Wir haben gesehen, dass Multivibratoren und CMOS-Oszillatoren leicht aus diskreten Komponenten konstruiert werden können, um Entspannungsoszillatoren zur Erzeugung grundlegender Rechteckausgangswellenformen zu erzeugen. Es gibt aber auch dedizierte Ics, die speziell entwickelt wurden, um die erforderliche Ausgangswellenform mit nur wenigen zusätzlichen Timing-Komponenten genau zu erzeugen.,

Ein solches Gerät, das es seit den frühen Tagen von ics gibt und selbst zu einem Industriestandard geworden ist, ist der 555-Timer-Oszillator, der häufiger als „555-Timer“ bezeichnet wird.

Der basic 555 Timer erhält seinen Namen dadurch, dass es drei intern angeschlossene 5kΩ Widerstände gibt, mit denen die beiden Komparatoren Referenzspannungen erzeugen., Der 555 Timer IC ist ein sehr billiges, beliebtes und nützliches Präzisions-Timing-Gerät, das entweder als einfacher Timer zur Erzeugung einzelner Impulse oder langer Zeitverzögerungen oder als Entspannungsoszillator zur Erzeugung einer Reihe stabilisierter Wellenformen mit unterschiedlichen Arbeitszyklen von 50 bis 100% fungieren kann.,

Die 555 timer chip ist extrem robust und stabile 8-pin gerät, das betrieben werden kann entweder als eine sehr genaue Monostable, Bistabil oder Astable Multivibrator zu produzieren eine vielzahl von anwendungen wie one-shot oder verzögerung timer, puls generation, LED und lampe blinker, alarme und ton generation, logic uhren, frequenz division, stromversorgungen und konverter etc, in der tat jede schaltung, die erfordert irgendeine form von zeit steuerung als die liste ist endlos.,

Der einzelne 555-Timer-Chip in seiner Grundform ist ein bipolares 8-poliges Mini-Dual-in-Line-Gehäuse (DIP), das aus etwa 25 Transistoren, 2 Dioden und etwa 16 Widerständen besteht, die zu zwei Komparatoren, einem Flip-Flop und einer Hochstromausgangsstufe angeordnet sind, wie unten gezeigt. Neben dem 555-Timer gibt es auch den NE556-Timer-Oszillator, der ZWEI einzelne 555 in einem einzigen 14-poligen DIP-Gehäuse kombiniert, und CMOS-Versionen mit geringer Leistung des einzelnen 555-Timers wie den 7555 und LMC555, die stattdessen MOSFET-Transistoren verwenden.,

Ein vereinfachtes „Blockdiagramm“, das die interne Schaltung des 555-Timers darstellt, ist unten mit einer kurzen Erläuterung jedes seiner Anschlussstifte angegeben, um ein klareres Verständnis seiner Funktionsweise zu erhalten.

der 555-Timer-Block Diagram

  • • Pin 1. – Masse, Der Massepin verbindet den 555 Timer mit der negativen (0v) Versorgungsschiene.
  • • Pin 2. – Trigger, Die negative eingang zu komparator Keine 1., Ein negativer Impuls an diesem Pin “ setzt „den internen Flip-Flop, wenn die Spannung unter 1/3Vcc fällt, wodurch der Ausgang von einem“ NIEDRIGEN „in einen“ HOHEN “ Zustand wechselt.
  • • Pin 3. – Ausgang, Die ausgang pin kann stick jede TTL schaltung und ist in der lage sourcing oder sinken bis zu 200mA von strom bei einer ausgangsspannung gleich etwa Vcc – 1,5 V so kleine lautsprecher, LEDs oder motoren können direkt an den ausgang.
  • • Pin 4. – Reset, Dieser pin wird verwendet, um“ reset “ die interne Flip-flop steuerung der zustand der ausgang, pin 3., Dies ist ein Aktiv-Low-Eingang und ist im Allgemeinen mit einem logischen „1“ – Pegel verbunden, wenn er nicht verwendet wird, um ein unerwünschtes Zurücksetzen des Ausgangs zu verhindern.
  • • Pin 5. – Steuerspannung, Dieser Pin steuert das Timing des 555, indem er den 2/3Vcc-Pegel des Spannungsteilernetzes überschreibt. Durch Anlegen einer Spannung an diesen Pin kann die Breite des Ausgangssignals unabhängig vom RC-Timing-Netzwerk variiert werden. Wenn es nicht verwendet wird, ist es über einen 10nF-Kondensator mit Masse verbunden, um Geräusche zu eliminieren.
  • • Pin 6. – Schwelle, Der positive Eingang zum Komparator Nr., Dieser Pin wird verwendet, um den Flip-Flop zurückzusetzen, wenn die an ihn angelegte Spannung 2 / 3Vcc überschreitet, wodurch der Ausgang vom Zustand „HOCH“ in den Zustand „NIEDRIG“ wechselt. Dieser pin wird direkt an die RC-timing Schaltung.
  • • Pin 7. – Entladung, Der Entladungsstift wird direkt mit dem Kollektor eines internen NPN-Transistors verbunden, der verwendet wird, um den Timing-Kondensator auf Masse zu“ entladen“, wenn der Ausgang an Pin 3″NIEDRIG“ schaltet.
  • • Pin-8. – Versorgung +Vcc, Dies ist die netzteil pin und für allgemeine zweck TTL 555 timer ist zwischen 4,5 V und 15 V.,

Der Name des 555-Timers ergibt sich aus der Tatsache, dass drei 5kΩ-Widerstände intern miteinander verbunden sind und ein Spannungsteilernetz zwischen der Versorgungsspannung an Pin 8 und Masse an Pin 1 erzeugen. Die Spannung in diesem resistiven Netzwerk dieser Serie hält den negativen invertierenden Eingang von Komparator zwei bei 2/3 Vcc und den positiven nicht invertierenden Eingang zu Komparator eins bei 1/3 Vcc.,

Die beiden Komparatoren erzeugen eine von der Spannungsdifferenz an ihren Eingängen abhängige Ausgangsspannung, die durch die Lade-und Entladewirkung des extern angeschlossenen RC-Netzes bestimmt wird. Die Ausgänge beider Komparatoren sind mit den beiden Eingängen des Flip-Flops verbunden, was wiederum einen“ HIGH „- oder“ LOW “ – Pegelausgang bei Q erzeugt, der auf den Zuständen seiner Eingänge basiert. Der Ausgang vom Flip-Flop wird verwendet, um eine Hochstromausgangsschaltstufe zu steuern, um die angeschlossene Last anzutreiben, die entweder einen „HOHEN“ oder einen „NIEDRIGEN“ Spannungspegel am Ausgangspin erzeugt.,

Die häufigste Verwendung des 555 Timer-Oszillators ist als einfacher astbarer Oszillator durch Verbinden von zwei Widerständen und einem Kondensator über seine Anschlüsse, um einen festen Impulszug mit einer Zeitspanne zu erzeugen, die durch die Zeitkonstante des RC-Netzwerks bestimmt wird. Der 555 Timer-Oszillator-Chip kann aber auch auf verschiedene Arten angeschlossen werden, um monostabile oder bistabile Multivibratoren sowie den gebräuchlicheren Astable Multivibrator herzustellen.,

Der Monostable 555 Timer

Der Betrieb und die Ausgabe des 555 Timer Monostable ist genau das gleiche wie für den transistorisierten, den wir zuvor im Monostable Multivibrators Tutorial betrachtet haben. Der Unterschied besteht diesmal darin, dass die beiden Transistoren durch die 555-Zeitschaltuhr ersetzt wurden. Betrachten Sie die 555-timer-monostabile Schaltung unten.,

Monostabiler 555-Timer

Wenn ein negativer ( 0V ) Impuls an den Triggereingang (Pin 2) des monostabilen konfigurierten 555-Timer-Oszillators angelegt wird, erkennt der interne Komparator (Komparator No1) diesen Eingang und“ setzt „den Zustand des Flip-Flops, wobei der Ausgang von einem“ NIEDRIGEN „Zustand in einen“ HOHEN “ Zustand geändert wird. Diese Aktion schaltet wiederum den an Pin 7 angeschlossenen Entladungstransistor „AUS“, wodurch der Kurzschluss über den externen Steuerkondensator C1 entfernt wird.,

Mit dieser Aktion kann der Timing-Kondensator über den Widerstand R1 aufgeladen werden, bis die Spannung über den Kondensator die vom internen Spannungsteilernetz eingerichtete Schwellenspannung (Pin 6) von 2/3 Vcc erreicht. An diesem Punkt geht der Komparatorausgang „HOCH“ und „setzt“ den Flip-Flop wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück, der wiederum den Transistor „einschaltet“ und den Kondensator über Pin 7 auf Masse entlädt. Dies bewirkt, dass der Ausgang seinen Zustand wieder auf den ursprünglichen stabilen „NIEDRIGEN“ Wert ändert und darauf wartet, dass ein weiterer Triggerimpuls den Timing-Prozess erneut startet., Dann hat der monostabile Multivibrator nach wie vor nur „EINEN“ stabilen Zustand.

Die monostabile 555-Zeitschaltschaltung löst bei einem negativ ausgerichteten Impuls an Pin 2 aus, und dieser Triggerimpuls muss viel kürzer sein als der Ausgangsimpuls, so dass der Timing-Kondensator aufgeladen und dann vollständig entladen werden kann. Einmal ausgelöst, bleibt der 555 Monostable in diesem „HOHEN“ instabilen Ausgangszustand, bis der vom R1 x C1-Netzwerk eingerichtete Zeitraum abgelaufen ist. Die Zeitspanne, in der die Ausgangsspannung „HOCH“ oder auf einem logischen „1“ – Pegel bleibt, wird durch die folgende Zeitkonstante Gleichung angegeben.,

Wobei t in Sekunden, R in Ω und C in Farad.

555 Timer Beispiel No1

Zur Erzeugung einer Zeitverzögerung innerhalb einer Schaltung ist ein monostabiler 555 Timer erforderlich. Wenn ein 10uF-Timing-Kondensator verwendet wird, berechnen Sie den Wert des Widerstands, der erforderlich ist, um eine minimale Ausgangszeitverzögerung von 500 ms zu erzeugen.

500 ms entspricht 0.,wenn wir also die obige Formel neu anordnen, erhalten wir den berechneten Wert für den Widerstand wie folgt:

Der berechnete Wert für den Zeitwiderstand, der zur Erzeugung der erforderlichen Zeitkonstante von 500 ms erforderlich ist, beträgt daher 45,5 KΩ. Der Widerstandswert von 45,5 KΩ existiert jedoch nicht als Standardwertwiderstand, daher müssten wir den nächsten bevorzugten Wertwiderstand von 47kΩ auswählen, der in allen Standardtoleranzbereichen von E12 (10%) bis E96 (1%) verfügbar ist, was uns eine neue neu berechnete Zeitverzögerung von 517ms gibt.,

Wenn diese Zeitdifferenz von 17ms (500 – 517ms) anstelle eines einzelnen Timing-Widerstands nicht akzeptabel ist, können zwei verschiedene Wertwiderstände in Reihe geschaltet werden, um die Pulsbreite auf den genau gewünschten Wert einzustellen, oder ein anderer Timing-Kondensatorwert gewählt.

Wir wissen nun, dass die Zeitverzögerung oder Ausgangsimpulsbreite eines monostabilen 555-Timers durch die Zeitkonstante des angeschlossenen RC-Netzwerks bestimmt wird., Wenn lange Zeitverzögerungen in den 10s von Sekunden erforderlich sind, ist es nicht immer ratsam, hochwertige Timing-Kondensatoren zu verwenden, da sie physikalisch groß und teuer sein können und große Werttoleranzen aufweisen, z. B. ±20%.

Eine alternative Lösung besteht darin, einen kleinen Wert-Timing-Kondensator und einen viel größeren Wertwiderstand bis zu etwa 20MΩ zu verwenden, um die erforderliche Zeitverzögerung zu erzeugen., Durch die Verwendung eines kleineren Wert-Timing-Kondensators und verschiedener Widerstandswerte, die über einen Drehschalter mit mehreren Positionen miteinander verbunden sind, können wir auch eine monostabile 555-Timer-Oszillatorschaltung erzeugen, die bei jeder Schalterdrehung unterschiedliche Impulsbreiten erzeugen kann, wie z. B. die unten gezeigte schaltbare monostabile 555-Zeitschaltschaltung.

Ein umschaltbarer 555-Timer

Wir können die Werte von R und C für die einzelnen erforderlichen Komponenten manuell berechnen, wie im obigen Beispiel., Die Wahl der Komponenten, die benötigt werden, um die gewünschte Zeitverzögerung zu erhalten, erfordert jedoch, dass wir entweder mit Kilohm (KΩ), Megaohm (MΩ), Microfarad (µF) oder Picafarad (pF) berechnen und es ist sehr einfach, eine Zeitverzögerung zu erhalten, die um den Faktor zehn oder sogar hundert überschritten wird.

Wir können unser Leben ein wenig einfacher machen, indem wir eine Art Diagramm verwenden, das als „Nomograph“ bezeichnet wird und uns hilft, die monostabilen Multivibratoren zu finden erwartete Frequenzausgabe für verschiedene Kombinationen oder Werte von R und C., Zum Beispiel

Monostabiler Nomograph

Durch Auswahl geeigneter Werte von C und R im Bereich von 0,001 uF bis 100 UF bzw. In der Praxis sollte der Wert des Timing-Widerstands für einen monostabilen 555-Timer nicht kleiner als 1kΩ oder größer als 20MΩ sein.,

Bistabiler 555-Timer

Neben der obigen monostabilen One shot 555-Konfiguration können wir auch ein bistabiles Gerät (zwei stabile Zustände) herstellen, wobei der Betrieb und der Ausgang des 555 Bistables dem transistorisierten ähnlich sind, den wir zuvor im Tutorial Bistabile Multivibrators betrachtet haben.

Das 555 Bistable ist eine der einfachsten Schaltungen, die wir mit dem 555 Timer Oscillator Chip bauen können. Diese bistabile Konfiguration verwendet kein RC-Timing-Netzwerk, um eine Ausgangswellenform zu erzeugen, so dass keine Gleichungen erforderlich sind, um den Zeitraum der Schaltung zu berechnen., Betrachten Sie die bistabile 555-Timerschaltung unten.

Bistabiler 555-Timer (Flip-Flop)

Die Umschaltung der Ausgangswellenform erfolgt durch Steuern der Trigger-und Reset-Eingänge des 555-Timers, die von den beiden Pull-up-Widerständen R1 und R2 „HOCH“ gehalten werden. Durch nehmen der trigger eingang (pin 2) „LOW“, schalter in set position, ändert die ausgang zustand in die „HIGH“ zustand und durch nehmen die reset eingang (pin 4) „LOW“, schalter in reset position, ändert die ausgang in die „LOW“ zustand.,

Diese 555-Zeitschaltschaltung bleibt auf unbestimmte Zeit in beiden Zuständen und ist daher bistabil. Dann ist der bistabile 555-Timer in beiden Zuständen stabil, “ HOCH „und“NIEDRIG“. Der Schwellenwerteingang (Pin 6) ist mit Masse verbunden, um sicherzustellen, dass er die bistabile Schaltung nicht wie bei einer normalen Timing-Anwendung zurücksetzen kann.

555 Timer-Ausgang

Wir konnten dieses 555 Timer-Tutorial nicht beenden, ohne etwas über die Schalt-und Antriebsfähigkeiten des 555 Timers oder des Dual 556 Timer IC zu besprechen.,

Der Ausgang (Pin 3) des Standard-555-Timers oder des 556-Timers kann entweder einen Laststrom von bis zu maximal 200 mA „senken“ oder „beziehen“, was ausreicht, um Ausgangswandler wie Relais, Glühlampen, LED-Motoren oder Lautsprecher usw. mithilfe von Serienwiderständen oder Diodenschutz direkt anzutreiben.,

Diese Fähigkeit des 555-Timers, sowohl „sinken“ (absorbieren) als auch „Quell“ (Liefern) Strom zu erzeugen, bedeutet, dass das Ausgabegerät zwischen dem Ausgangsklemmen des 555-Timers und der Versorgung angeschlossen werden kann, um den Laststrom zu senken, oder zwischen dem Ausgangsklemmen und der Masse, um den Laststrom zu beziehen. Beispielsweise.

Sinken und Beziehen des 555 Timer Ausgangs

In der ersten Schaltung oben ist die LED zwischen der positiven Versorgungsschiene ( +Vcc ) und dem Ausgangspin 3 verbunden., Dies bedeutet, dass der Strom „sinkt“ (absorbiert) oder in die 555-Timer-Ausgangsklemme fließt und die LED „ON“ ist, wenn der Ausgang „LOW“ist.

Die zweite Schaltung oben zeigt, dass die LED zwischen dem Ausgangspin 3 und Masse ( 0v) angeschlossen ist. Dies bedeutet, dass der strom wird „Quelle“ (versorgung) oder fluss aus der 555 timer ausgang terminal und die LED wird „AUF“, wenn der ausgang ist „HIGH“.,

Die Fähigkeit des 555-Timers, seinen Ausgangslaststrom sowohl zu senken als auch zu beziehen, bedeutet, dass beide LEDs gleichzeitig an die Ausgangsklemme angeschlossen werden können, aber nur eine wird „EINGESCHALTET“, je nachdem, ob der Ausgangszustand „HOCH“ oder „NIEDRIG“ist. Die Schaltung links zeigt ein Beispiel dafür. die beiden LEDs werden je nach Ausgang alternativ „EIN“ und „AUS“ geschaltet. Widerstand, R wird verwendet, um den LED-Strom auf unter 20mA zu begrenzen.,

Wir haben bereits gesagt, dass der maximale Ausgangsstrom, um den Laststrom entweder über Pin 3 zu senken oder zu beziehen, bei der maximalen Versorgungsspannung etwa 200 mA beträgt und dieser Wert mehr als ausreichend ist, um andere Logik-Ics, LEDs oder kleine Lampen usw. anzutreiben oder zu schalten. Aber was wäre, wenn wir leistungsstärkere Geräte wie Motoren, Elektromagnete, Relais oder Lautsprecher schalten oder steuern wollten? Dann müssten wir einen Transistor verwenden, um den 555-Timer-Ausgang zu verstärken, um eine ausreichend hohe Leistung zum Antreiben der Last bereitzustellen.,

555 Timer Transistor Fahrer

Die transistor in die zwei beispiele oben, kann ersetzt werden mit einem Power MOSFET gerät oder Darlington transistor wenn die last strom ist hoch. Wenn Sie eine induktive Last wie einen Motor, ein Relais oder einen Elektromagneten verwenden, ist es ratsam, eine Freilaufdiode (oder ein Schwungrad) direkt über die Lastklemmen anzuschließen, um alle von der induktiven Vorrichtung erzeugten hinteren EMF-Spannungen zu absorbieren, wenn sie den Zustand ändert.

Bisher haben wir uns die Verwendung des 555-Timers zur Erzeugung monostabiler und bistabiler Ausgangsimpulse angesehen., Im nächsten Tutorial zur Wellenformgenerierung werden wir uns mit dem Anschließen des 555 in einer astable Multivibrator-Konfiguration befassen. Bei Verwendung im Astable-Modus können sowohl die Frequenz als auch der Duty-Zyklus der Ausgangswellenform genau gesteuert werden, um einen sehr vielseitigen Wellenformgenerator zu erzeugen.