IC 555 que utilitza dos díodes, la fórmula per calcular la velocitat de PWM es pot aconseguir utilitzant la següent fórmula:
Talt≈ 0,7 (resistència R1 + POT) C
Aquí, la resistència POT es refereix a l’ajust del potenciòmetre i al nivell de resistència d’aquest costat particular de l’olla a través del qual es carrega el condensador C.
Posem per cas que l’olla és una olla de 5 K i s’ajusta al nivell 60/40, produint nivells de resistència de 3 K i 2 K. Llavors, segons la part de la resistència que estigui carregant el condensador, el valor es podria utilitzar a l’anterior fórmula.
Si l’ajust del costat 3 K és el que carrega el condensador, la fórmula es podria resoldre com:
Talt≈ 0.7 (R1 + 3000 Ω) C
En canvi, si es tracta de 2 K al costat de càrrega de l’ajust del pot, la fórmula es pot resoldre com.
Talt≈ 0.7 (R1 + 2000 Ω) C
Recordeu, en ambdós casos la C serà a Farads. Per tant, primer heu de convertir el valor de microfarad del vostre esquema en Farad, per obtenir una solució correcta.
Referències: Stackexchange
Anterior: inversor apilable de 4kva sincronitzat Següent: Circuit de llum de fre dependent de la velocitat
