Применение таймера NE555

Применение таймера NE555. Часть 2 — генератор прямоугольных импульсов на NE555

В момент включения схемы, конденсатор C1 разряжен и на выходе 3 таймера NE555 находится высокий уровень. Затем конденсатор C1 через резистор R1 начинает постепенно заряжаться.

В момент, когда потенциал на конденсаторе, и соответственно на выводе 6 (стоп) таймера, достигнет примерно 2/3 напряжения питания, сигнал на выводе 3 переключится на низкий уровень. Теперь конденсатор через сопротивление R1 начинает разряжаться. Когда уровень напряжения на входе 2 (запуск) упадет до 1/3 Uпит., на выходе снова будет высокий уровень. И процесс повторится снова.

Если к выходу добавить еще RC-цепь (выделено красным цветом), то выходной сигнал по форме будет приближен к синусоиде.

Важно : в данной конструкции необходимо использовать только качественный КМОП вариант 555 таймера. Обычные биполярные 555, к которым относится и КР1006ВИ1, работают плохо. Пример хорошего КМОП таймера: TLC555 datasheet от TI .

На мой взгляд, одна из наиболее наглядных отрисовок блок-схемы микросхемы 555:

Блок-схема КМОП таймера 555
  1. GND — Ground = «Земля», отрицательный вывод питания
  2. TRIG — Trigger = Триггер
  3. OUT — Output = Выход
  4. RESET = Сброс
  5. CONT — Control voltage = Управляющее напряжение
  6. THRES — Threshold = Порог
  7. DISCH — Discharge = Разряд
  8. V DD — Positive supply voltage = Положительное напряжение питания

Апологеты микроконтроллеров могут смеяться. Впрочем, я и сам подумывал, отчего бы не замутить универсальный генератор на ATmega-8, который к тому же всегда под рукой. Потом стало лень программить, да и намучался я уже с присвистами ото всех этих цифровых штуковин. Для проверки качественного аудио аппарата хотелось иметь и качественный же тестовый сигнал 😉

ГЕНЕРАТОР НА ТАЙМЕРЕ 555

В широком доступе в магазинах имеется таймер 555, продаётся за сущие копейки – микросхема в SMD исполнении, как правило, стоит порядка 5 рублей, в дипе — 7-10 рублей. Радиолюбителю, как в частности и мне, рано или поздно требуется относительно точный регулируемый и простой генератор для различных конструкций. Мне понадобился таковой для ознакомления с работой осциллографа. Нашел интересную схему в статье, которая описана как тестер для таймера, дабы проверить его исправность.

Блок-схема микросхемы 555

Принципиальная схема генератора импульсов на таймере

Генератор вырабатывает прямоугольные импульсы. Период колебаний связан с номиналами резисторов R1, R2 и конденсатора С1. Чуть доработал схему, нарисовал свою печатку, правда рисовал под SMD, но решил в конечном итоге поставить Dip.

Вместо постоянных резисторов установлено два регулирующих резистора на 100 кОм для подстройки, новеньких, с хорошей регулировкой.

Выход таймера (вывод 3) разделен конденсатором на 100 нанофарад, обычным керамическим, чтобы исключить замыкание выхода или слишком завышенный уровень сигнала. По входу питания микросхемы установлен стеклянный диод который защищает схему от переполюсовки батареи – чтобы не сгорела, если подключишь полярность неправильно. Для индикации установлен светодиод с токоограничительным резистором – так видно когда устройство включено и работает. Большинство резисторов в схеме применены в планарном исполнении, чтоб снизить размеры и упростить монтаж без сверловки, типоразмер применен 1206 .

Схема генератора хорошо регулируется в широких пределах, подстройка, благодаря большим номиналам регуляторов, хорошая. Питается устройство во время тестов от аккумулятора в 6 вольт, ток потребления 15-25 мА, в зависимости от режима роботы которые выводятся движками регуляторов. Крайнее положение ставить не рекомендую, желательно последовательно с резисторами регулировки в схему поставить еще и дополнительно по несколько килоОм резисторы для надежности, но эта несложная платка сделанная на скорую руку для простейших тестов, поэтому устраивает и так.

На таймере 555 можно построить также генератор пилообразных колебаний.

Схема генератора пилообразного сигнала

Когда на выходе таймера присутствует напряжение высокого уровня, конденсатор С1 заряжается медленно от источника тока на полевом транзисторе. Как только напряжение на конденсаторе достигнет уровня 2Uпит / 3, высокий уровень напряжения на выходе таймера сменится на низкий и конденсатор быстро разрядится через открытый внутренний транзистор микросхемы.

Видео работы схемы

Частоту генерации определяют уровень источника постоянного тока на полевом транзисторе и емкость конденсатора С1. Период колебаний генератора равен Т=C1.Uпит/(3I). Схему собрал и проверил redmoon.

Обзор модуля генератора импульсов на NE555

Сегодня расскажу о модуле генератора импульсов на микросхеме NE555 (YS-32), которая способна работать от 10 до 200 кГц. Данный модуль используется для намотки спидометра, ремонте и так далее.

Технические параметры

► Микросхема: NE555;
► Форма генерируемых импульсов: прямоугольные импульсы;
► Рабочее напряжение: 5-15 В;
► Диапазоны частот: 1-50Гц, 50Гц — 1кГц, 1-10кГц, 10-200 кГц;
► Потребляемый ток: 100 мА;
► Выходной ток: 35 мА;
► Размеры: 31 х 22 х 17 мм;
► Вес: 7 г.

Обзор модуля NE555

Модуль основан на микросхеме NE555, которая была выпущена еще в 1971 году, компанией Signetics и которая на сегодняшний день остается популярной. Сам модуль имеет небольшие размеры, всего 31 на 17 мм. Частота выходного сигнала регулируется с помощью потенциометра, в определенном диапазоне, который задается с помощью перемычек: 1-50Гц, 50Гц — 1кГц, 1-10кГц и 10-200 кГц. Вторым потенциометром регулируется скважность. Для подключения используется трех контактный штыревой разъем, шагом 2,54 мм.

Назначение контактов:
► GND – Вывод питания, земля.
► OUT – Сигнальный вывод.
► VCC – Вывод питания, от 5 до 15 В.

Принципиальная схема:

Показания осциллограмм выходного сигнала NE555

Покажу показания выходного сигнала снятые с помощью осциллографа, потенциометр частоты и скважности выкрутил на минимум и на максимум.
1. Перемычка установлен на 1 Гц — 50 Гц, потенциометры на минимуме.

2. Перемычка установлен на 50 Гц — 1 кГц, потенциометры на минимуме.

3. Перемычка установлен на 1 кГц — 10 кГц, потенциометры на минимуме.

4. Перемычка установлен на 10к Гц — 200 кГц, потенциометры на минимуме.

5. Перемычка установлен на 1 Гц — 50 Гц, потенциометр частоты на максимуме, а потенциометр скважности выкручен максимально (до спада импульса).

6. Перемычка установлен на 50 Гц — 1 кГц, потенциометр частоты на максимуме, а потенциометр скважности выкручен максимально (до спада импульса).

7. Перемычка установлен на 1 кГц — 10 кГц, потенциометр частоты на максимуме, а потенциометр скважности выкручен максимально (до спада импульса).

8. Перемычка установлен на 10 кГц — 200 кГц, потенциометр частоты на максимуме, а потенциометр скважности выкручен максимально (до спада импульса).

Подключение модуля NE555 к Arduino

Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
Генератор импульсов на NE555 (от 1 Гц до 200 кГц ) x 1 шт.
Провода DuPont M-F, 20 см x 1 шт.

Подключение:
Для наглядности подключим модуль генератора импульсов NE555 к аналоговому выводу Arduino, принципиальная схема подключена показана ниже.

Программа:
Скетч не сложный, просто считываем показания с аналогово порта А0 и полученные данные передаем в последовательный порт.

Плюсы и минусы

Плюсы : независимая от частоты регулировка скважности, SSTC никогда не уйдет в CW режим, если подгорит прерыватель.

Читайте также  Вольер для немецкой овчарки

Минусы : скважность нельзя увеличивать «бесконечно много», как например на UC3843, она ограничена емкостью конденсатора и скважностью самого генератора (не может быть больше скважности генератора). Ток через конденсатор идет плавно.

На последнее не знаю как драйвер реагирует (плавную зарядку). С одной стороны драйвер также плавно может открывать транзисторы и они будут сильнее греться. С другой стороны UCC27425 — цифровая микросхема. Для нее существует только лог. 0 и лог. 1. Значит пока напряжение выше порогового — UCC работает, как только опустилось ниже минимального — не работает. В этом случае все работает в штатном режиме, и транзисторы открываются полностью.

Практическое применение таймера 555

Раздел Электронные устройства
материалы в категории

Этот материал заимствован из различных зарубежных журналов. Учитывая, что в каждой стране существует своя система индексации типономиналов микросхем, в приводимых здесь схемах будут встречаться различные их наименования: LM555, NE555. По своей сути они одинаковы. Всем им соответствует отечественный вариант интегрального таймера КР1006ВИ1 — аналог полный (электрические параметры, конструктивное исполнение, нумерация выводов). Сведения об этой микросхеме были приведены здесь

МУЛЬТИВИБРАТОР С РЕГУЛИРОВКОЙ СКВАЖНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

На рис. 1 приведена схема мультивибратора. Применение в данном устройстве микросхемы 555 позволило добиться регулирования скважности импульсов в широких пределах. Это достигнуто тем, что разделены цепи зарядки и разрядки конденсатора С1. При высоком уровне на выходе микросхемы (вывод 3) транзисторы VT1 и VT2 открыты. В это время конденсатор С1 заряжается через транзистор VT1, резистор RA и часть R’A переменного резистора RP1. При достижении на нем напряжения уровня 0,66 Uп мультивибратор переходит в состояние с низким уровнем сигнала на выходе.

Теперь конденсатор С1 разряжается через часть Rg переменного резистора RP1, резистор Rg и внутреннюю цепь разряда (вывод 7) микросхемы. При уровне напряжения на нем 0,33 Uп мультивибратор переходит в первоначальное состояние с высоким уровнем на выходе. Таким образом, время зарядки (t1) и разрядки (t2) можно регулировать переменным резистором. Скважность импульсов определяется соотношением резисторов

При указанных на схеме значениях сопротивлений скважность регулируется от 2 до 98 при неизменной частоте генерации. Транзисторы на схеме — 2N3906 и 2N3904

«Radio, Fernsehen, Flektronik», 1988, № 11

ЛИНЕЙНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ МУЛЬТИВИБРАТОРА

На рис. 2 приведен модернизированный вариант классической схемы генератора прямоугольных импульсов с интегральной микросхемой серии 555. В данном устройстве зарядка и разрядка времязадающего конденсатора С1 осуществляется через диодный мост VD1-VD4 и два источника тока на транзисторах VT3 и VT4, которые управляются работой транзистора VT2.

Частота генерации колебаний на выходе изменяется линейно переменным резистором R2. При указанных на схеме значениях элементов можно получить двадцатикратное изменение частоты, при среднем положении R2 частота генерации — 1 кГц.

Вместо переменного резистора частоту колебаний можно регулировать подачей внешнего постоянного напряжения на базу транзистора VT2. Эмиттерный переход транзистора VT1 обеспечивает необходимую термостабилизацию работы устройства.

Если требования к линейности регулирования не очень жестки, устройство может быть выполнено с стократным изменением частоты.

«Радио, телевизия, електрончка», 1989, № 8

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЯРКОСТИ ЦИФРОВОГО ИНДИКАТОРА

Устройства с люминесцентными индикаторами (стационарные электронные часы, информационные табло и др.) удобны в пользовании только при большом контрасте светящихся сегментов. Например, в затемненном помещении достаточно и небольшого тока анода-сегмента для нормального его визуального наблюдения. Но при большой освещенности помещения и яркость свечения элементов индикатора должна быть значительно выше.

«Radio, Fernsehen, Flektronik», 1986, № 12

УСТРОЙСТВО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Устройство, схема которого показана на рис. 4 , можно использовать для периодического подключения и отключения нагрузки в цепи переменного тока, например, световую рекламу, новогоднюю гирлянду, звуковой сигнализатор и др.

Включение нагрузки осуществлено через симметричный тиристор (симистор) VS1, который управляется через транзистор VT1 от генератора на микросхеме DD1. Частота генератора устанавливается выбором конденсатора С2 и резисторов Rl, R2 и определяет интервалы включения нагрузки. О состоянии включения нагрузки можно судить по работе светодиодного индикатора HL1, он же помогает осуществить контроль частоты генератора даже при отключенной нагрузке.
В конструкции возможно использовать трансформатор питания с мощностью до 5 Вт. Стабилизатор — 7805, диод VD5 — 1N4143, транзистор VT1 — 2N1711.

Использование устройства требует особого внимания, так как элементы нагрузки и их соединительных цепей находятся под фазовым напряжением питающей сети переменного тока. Поэтому требуется тщательное соблюдение мер безопасной работы, а само устройство следует разместить в пластмассовом корпусе.

«Haul Parleur», I988, № 12

ЗАМЕДЛЕННОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ В САЛОНЕ АВТОМОБИЛЯ

Устройство реле времени ( рис. 5 ) осуществляет замедление на 10. 15с отключение освещения в салоне автомобиля после закрывания дверей. В течение этого времени водитель может спокойно оглядеть приборную доску и вставить ключ зажигания.

При закрытых дверях автомобиля контакты SA1 разомкнуты и лампа освещения EL1 не светится. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются соответственно через цепи VD1R3 и VD1R4. Поддержание напряжения на конденсаторе С2 защищает таймер от ложных срабатываний из-за импульсных помех при запуске двигателя и при его работе. После зарядки конденсатора С1 на выводе 3 микросхемы напряжение близко к нулю и транзисторы VT1-VT3 закрыты. При открывании дверей контакты SA1 замыкаются, лампа в салоне светится, конденсатор С1 разряжается через цепь VD2 R1. Диод VD1 — 1N4001.

Запуск таймера 555 положительным импульсом

Несмотря на то что этот таймер является универсальным прибором, его применение ограничивается тем, что он может запускаться только отрицательным входным импульсом. Однако, при внимательном рассмотрении функциональной блок-схемы таймера можно заметить, что вывод 5, соединенный с неинвертирующим входом компаратора 2 через резистор, можно принять за вход для положительного пускового импульса. Таким образом, вывод 5 может служить и в качестве входа управляющего напряжения, для чего он первоначально и предназначался разработчиками таймера 555, и в качестве входа положительного пускового импульса.

Поскольку пусковой импульс кончается к моменту, когда времязадающий конденсатор зарядится до уровня управляющего напряжения, входной пусковой импульс при подаче его на вывод 5 не оказывает влияния на управляющее напряжение. Чувствительность схемы при подаче пускового импульса на вывод 5 определяется разностью напряжений между выводами 5 и 2. Регулировка чувствительности осуществляется путем присоединения вывода 2 к отводу делителя напряжения.

Как показано на схеме, ждущий мультивибратор, содержащий ИС таймера 555, запускается передним фронтом положительного входного импульса. Вывод 2 присоединен к середине делителя напряжения, включенного между шиной питания и землей. Кроме того, к выводу 2 присоединен шунтирующий конденсатор, чтобы обеспечить нечувствительность схемы к паразитным импульсам от близлежащих схем.

Основные характеристики интегрального таймера NE555

  • Максимальная частота более чем 500 кГц.
  • Длина одного импульса от 1 мсек до часа.
  • Может работать в режиме моностабильного мультвибратора.
  • Высокий выходной ток (до 200 мА)
  • Регулируемая скважность импульса (отношение периода импульса к его длительности).
  • Совместимость с TTL уровнями.
  • Температурная стабильность 0,005% на 1 градус Цельсия.
Читайте также  Обвязка бойлера косвенного нагрева

Микросхема NE555 в своем составе содержит чуть более 20 транзисторов и 10 резисторов. На следующем рисунке приводится структурная схема таймера от Philips Semiconductors.

В следующей таблице перечислены основные свойства NE555

Сложно найти направления в развитии электроприборов, в которой бы не нашел применение таймер NE/SE 555. На нем успешно конструируют платы генераторов и реле времени, с возможностью управления интервалом от микросекунд до нескольких часов, используют при создании датчиков освещенности и контроля уровня жидкости, охранной сигнализации и кодовых замков.

Сигнализатор темноты

С устройствами, включающимися или выключающимися при изменении силы светового потока (освещенности), каждый вольно или невольно сталкивается каждый день:

  • на улицах с помощью таких устройств включаются фонари освещения;
  • в подъездах – дежурное освещение лестничных площадок;
  • в квартирах — различные устройства имеющий суточный ритм работы.

Принцип действия устройства, реагирующего на изменение освещенности, основан на том, что при изменении сопротивления фоторезистора, на входе NE555 меняется потенциал. Это влечет изменение напряжения на выходе и включает реле.

РИСУНОК 2

Принципиальная схема датчика света

Модуль сигнализации

Сигнализация, собранная с использованием микросхемы 555, использует ее как одновибратор, который, получив сигнал от датчика, генерирует управляющий сигнал включающий сирену. Продолжительность, тональность и громкость звучания регулируется введенными в схему переменными резисторами.

РИСУНОК 3

Принципиальная схема сигнализации

Аналог механического прибора, задающего ритм определенной частоты и используемый музыкантами в процесс обучения и репетиций, имеет электронный аналог, собираемый с использованием таймера 555.

В данном случае микросхема работает в режиме мультивибратора, генерирующего периодические импульсы, которые регулируются транзисторами Q1 и Q2, обеспечивающими регулировку частоты импульсов. Непосредственно частота имульсов регулируется потенциометром Р1 . Для получения щелчка, схожего с щелчком механического метронома, в схему добавлен транзистор Q3 .

РИСУНОК 4

Принципиальная схема метронома

Таймер

Пример использования микросхемы по «прямому» назначению – отсчету интервала времени. Работа устройства основана на способности переключать режимы, выдавая сигналы на включение/выключение.

При разряженном конденсаторе потенциал на входе 555 обнулен. В процесс зарядки, требующей определенного времени, «отсчитывается» заданный интервал. После достижения заданного значения зарядки происходит разряд конденсатора, изменение потенциала. Таймер срабатывает на включение или выключение.

РИСУНОК 5

Принципиальная схема таймера

Точный генератор

Используется для регулирования параметров выходных импульсов в различных электронных устройствах. В частности – в высокочастотных преобразователях, входящих в блоки питания LED-лент.

РИСУНОК 6

Принципиальная схема таймера

Расположение и назначение выводов

Микросхема NE555 имеет восемь выходов. В настоящее время встречаются микросхемы в прямоугольных DIP-корпусах, хотя, изредка, можно встретить микросхему в круглом металлическом корпусе. От этого назначение выводов не меняется.

Расположение и нумерация показана на рисунке:

РИСУНОК 7

Расположение и назначение выводов NE555

Схема импульсного источника питания на таймере NE555 и операционном усилителе


Схема импульсного источника питания, показанная на рис.3, подобна, но в качестве задающего генератора прямоугольных импульсов используется операционный усилитель (ОУ) типа К140 УД12 или КР140 УД 1208. Этот ОУ очень экономичен, может работать от однополярного напряжения питания от 3 до 30 В или от двуполярного ±1,5… 15 В.
Частоту генерации регулируют потенциометром R3. Для увеличения широкополосности выводы 1,4,5 объединяют и заземляют на общий провод. Резистор R6, регулирующий токуправления, уменьшают до минимально возможного значения 100 кОм. Ток потребления ОУ в пределах 1,5…2 мА. Между выходом ОУ и дифференцирующей цепочкой C3R10VD1, от которой запускается одновибратор DD1, включен буферный усилитель на транзисторе VT1 типа ВС237, который служит для увеличения крутизны фронта и спада выходного импульса МС DA1.

В нагрузке ключа VT2 использован дроссель L1 из тех же балластов от экономичных ламп. От перенапряжения этот дроссель защищен цепочкой R13VD2. Его индуктивность 1,65 мГн, но намотан он более толстым проводом, следовательно, его активное сопротивление меньше, а добротность выше. Это позволяет получить на выходе выпрямителя с удвоением VD3VD4 напряжение приблизительно 24…25 В.
Необходимо также отметить, что схема импульсного источника питания рис.3 может работать от однополярного напряжения питания 3,3 В.
Входные и выходные напряжения, потребляемый ток и частоты следования импульсов для схемы рис.3 приведены в табл.3.

Похожие статьи:
Малогабаритный импульсный источник питания на микросхеме LNK501
Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе
Импульсный источник питания паяльника и дрели
Импульсный источник питания мощностью 20 Вт