Простой ночник на микросхеме NE555

Чебоксары

Сегодня я хочу рассказать вам о микросхеме NE555, её история началась ещё в далеком 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием «Интегральный таймер» (The IC Time Machine). В те времена это была единственная «таймерная» микросхема, которая была доступна массовому потребителю. Сразу после выхода 555 завоевала бешеную популярность и её начали выпускать почти все производители полупроводников. Отечественные производители тоже выпускали данную микросхему под названием КР1006ВИ1.

Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса — пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда встретить 555 в круглом металлическом корпусе в наши времена очень сложно, чего не скажешь о версии в пластиковом DIP корпусе, распиновка выводов в варианте DIP показана на рисунке ниже:

У микросхемы есть три режима работы, первый это моностабильный: при подаче сигнала на вход нашей микросхемы, она включается, генерирует выходной импульс заданной длины и выключается, ожидая входного импульса

Важно, что после включения микросхема не будет реагировать на новые сигналы. Пределов по длительности импульсов нет — как по минимальной, так и по максимальной длительности

Второй режим, нестабильный мультивибратор: в этом режиме все довольно таки просто. Управлять таймером не нужно. Он все сделает сам — сперва включится, подождет время t1, потом выключится, подождет время t2 и начнет все заново. На выходе у нас получится забор из высоких и низких состояний, частоту этих колебаний можно регулировать.

Ну и третий режим, бистабильный: в данном режиме наша микросхема 555 используется как выключатель. Нажал одну кнопку — выход включился, нажал другую — выключился, по другому этот режим работы можно назвать «триггером».

В этой статье речь пойдет про таймер, схема представлена ниже:

Данный таймер является 10-минутным. Запускается он нажатием на кнопку и при этом загорается светодиод D2. По истечении временного интервала, загорится светодиод D1. Интервал можно подстроить переменным (подстроечным) резистором RV1. Схема очень проста и 100% рабочая, кстати говоря, про данную микросхему написано много книг.

В интернете есть огромное количество разнообразных схем на данной микросхеме, например: преобразователи напряжения, сирены, выключатели, таймеры и пр… Некоторые варианты готовых схем можно посмотреть на сайте «radiokot» по этой .

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Электронная сигарета

Самодельный батарейный блок для электронной сигареты

Электронная сигарета — это устройство, имитирующее процесс обычного курения, но избавляющее курильщика от вдыхания смол и других продуктов горения, а также она позволяет изменять дозировку никотина. Электронная сигарета, представляет собой трубочку, чуть длиннее обычной сигареты, состоящую из батарейки, испарителя, управляющего процессом испарения микропроцессора и картриджей с ароматической жидкостью — обычно смесью никотина и пропиленгликоля. Кончик сигареты загорается во время затяжки, когда курильщик вдыхает «дым».

Подробнее…

Звуковой сигнализатор поворотов

Чтобы не забыть выключить рычаг поворотов или ручника предлагаю свой автомобиль дополнить не сложным устройством — сигнализатором. Звуковой сигнализатор собран на распространённой и недорогой микросхеме К155ЛА3. Сигнализатор подключается к контрольной лампе поворотов или ручника. Подробнее…

Сабвуфер своими руками

Одновибраторы — Прикладная электроника

Одновибратор — это устройство, которое по внешнему сигналу вьдает один-единственный импульс определенной длительности, не зависящей от дли­тельности входного импульса. Запуск происходит либо по фронту, либо по спаду входного импульса. При этом длительность запускающего импульса особой роли не играет, лишь бы она была не больше длительности вырабатываемого одновибратором импульса, т.е. tи зап

Для одновибратора без перезапуска возникновение на входе нового перепада напряжений той же полярности во время действия выходного импульса игнорируется, для одновибратора с перезапуском дли­тельность выходного импульса в этот момент начинает отсчитываться зано­во. Как и в случае мультивибраторов, существует огромное количество схе­мотехнических реализаций этого устройства.

Схема одновибратора приведена на рис. 4.8, а. Он выполнен на двух элементах логики типа 2И-НЕ путем введения положительной обратной связи (выход второго элемента соединен с входом первого).

В исходном состоянии на выходе элемента Э2 имеется уровень “1”, а на выходе элемента Э1- “0”, так как на обоих его входах имеется “1”(запускающие импульсы представляют отрицательный перепад напряжения). При поступлении на вход запускающего отрицательного перепада напряжения на выходе первого элемента появится уровень “1”, т.е. положительный скачок, который через конденсатор С поступит на вход второго элемента. Элемент Э2 инвертирует этот сигнал и уровень “0” по цепи обратной связи подается на второй вход элемента Э1. На выход

элемента Э2 поддерживается уровень “0” до тех пор, пока не зарядится конденсатор С до уровня Uc пор = U1 — Uпор, а напряжение на резисторе R не достигнет порогового уровня Uпор (рис. 4.8, б).

Длительность выходного импульса одновибратора может быть определена с помощью выражения

При работе с цифровыми устройствами достаточно часто требуется формировать импульсы определённой длительности. Эту задачу выполняют специальные устройства — формирователи импульсов. Простейшие формирователи импульсов могут быть реализованы на логических элементах.

Укорачивающие одновибраторы

Рассмотрим схему, приведённую на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема укорачивающего одновибратора (ждущего мультивибратора)

Если бы логические элементы не обладали задержкой, то на выходе такой схемы постоянно присутствовал единичный логический уровень. Однако это не так. Сигнал на выходе инвертора задержан по отношению к его входу. Временные диаграммы сигналов на входе и выходе инвертора, а также на выходе схемы логического элемента «И» приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора

Как видно из этих временных диаграмм, одновибратор, схема которого приведена на рисунке 1, вырабатывает одиночный импульс по переднему фронту входного сигнала. Длительность импульса на выходе такой схемы будет равна времени задержки инвертора.

Если требуется длительность выходного импульса, большая времени задержки одиночного инвертора, то можно применить дополнительные элементы задержки на пассивных RC элементах. Пример подобной схемы одновибратора приведён на рисунке 3, а временные диаграммы этой схемы — на рисунке 4.

Рисунок 3. Схема укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки

Длительность выработанного формирователем импульса можно вычислить исходя из условия разряда конденсатора С. Действительно, пока конденсатор С разряжается до уровня порогового напряжения U, напряжение U2 воспринимается логическим элементом «2И-НЕ» как уровень логической единицы и на его выходе поддерживается уровень логического нуля. С течением времени напряжение на конденсаторе C становится равным Uпор и на выходе логического элемента «2И-НЕ» появится уровень логической единицы. Если считать, что напряжение до начала разряда на конденсаторе было равно напряжению уровня уровень логической единицы U1, то изменение напряжения UC с течением времени можно представить как:

,

следовательно

Длительность импульса равна времени разряда конденсатора до порогового значения Uпор

Рисунок 4. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки.

Описание

Созданию микросхемы NE555, реализованному в 1970 году специалистами компании Signetics (США), предшествовали теоретические разработки Ганса Камензинда, который сумел доказать важность, не имевшего на тот момент времени аналогов, изобретения. Таймер NE555 явился первой и единственной «таймерной» микросхемой, доступной рядовым потребителям, которая позволяла собирать миниатюрные и недорогие устройства за счет плотной компановки элементов в кристалле микросхемы

Основные параметры ИМС серии 555

Микросхема NE 555 состоит из пяти функциональных узлов:

• делителя напряжения;
• двух прецизионных компараторов;
• триггера;
• транзистора с открытым коллектором на выходе

РИСУНОК 1

Устройство микросхемы NE 555

Параметры работы микросхемы во многом определяются качеством сборки аналогов. Для таймера NE 555 диапазон рабочих температур составляет: 0° — 70° С, а для SE 555 он шире: от -55°С до +125°С.

Существенное влияние на точность работы схемы NE555оказывает вариант исполнения: гражданский или «военный». У последнего выше точность и продолжительнее ресурс работы. Корпус выполнен из керамики или металла.

Питание микросхем

Рекомендуемый интервал питания микросхем 555 и их аналогов лежит в интервале 4,5 V  — 16V. Для микросхемы с индексом SE может достигать 18V.

Потребляемый ток в норме составляет 2-5 мА, при пиковых значениях: 10-15 мА.

Выходной ток у китайских аналогов и отечественной микросхемы КР1006ВИ1 составляет не более 100 мА. У оригинальных импортных микросхем NE/SE 555 он около 200 мА.

Преимущества и недостатки микросхемы

У микросхемы 555 «таймерного» типа существует множество преимуществ. Именно поэтому она популярна столь долгое время.

Внутренний делитель задает верхний и нижний порог срабатывания для двух встроенных компараторов. Это одновременно является достоинством, та как не требуется вводить дополнительные элементы, одновременно это и недостаток: пороговым напряжением микросхемы нельзя управлять.

Кроме этого в процессе эксплуатации выявился и еще один недостаток: при каждом переключении возникает паразитный сквозной ток, достигающий в пиковых значениях силы в 400 мА. За счет этого увеличиваются тепловые потери. Микросхема нагревается.

Как избавиться от недостатков

Решение проблемы давно найдено. Оно заключается в установке между проводом вывода управления и общим проводом полярного конденсатора небольшой емкости (до 0,1 мкФ). Этот конденсатор стабилизирует работу микросхемы при запуске.

Помехоустойчивость работы микросхемы достигается установкой в цепь питания неполярного конденсатора емкостью 1 мкФ. Вариации микросхемы NE 555, собранные на КМОП-транзисторах, не несут в себе указанных недостатков. Для их стабильной работы нет необходимости устанавливать внешние конденсаторы.

Применение

Невероятно низкая цена, доступность и простота реализации функционально сложных и в тоже время тривиальных электронных схем на ее основе, без глубоких познаний в области электроники, сделали её самой любимой игрушкой большинства начинающих радиолюбителей. Она является сердцем самых разнообразных и очень популярных конструкций, в том числе сделанных своими руками.

По инструкции в непродолжительном видео Вы можете собрать некоторые из схем на NE555: простого и более совершенного металлоискателя пират, ШИМ-регулятора, повышающего DC-преобразователя и измерителя индуктивности и емкости на триггере Шмитта.

Особенности устройства твердотельного реле

Независимо от того, какой производитель твердотельного реле, элементная база у него постоянна – в редких случаях можно найти незначительные различия. На входе обычно устанавливается резистор, соединяется он последовательно с оптическим устройством. Иногда сопротивление изготавливается по сложной конструкции, в которую включается защита от обратной полярности и регулятор тока. Нужно выделить такие свойства твердотельных реле:

1. При помощи оптической развязки обеспечивается изоляция различных цепей электронного устройства.
2. При помощи переключающей цепи удается осуществить подачу на нагрузку питающего напряжения.
3. С помощью триггерной цепи обрабатывается входной сигнал и происходит его переключение на выход.

Как изготовить реле времени ne555 самостоятельно

Чтобы лучше ознакомиться с таймером, изготовьте реле времени собственноручно. Это простая классическая схема, которую может собрать любой человек.

Для запуска используется тумблера SB1, для настройки длительности — резистор R2. Примерное время работы указанной схемы — 6 сек. Чтобы его увеличить, не меняя характеристики R2, нужно повысить емкость С1.

Для суточного рабочего цикла нужно использовать конденсатор с емкостью 1,6 тысяч мкФ. При применении микросхемы в условиях, приближенных к реальным, фарады можно менять на более соответствующие нужному рабочему времени. Для расчета применяют формулу: T=C1*R2, С1 — емкость выбранного конденсатора, R2 — средний показатель сопротивления резистора подстройки.

Распиновка выглядит так:

1. GND (Земля) — уменьшается питание.
2. Trigger (запуск) — контакт получает импульс для начала работы таймера. Возникает от нажатия тумблера.
3. Output (выход) – при активности таймера идет генерация исходящего сигнала на контакте.
4. Reset (сброс) — подается отрицательный сигнал, и происходит остановка таймера.
5. Control Voltage (контроль) — повышается устойчивость прибора к помехам.

Краткая история NE555

Микросхема NE555 была разработана в 1970 году и запущена в серийное производство 12 месяцев спустя. Ее создатели не ожидали, что она будет производиться более 40 лет. Более того, сегодня никто даже не думает о прекращении производства этого чипа.

В каталогах производителей NE555 описана как универсальная машина времени, то есть схема, которая может генерировать импульсы заданной длительности.

Один из вариантов микросхемы NE555

Универсальность данной микросхемы является результатом простоты. В структуре этой схемы выделяется всего пять блоков, которые можно настраивать по-разному. С помощью нее можно изготавливать множество устройств: от простого мигающего светодиода, через сервоприводы и звуковые сигналы, до регуляторов мощности двигателя. Каждая из этих схем требует времени, и именно для этого был разработан NE555 .

NE555 продается в 8-контактных корпусах. Также существует вариант, содержащий две такие схемы таймера в одном корпусе — он известен как NE556 (такая схема замкнута в куб с 14 выводами). Однако эта версия не так популярна.

У NE555 есть множество модификаций, не меняющих ее принцип работы. По этой причине в продаже имеются LF555, CD555, LM555 и др.

Когда вы начинаете работать с новой интегральной схемой, у вас должна быть под рукой ее каталожная запись — ее стоит просмотреть даже просто из любопытства. Однако на данный момент, нам нужна только распиновка, т.е. описание пинов.

Описание выводов (ножек) микросхемы NE555

Аналоги микросхемы

Универсальный таймер вскоре обзавелся функциональными аналогами, которыми стали советские микросхемы из серии КР:

• 1006ВИ1;
• 1008ВИ1;
• 1087ВИ2;
• 1087ВИ3.

Также, микросхема ne555 аналог имеет, например, КР10006ВИ1, то стоит учесть тот факт, что вход сброса R по отношению к установке имеет приоритет. Этот момент почему-то упущен

в техническом описании МС, что является немаловажным фактом при построении электронных схем. В других микросхемах выводы имеют приоритет вплоть до наоборот S над R.

Все выше представленные аналоги таймеров построены на стандартной ТТЛ-логике. Если захотите спроектировать устройства на ne555 с более экономичными показателями, то лучше применить МС из серии КМОП. Таковыми являются устройства:

• ICM 7555 IPA ;
• GLC 555;
• КР1441ВИ1.

Области применения

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

Метроном

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

Микросхема 555

Всем привет. Сегодня я хочу рассказать вам о микросхеме 555. Её история началась ещё в далеком 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием «Интегральный таймер» (The IC Time Machine). В те времена это была единственная «таймерная» микросхема, которая была доступна массовому потребителю. Сразу после выхода 555 завоевала бешеную популярность и её начали выпускать почти все производители полупроводников. Отечественные производители тоже выпускали данную микросхему под названием КР1006ВИ1.

Что это за чудо?

Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса — пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда встретить 555 в круглом металлическом корпусе в наши времена очень сложно, чего не скажешь о версии в пластиковом DIP корпусе. Внутри корпуса с восемью выводами скрываются транзисторы, диоды и резисторы. Не будем вдаваться в доскональное изучение 555, но про ножки этой микросхемы я расскажу более подробно. Всего ножек 8.

1. Земля

. Вывод, который во всех схемах нужно подключать к минусу питания. 2.Триггер , он же запуск. Если напряжение на пуске падает ниже 1/3 Vпит, то таймер запускается. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА. 3.Выход . Напряжение выхода примерно на 1,7 В ниже напряжения питания, когда он включен. Максимальная нагрузка, которую может выдержать выход — 200 мА. 4.Сброс . Если подать на него низкий уровень напряжения (меньше 0,7 В), то схема переходит в исходное состояние не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент. Если в схеме не нужен сброс, то рекомендуется подключить этот вывод к плюсу питания. 5.Контроль . Этот вывод позволит нам получить доступ к опорному напряжению компаратора №1. Используется этот вывод очень редко, а вися в воздухе может сбивать работу, поэтому в схеме его лучше всего присоединить к земле. 6.Порог , он же стоп. Если напряжение на этом выходе выше 2/3 Vcc, то таймер останавливается и выход переводится в состояние покоя. Стоит заметить, что работает выход только тогда, когда вход выключен. 7.Разряд . Этот выход соединяется с землей внутри самой микросхемы, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда на выходе высокий уровень. Может пропускать до 200 мА и иногда используется как дополнительный выход. 8.Питание . Данный выход нужно подключать к плюсу питания. Микросхема поддерживает напряжение в пределах 4,5-16 В. Может работать от обычной 9В-батарейки или от проводка USB.

Режимы

Ну что же пришло время поведать вам о режимах микросхемы 555. Их всего 3 и о каждом я расскажу более подробно.

Моностабильный

При подаче сигнала на вход нашей микросхемы, она включается, генерирует выходной импульс заданной длины и выключается, ожидая входного импульса

Важно, что после включения микросхема не будет реагировать на новые сигналы. Длину импульса можно рассчитать по формуле t=1.1*R*C

Пределов по длительности импульсов нет — как по минимальной, так и по максимальной длительности. Есть некоторые практические ограничения, которые можно обойти, но стоит задуматься над тем, нужно ли это и не проще ли выбрать другое решение. Итак, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С — 95пФ. Можно и меньше, но при этом схема начнет поглощать много электричества.

Нестабильный мультивибратор

В этом режиме все довольно таки просто. Управлять таймером не нужно. Он все сделает сам — сперва включится, подождет время t1, потом выключится, подождет время t2 и начнет все заново. На выходе у нас получится забор из высоких и низких состояний. Частота с которой будет колебаться зависит от параметров величин R1,R2 и C и определяется она по формуле F= 1,44/((R1+R2)C). В течение времени t1 = 0.693(R1+R2)C на выходе будет высокий уровень, а в течение времени 2 = 0.693R2C — низкий.

Бистабильный

В данном режиме наша микросхема 555 используется как выключатель. Нажал одну кнопку — выход включился, нажал другую — выключился.

Генератор импульсов с регулируемой скважностью и частотой

Иногда в радиолюбительском деле нужен генератор с изменяемым коэффициентом заполнения (КЗ) для проверки различных схем, силовых выходных каскадов ИИП и тп. А также для проверки самой микросхемы ШИМ.

Генератор собран на распространённом ШИМе UC3843 компании Unitrode или аналогичном.

Для увеличения надёжности по питанию на входе стоит интегральный стабилизатор LM7812, так как потребляемый ток непосредственно самим генератором (без нагрузки) не превышает 25..30мА, я применил стабилизатор вТО92 исполнении. Диод D1 защита от дурака (или просто невнимательности).

Резистор R5 ограничивает выходной ток, защищая микросхему в случае короткого замыкания выхода. Резистор R1 ограничивает максимальную частоту и является времязадающим вместе с конденсатором С1. Конденсаторы С4, С5 шунтируют питание стабилизатора, С3 питание ШИМа, а конденсатор С2 фильтрует выходное напряжение источника опорного напряжения, которое при исправной микросхеме должно быть около 5 вольт.

Далее, переменники: RV1 (50 кОм) — является частью времязадающей RC цепочки и, соответственно, регулирует частоту генератора, в верхнем положении частота минимальна

RV2 (5 кОм) — регурирует коэффициент заполнения генератора (КЗ, скважность). RV3 (1 кОм) — позволяет подстроить более точно рабочую точку цепи обратной связи для того, чтобы регулятор RV2 позволял регулировать КЗ от минимума до максимума

Конструкция в налаживании не нуждается и при исправных деталях и правильном монтае начинает работать сразу. Буржуйский 2N2222 можно заменить на наш КТ3102 или любой подобный. Конденсаторы С2, С3, С4 и С5 являются не обязательными для работоспособности схемы, как впрочем и R5.

При указанных на схеме номиналах частота генератора регулируется примерно от 16,9 кГц до 250 кГц, ближе к максимальной частоте фронты немного пологие и составляют около 0.2мксек, максимальная скважность ограничена примерно на уровне 90%

Схема работоспособна в диапазоне от 12 до 30в, если удалить стабилизатор, то нижняя граница расширится до 9в, но тогда будет опасно питать конструкция напряжением выше 20в: как показала практика при 30в питания UC3843 разлетается на куски, стараясь попасть в глаза или лицо. Я выполнил конструкцию на одностороннем стеклотекстолите толщиной 1,5мм при помощи ЛУТ, размеры платы 30х37мм, перемычек нет.

После распайки компонентов и промывки от флюса рекомендую покрыть сторону с дорожками цапонлаком.

Я применял как smd, так и классически компоненты, желающие могут изменить разводку, как им будет удобнее. Микросхема вставляется в DIP8 панельку, что позволяет проверять микросхемы, ничего не перепаивая. Плату в формате lay для Sprint Layout можно скачать по этой ссылке.

Вот так это выглядит: