Saat mengembangkan perangkat elektronik, seringkali diperlukan untuk menghasilkan pulsa dengan panjang tertentu atau untuk menghasilkan sinyal persegi panjang dengan frekuensi tertentu dan rasio panjang tertentu untuk dijeda. Tidak akan sulit bagi perancang berpengalaman untuk merancang perangkat semacam itu pada elemen digital yang terpisah, tetapi lebih nyaman menggunakan sirkuit mikro khusus untuk tujuan ini.
Isi
Apa itu chip NE555 dan di mana bisa digunakan?
Chip NE555 dikembangkan pada tahun 70-an abad terakhir dan masih sangat populer di kalangan profesional dan amatir. Ini adalah timer tertutup di perumahan dengan 8 pin.Tersedia dalam versi DIP atau berbagai permukaan mount (SMD).
Sirkuit mikro berisi dua pembanding - atas dan bawah. Pada inputnya, tegangan referensi terbentuk, sama dengan 2/3 dan 1/3 dari tegangan suplai. Pembagi dibentuk oleh resistor hambatan 5 kOhm. Komparator mengontrol RS flip-flop. Penguat buffer dan sakelar transistor terhubung ke outputnya. Setiap komparator memiliki satu input bebas, berfungsi untuk memasok sinyal kontrol eksternal. Komparator atas dipicu ketika level tinggi muncul dan mengalihkan output sirkuit mikro ke level rendah. “Penjaga” yang lebih rendah menurunkan tegangan di bawah 1/3 VCC dan mengatur keluaran pengatur waktu ke unit logis.
Karakteristik utama dari chip NE555
Karakteristik pengatur waktu dari pabrikan yang berbeda mungkin berbeda dalam batas kecil, tetapi tidak ada yang memiliki penyimpangan mendasar (kecuali untuk sirkuit mikro yang tidak diketahui asalnya, Anda dapat mengharapkan apa pun dari mereka):
- Tegangan suplai secara standar ditunjukkan dari +5 hingga +15 V, meskipun lembar data berisi batas 4,5 ... 18 V.
- Arus keluaran adalah 200 mA.
- Tegangan keluaran maksimum VCC minus 1,6 V, tetapi tidak kurang dari 2 V dengan tegangan suplai 5 V.
- Konsumsi arus pada 5 V tidak lebih dari 5 mA, pada 15 V - hingga 13 mA.
- Kesalahan dalam pembentukan durasi pulsa tidak lebih dari 2,25%.
- Frekuensi operasi maksimum adalah 500 kHz.
Semua parameter ditentukan untuk suhu sekitar +25 °C.
Lokasi dan tujuan pin
Output pengatur waktu diatur sebagai standar, terlepas dari desain casing - dalam urutan menaik dari tombol berlawanan arah jarum jam (bila dilihat dari atas), dari 1 hingga 8. Setiap output memiliki tujuannya sendiri:
- GND – kabel catu daya umum perangkat.
- TRIGONOMETRI - ketika level rendah diterapkan, ia memulai komparator kedua (lebih rendah menurut skema), unit logis muncul pada outputnya, mengatur flip-flop RS internal ke 0. Sirkuit RC pengaturan waktu eksternal terhubung ke sana. Lebih diutamakan dari THR.
- KELUAR - KELUAR. Level sinyal yang tinggi sedikit lebih rendah dari tegangan suplai, level rendahnya adalah 0,25 V.
- MENGATUR ULANG - mengatur ulang. Terlepas dari sinyal pada input lain, jika ada level rendah, ini akan mengatur ulang output ke 0 dan menonaktifkan timer.
- CTRL - manajemen. Itu selalu memiliki level 2/3 dari tegangan power rail. Di sini Anda dapat menerapkan sinyal eksternal dan memodulasi output dengannya.
- THR - ketika level tinggi muncul (lebih dari 2/3 dari catu daya), pemicu pertama (atas menurut skema) diatur ke 1 dan pemicu internal RS flip-flop masuk ke status unit logis.
- DIS - pelepasan kapasitor pengaturan waktu. Ketika pemicu tingkat tinggi muncul pada output, transistor internal terbuka, pelepasan cepat terjadi. Timer siap untuk siklus operasi berikutnya.
- VCC - keluaran daya. Itu dapat disuplai dengan tegangan dari 5 hingga 15 V.
Deskripsi mode operasi chip NE555
Meskipun arsitektur timer memungkinkan untuk digunakan dalam berbagai mode, ada tiga mode operasi khas untuk NE555.
Vibrator tunggal (multivibrator siaga)
Posisi awal:
- masukan 2 tingkat logika tinggi;
- pada input R dan S pemicu - nol;
- keluaran pemicu - 1;
- transistor rangkaian pelepasan terbuka, kapasitor C dishunt;
- keluaran 3 adalah tingkat 0.
Ketika level nol muncul pada input 2, komparator bawah beralih ke 1, membalik pemicu ke 0. Level tinggi muncul pada output sirkuit mikro.Pada saat yang sama, transistor menutup, berhenti melangsir kapasitor. Ini mulai mengisi melalui resistor R. Segera setelah tegangan mencapai 2/3 dari VCC, komparator atas akan bekerja, mengatur pemicu kembali ke 1, dan output timer ke 0. Transistor akan menyala dan melepaskan kapasitansi . Dengan demikian, pulsa positif akan terbentuk pada output, yang awalnya ditentukan oleh sinyal eksternal pada input 2, dan penyelesaiannya tergantung pada waktu pengisian kapasitor, yang dihitung dengan rumus t=1.1⋅R⋅ C.
multivibrator
Ketika daya diterapkan, kapasitor dilepaskan, pada input 2 (dan 6) logika 0, pada output timer 1 (proses ini dijelaskan pada bagian sebelumnya). Setelah mengisi kapasitansi melalui R1 dan R2 ke level 2/3 VCC, level tinggi pada input 6 akan membalik output 3 menjadi nol, dan transistor pelepasan akan menyala. Namun kapasitor tidak akan dikosongkan secara langsung, melainkan melalui R2. Akibatnya, sirkuit akan kembali ke posisi semula, dan siklus akan berulang lagi dan lagi. Dari uraian proses, dapat dilihat bahwa waktu pengisian ditentukan oleh jumlah resistansi R1, R2 dan kapasitansi kapasitor, dan waktu pengosongan ditentukan oleh R1 dan C. Alih-alih R1 dan R2, Anda dapat menempatkan resistor variabel dan dengan cepat mengontrol frekuensi dan siklus kerja pulsa. Rumus untuk perhitungan:
- durasi pulsa t1=0.693⋅(R1+R2)⋅C;
- durasi jeda t2=0.693⋅R2⋅C;
- tingkat pengulangan pulsa f=1/(0.693(R1+2⋅R2)⋅C.
Waktu jeda tidak boleh melebihi waktu pulsa. Untuk mengatasi keterbatasan ini, rangkaian pelepasan dan pengisian dipisahkan dengan memasukkan dioda ke dalam rangkaian (katoda ke pin 6, anoda ke pin 7).
Pemicu Schmitt
Pada chip 555, Anda dapat membuat pemicu Schmitt.Perangkat ini mengubah sinyal yang berubah perlahan (sinusoid, gigi gergaji, dll.) menjadi gelombang persegi. Di sini, sirkuit waktu tidak digunakan, sinyal diumpankan ke input 2 dan 6, saling berhubungan. Ketika ambang 2/3 VCC tercapai, tegangan output tiba-tiba beralih ke 1, ketika turun ke level 1/3, itu juga tiba-tiba turun ke nol. Zona ambiguitas adalah 1/3 dari tegangan suplai.
Keuntungan dan kerugian
Keuntungan utama dari chip NE555 adalah kemudahan penggunaannya - untuk membangun sirkuit, ikatan kecil sudah cukup, yang cocok untuk perhitungan. Pada saat yang sama, biaya perangkat rendah.
Kerugian utama dari pengatur waktu adalah ketergantungan yang jelas dari durasi pulsa pada tegangan suplai. Ini disebabkan oleh fakta bahwa kapasitor dalam rangkaian vibrator tunggal atau multivibrator diisi melalui resistor (atau melalui dua), dan terminal atas resistor terhubung ke bus suplai. Arus melalui resistansi dibentuk oleh tegangan VCC - semakin tinggi, semakin besar arus, semakin cepat kapasitor akan mengisi daya, semakin awal komparator akan bekerja, semakin pendek interval waktu yang dihasilkan. Untuk beberapa alasan yang tidak diketahui, momen ini tidak ada dalam dokumentasi teknis, tetapi diketahui oleh para pengembang.
Kelemahan lain dari pengatur waktu adalah bahwa tegangan ambang pembanding dibentuk oleh pembagi internal dan tidak dapat disesuaikan. Ini membatasi kemungkinan aplikasi NE555.
Dan satu lagi fitur yang tidak menyenangkan. Sehubungan dengan skema push-pull untuk membangun tahap output, pada saat switching (ketika transistor atas sudah terbuka, dan transistor bawah belum tertutup, atau sebaliknya) ada pulsa arus tembus. Durasinya pendek, tetapi menyebabkan pemanasan tambahan pada sirkuit mikro dan menghasilkan gangguan pada sirkuit daya.
Apa analognya?
Selama keberadaan pengatur waktu, sejumlah besar klon telah dikembangkan dan dirilis. Mereka diproduksi oleh berbagai perusahaan, tetapi semuanya mengandung nomor 555. Di antara pabrik-pabrik yang memproduksi analog, ada produsen komponen elektronik yang populer dan produsen yang tidak dikenal dari Asia Tenggara. Jika yang pertama memberikan parameter yang dideklarasikan, maka tidak ada jaminan yang diharapkan dari yang terakhir. Penyimpangan dari karakteristik yang dinyatakan bisa besar.
Di Uni Soviet, timer serupa KR1006VI1 dikembangkan. Fungsionalitasnya persis sama dengan aslinya, dengan satu pengecualian: output 2 lebih diutamakan daripada output 6 (dan bukan sebaliknya, seperti NE555). Ini harus diperhitungkan saat merancang skema. Dan satu hal lagi: indeks berarti bahwa sirkuit mikro hanya diproduksi dalam paket DIP8.
Contoh penggunaan praktis
Lingkup aplikasi praktis pengatur waktu sangat luas; dalam kerangka tinjauan ini, topik ini tidak akan mungkin sepenuhnya dibahas. Tetapi contoh yang paling umum patut dipertimbangkan.
Dalam mode vibrator tunggal pada beberapa sirkuit mikro, dimungkinkan untuk membuat kunci kode dengan batas waktu untuk memutar kode. Cara lain adalah dengan menggunakannya sebagai perangkat sinyal untuk mencapai tingkat ambang (penerangan, tingkat pengisian tangki, dll.) bersama dengan berbagai sensor.
Dalam mode multivibrator (mode astabil), pengatur waktu menemukan aplikasi terluas. Pada beberapa penghitung waktu, Anda dapat membuat sakelar karangan bunga dengan pengaturan terpisah dari frekuensi kedipan, waktu, dan waktu jeda.Dimungkinkan untuk menggunakan NE555 sebagai dasar untuk relai waktu dan membentuk waktu pengaktifan konsumen dari 1 hingga 25 detik. Anda dapat membuat metronom untuk seorang musisi. Ini adalah mode chip yang paling banyak digunakan, dan tidak mungkin untuk menggambarkan semua aplikasi.
Sebagai pemicu Schmitt, timer jarang digunakan. Namun dalam mode bistable tanpa elemen pengaturan frekuensi, NE555 digunakan sebagai debouncer atau sakelar dua tombol dalam mode start-stop. Faktanya, hanya flip-flop RS built-in yang digunakan. Itu juga dikenal untuk membangun pengontrol PWM berdasarkan pengatur waktu.
Ada kumpulan sirkuit yang menjelaskan berbagai aplikasi timer NE555. Mereka menjelaskan ribuan cara untuk menggunakan chip. Tetapi bahkan ini mungkin tidak cukup untuk pikiran ingin tahu perancang, dan dia akan menemukan penggunaan tambahan pengatur waktu yang belum dijelaskan di mana pun. Kemungkinan yang ditetapkan oleh pengembang sirkuit mikro memungkinkan ini.
Artikel serupa:
