Časovač 555 je jednoduchý čip používaný pro časování a řízení pulzů. Dokáže vytvářet zpoždění, jednorázové pulzy a opakující se obdélníkové signály. Uvnitř svého 8pinového pouzdra používá komparátory, klopný obvod a vybíjecí stupeň pro přepínání výstupu na VYSOKÝ nebo NÍZKÝ. Tento článek poskytuje informace o rozložení pinů, režimech, použití, načasování RC a řešení problémů.
Základy IC s časovačem 555
Časovač 555 je jednoduchý čip používaný pro časování a řízení pulzů. Může vytvářet zpoždění, opakující se signály a stálé výstupní vlny. Uvnitř svého 8pinového pouzdra používá komparátory, klopný obvod a výstupní stupeň k řízení zapínání a vypínání signálu.
Pinout IC na časovači 555
| Pin | Jméno | Vlastnosti |
|---|---|---|
| 1 | GND (zem) | Zem, jako nízká úroveň (0V) |
| 2 | TRIG(trigger) | Když napětí na tomto pinu klesne na 1 / 3VCC (nebo na prahové napětí určené řízením), výstup je nastaven na vysokou hodnotu. |
| 3 | VEN | Výstup vysoké úrovně (+VCC) nebo nízké úrovně. |
| 4 | RST (reset) | Když tento pin přijme elektrický časovač, čip se resetuje, když je tento pin uzemněn a výstup je nízký. |
| 5 | CTRL (control) | Je řízeno prahové napětí čipu. (Když je pin prázdný, výchozí dvouprahové napětí je 1 / 3Vcc a 2 / 3Vcc). |
| 6 | THR (práh) | Když napětí tohoto pinu stoupne na 2 / 3VCC (nebo prahové napětí určené řízením), výstup se sníží. |
| 7 | DIS (výboj) | Vnitřní OC hradlo slouží k vybíjení kondenzátoru. |
| 8 | V +, VCC (výkon) | Poskytujte čipu vysokou úroveň výkonu. |
Schéma obvodu časovače 555
Časovač 555 funguje tak, že porovnává napětí na vstupech Threshold (pin 6) a Trigger (pin 2) se dvěma pevnými referenčními úrovněmi vytvořenými vnitřními třemi rezistory o napětí 5 kΩ. Tyto reference určují přepínací body přibližně na 2/3 VCC a 1/3 VCC. Když napětí spouště klesne pod spodní úroveň, vnitřní západka se nastaví a výstupní stupeň pohání pin 3 HIGH. Když prahové napětí stoupne nad horní úroveň, západka se resetuje a výstup klesne na NÍZKOU. Vybíjací tranzistor (pin 7) se zapíná během výstupního stavu NÍZKÝ a rychle vybíjí vnější časovací kondenzátor přes rezistorovou dráhu, čímž řídí časovací cyklus.
Technické specifikace časovače IC 555
| Napětí v napájení (VCC) | 4.5-16 V |
|---|---|
| Jmenovitý provozní proud (VCC = +5 V) | 3-6 mA |
| Jmenovitý provozní proud (VCC = +15 V) | 10-15 mA |
| Maximální výstupní proud | 200 mA |
| Maximální spotřeba energie | 600MW |
| Minimální pracovní spotřeba energie | 30MW (5V), 225MW (15V) |
| Teplotní rozsah | 0-70 °C |
555 režimů časovače IC
Režim jedné stability
V režimu single-stable vytvoří časovač 555 jeden výstupní impuls po přijetí spouštěcího signálu. Když vstup spouště klesne pod 1/3 VCC, výstup se přepne na VYSOKOU a začíná proces časování. Kondenzátor začne nabíjet přes rezistor a výstup zůstává VYSOKÝ, zatímco se to děje. Když napětí kondenzátoru stoupne na 2/3 VCC, výstup přepne na LOW a pulz končí. Délka pulzu závisí na hodnotách rezistoru a kondenzátoru, takže změna RC sítě mění, jak dlouho výstup zůstává VYSOKÝ. Před dalším spuštěním musí mít kondenzátor dostatek času na vybití, aby další pulz mohl správně fungovat.
Dvojitý stabilní režim
V režimu double steady funguje časovač 555 jako jednoduchý obvod ON/OFF paměti. Může zůstat v jednom stavu, dokud ho jiný vstup nezmění. V tomto režimu jsou pin 2 (spoušť) a pin 4 (reset) obvykle udržovány VYSOKO pomocí pull-up konektorů. Pin 6 (práh) je připojen k zemi. Pin 5 (řídicí) je připojen k zemi přes malý kondenzátor, obvykle 0,01 až 0,1 μF, aby pomohl udržet obvod stabilní. Pin 7 (výboj) se v tomto nastavení pro časování nepoužívá. Když je pin 2 vytažen za LOW, výstup se přepne do nastaveného stavu. Když je pin 4 uzemněn, výstup se vrátí zpět do opačného stavu.
Žádný stabilní režim
V žádném ustáleném režimu generuje časovač 555 opakovaný obdélníkový signál bez zastavení. Kondenzátor se opakovaně nabíjí a vybíjí, což způsobuje, že výstupní spínač mezi HIGH a LOW se neustále přepíná mezi HIGH a LOW. Rezistor R1 se připojuje z VCC na pin 7 (výboj) a rezistor R2 se připojuje od pinu 7 k pinu 2 (spoušť). Pin 2 (spoušť) a pin 6 (práh) jsou propojeny tak, aby sledovaly napětí kondenzátoru. Kondenzátor nabíjí přes R1 a R2, dokud nedosáhne 2/3 VCC, což přepne výstup. Poté kondenzátor vybíjí přes R2, dokud neklesne na 1/3 VCC, a výstup se opět přepne. Hodnoty R1, R2 a kondenzátoru určují frekvenci a časování HIGH-to-LOW. Dioda může být také umístěna přes R2, aby změnila dráhu náboje a zkrátila pracovní cyklus, pokud je potřeba kratší doba HIGH.
Různé aplikace 555 časovače IC
LED blinkr
Vytváří jednoduchý blikací efekt ZAPNUTO-VYPNUTÍ pro jednu nebo více LED diod pomocí časovacího rezistoru a kondenzátoru.
Zpoždění (Zpoždění při zapnutí)
Zapne zařízení po stanovené časové době, což je užitečné, když chcete, aby výstup počkal před aktivací.
Jednorázový generátor pulzů
Při spuštění vytvoří jeden pulz, často používaný k vytvoření krátkých časovacích signálů.
Generátor čtvercové vlny (hodinový signál)
Generuje stabilní obdélníkový výstup, který lze použít jako hodinový signál pro digitální obvody.
6,5 PWM generátor (regulace jasu nebo rychlosti)
Ovládá pracovní cyklus výstupu pro úpravu jasu LED nebo rychlosti stejnosměrného motoru.
Generátor tónů (zvuk bzučáku)
Vytváří základní zvukovou frekvenci, která může pohánět malý reproduktor nebo bzučák.
Alarm / Sirénový obvod
Vytváří opakující se zvukové vzory tím, že v čase mění frekvenci.
Modulace šířky pulzu pro servořízení
Pomáhá vytvářet časované pulzy, které lze použít pro jednoduché servořídicí aplikace.
6,9 Dělič frekvence
Snižuje frekvenci vstupního pulzního signálu generováním pomalejších výstupních pulzů.
Detektor chybějících pulzů
Detekuje, kdy se opakovaný pulzní signál zastaví, a poté spustí výstup.
Rodina a derivace čipů s časovačem 555
| Výrobce (Mfr) | Číslo dílu (výrobní číslo) | Poznámky |
|---|---|---|
| Avago Technologies | Av-555M | - |
| Vlastní křemíková řešení | CSS555 / CSS555C | CMOS, minimální pracovní napětí 1,2 V, IDD < 5 μA |
| CEMI | ULY7855 | - |
| ECG Philips | ECG955M | - |
| Exar | XR-555 | - |
| Fairchild Semiconductor | NE555 / KA555 | - |
| Harris | HA555 | - |
| IK Semicon | ILC555 | CMOS, minimální pracovní napětí 2 V |
| Intersil Corporation | SE555 / NE555 | - |
| Intersil Corporation | ICM7555 | CMOS |
| Kamenné systémy | LC555 | - |
| Meixin | ICM7555 | CMOS, minimální pracovní napětí 2 V |
| Motorola | MC1455 / MC1555 | - |
| NTE Sylvania | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| STMicroelectronics | NE555N / K3T647 | - |
| TI (Texas Instruments) | SN52555 / SN72555 | - |
| TI (Texas Instruments) | TLC555 | CMOS, minimální pracovní napětí 2 V |
| Zetex | ZSCT1555 | Minimální pracovní napětí 0,9 V |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| HITACHI | HA17555 | - |
555 náhrad časovačových IC a kompatibilních alternativ
Přímé náhrady (kompatibilní s piny)
• NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
Alternativy CMOS 555 (nižší výkon)
• TLC555
• LMC555
• ICM7555
• 7555
Volba 555 hodnot RC časování časomíry
• Používejte stabilní kondenzátory, kdykoli je to možné, aby časování časovače 555 bylo přesnější a konzistentnější.
• Vyhněte se používání velmi malých hodnot kondenzátorů, protože mohou obvod učinit citlivějším na šum a způsobit nežádoucí spouštění.
• Nepoužívejte příliš vysoké hodnoty rezistorů, protože mohou vést k časovacím chybám a snížit stabilitu výstupu.
• Vždy správně připojte pin RESET, protože jeho ponechání plovoucího může způsobit, že se časovač 555 náhodně resetuje nebo přestane správně fungovat.
Řešení problémů a opravy časovače IC 555
| Problém | Možná příčina | Opravit |
|---|---|---|
| Výstup vždy VYSOKÝ | Spoušťový čep zaseknutý NÍZKO | Ujistěte se, že pin 2 není stahován dolů |
| Výstup vždy NÍZKÝ | RESET pin držen NÍZKO | Vytáhněte pin RESET HIGH, aby časovač mohl běžet |
| Žádná oscilace | Špatné zapojení rezistoru/kondenzátoru | Znovu zkontrolujte R1, R2 a C spoje |
| Nestabilní výstup | Šum ovlivňující pin 2 nebo pin 5 | Přidejte malý kondenzátor pro filtrování |
| Špatná frekvence | Nesprávné hodnoty R nebo C | Přepočítat hodnoty časování pomocí správných vzorců |
Závěr
Časovač 555 funguje tak, že porovnává spouštěcí a prahové napětí s pevnými úrovněmi na 1/3 VCC a 2/3 VCC. Může běžet v monostabilních, bistabilních a stabilních režimech pro generování pulzů nebo ustálených oscilací. Při správných hodnotách RC a správném ovládání pinů RESET a CONTROL zůstává výstup stabilní a časování přesné.
Často kladené otázky [FAQ]
Jaká hodnota kondenzátoru se používá na CONTROL pinu (pin 5)?
Použijte kondenzátor 0,01 μF (10 nF) od pinu 5 po GND ke snížení šumu a zlepšení stability.
Dosahuje výstup 555 plného VCC při VYSOKÉM výkonu?
Ne vždy. Výstup HIGH je blízko VCC, ale může klesnout níž při zatížení.
Proč se časovač 555 zahřívá?
Zahřívá se, když nahání vysoký výstupní proud, běží na vysoké napětí nebo často přepíná.
Může časovač 555 řídit relé přímo?
Jen pár malých relé. Mnoho relé potřebuje více proudu, takže měnič tranzistoru a dioda s flybackem jsou bezpečnější.
Proč se 555 spouští náhodně?
Náhodné spouštění je způsobeno šumem, špatným uzemněním nebo slabým filtrováním napájení.
Jaký je hlavní rozdíl mezi bipolární poruchou 555 a CMOS 555?
Bipolární 555 spotřebovává více proudu a lépe řídí zátěž. CMOS 555 spotřebovává méně energie a lépe funguje pro nízkoenergetické časování.