Bài đăng giải thích cách hoạt động của IC 555, chi tiết sơ đồ chân cơ bản của nó và cách định cấu hình vi mạch ở các chế độ mạch ổn định, ổn định và đơn ổn tiêu chuẩn hoặc phổ biến của nó. Bài đăng cũng trình bày chi tiết các công thức khác nhau để tính toán các thông số IC 555.

Giới thiệu

Thế giới sở thích của chúng tôi sẽ kém thú vị hơn nếu không có IC 555. Nó sẽ là một trong những vi mạch đầu tiên của chúng tôi được sử dụng trong lĩnh vực điện tử. Trong bài viết này, chúng ta sẽ nhìn lại lịch sử của IC555, 3 chế độ hoạt động và một số thông số kỹ thuật của chúng.

IC 555 được giới thiệu vào năm 1971 bởi một công ty có tên 'Signetics', nó được thiết kế bởi Hans R. Camenzind. Người ta ước tính có khoảng 1 tỷ chiếc IC 555 được sản xuất mỗi năm. Đó là một IC 555 cho cứ 7 người trên thế giới.

Công ty Signetics thuộc sở hữu của Philips Semiconductor. Nếu chúng ta nhìn vào sơ đồ khối bên trong của IC 555, chúng ta thấy ba điện trở 5K ohm được mắc nối tiếp để quyết định hệ số thời gian, vì vậy có lẽ đó là cách thiết bị có tên là IC 555 timer. Tuy nhiên, một số giả thuyết cho rằng việc lựa chọn tên gọi không liên quan đến các thành phần bên trong của vi mạch, nó đã được lựa chọn một cách tùy tiện.

Cách thức hoạt động của IC 555

Một IC555 tiêu chuẩn bao gồm 25 bóng bán dẫn, 15 điện trở và 2 điốt được tích hợp trên một khuôn silicon. Có hai phiên bản vi mạch có sẵn là bộ đếm thời gian 555 cấp quân sự và dân sự.

NE555 là IC cấp dân dụng và có dải nhiệt độ hoạt động từ 0 đến +70 độ C. SE555 là IC cấp quân sự và có dải nhiệt độ hoạt động từ -55 đến +125 độ C.

Bạn cũng sẽ tìm thấy Phiên bản CMOS của bộ hẹn giờ được gọi là 7555 và TLC555 chúng tiêu thụ ít điện năng hơn so với tiêu chuẩn 555 và hoạt động ít hơn 5V.

Bộ định thời phiên bản CMOS bao gồm MOSFET chứ không phải bóng bán dẫn lưỡng cực, hiệu quả và tiêu thụ ít điện năng hơn.

Sơ đồ chân và chi tiết làm việc của IC 555:

Ghim 1 : Nối đất hoặc 0V: Đó là chân cung cấp âm của IC
Pin 2 : Kích hoạt hoặc đầu vào: Kích hoạt tạm thời âm trên chân đầu vào này làm cho chân đầu ra 3 ở mức CAO. Điều này xảy ra bằng cách xả nhanh tụ điện định thời xuống dưới mức ngưỡng thấp hơn của điện áp nguồn 1/3. Sau đó, tụ điện từ từ sạc qua điện trở định thời và khi nó tăng lên trên 2/3 mức cung cấp, chân 3 lại trở nên THẤP. Việc chuyển đổi BẬT / TẮT này được thực hiện bởi một bộ phận bên trong DEP LÊ sân khấu.
Pin 3 Đầu ra: Là đầu ra đáp ứng với các chân đầu vào bằng cách đi lên cao hoặc thấp hoặc bằng cách dao động BẬT / TẮT
Pin 4 Reset: Là chân reset luôn được nối với nguồn dương để IC hoạt động bình thường. Khi nối đất trong giây lát sẽ đặt lại đầu ra của IC về vị trí ban đầu của nó và nếu được kết nối vĩnh viễn với đất sẽ giữ cho hoạt động của IC bị vô hiệu hóa.
Pin 5 Điều khiển: Một điện thế DC có thể thay đổi bên ngoài có thể được áp dụng trên chân này để điều khiển hoặc điều chỉnh độ rộng xung chân 3 và tạo ra một PWM được điều khiển.
Pin 6 : Threshold: Đây là chân ngưỡng làm cho đầu ra ở mức THẤP (0V) ngay khi phí tụ điện định thời đạt đến ngưỡng trên của điện áp nguồn 2/3.
Pin 7 Xả: Đây là chân xả được điều khiển bởi flip flop bên trong, nó buộc tụ điện thời gian xả ngay khi nó đạt đến ngưỡng điện áp nguồn 2/3.
Pin 8 : Vcc: Đó là đầu vào nguồn cung cấp tích cực từ 5 V đến 15 V.

3 chế độ hẹn giờ:

Kích hoạt Bistable hoặc Schmitt
Monostable hoặc một lần chụp
Linh hoạt

Chế độ Bistable:

Khi IC555 được cấu hình ở chế độ bistable, nó hoạt động như một flip-flop cơ bản. Nói cách khác, khi kích hoạt đầu vào được đưa ra, nó sẽ chuyển trạng thái đầu ra làON hoặc OFF.

Thông thường # pin2 và # pin4 được kết nối với điện trở kéo lên trong chế độ hoạt động này.

Khi # pin2 được nối đất trong thời gian ngắn, đầu ra tại # pin3 tăng cao để đặt lại đầu ra, # pin4 được nối đất trong giây lát và sau đó đầu ra ở mức thấp.

Ở đây không cần tụ điện định thời nhưng nên kết nối tụ điện (0,01uF đến 0,1uF) qua # pin5 và nối đất. # pin7 và # pin6 có thể không được kết nối trong cấu hình này.

Đây là một mạch bistable đơn giản:

Khi nhấn nút đặt, đầu ra sẽ ở mức cao và khi nhấn nút đặt lại, đầu ra sẽ chuyển sang trạng thái thấp. R1 và R2 có thể là 10k ohm, tụ điện có thể ở bất kỳ đâu giữa giá trị được chỉ định.

Chế độ Monostable:

Một ứng dụng hữu ích khác của bộ định thời IC 555 là ở dạng mạch đa vi điều khiển một lần hoặc đơn ổn định , như trong hình bên dưới.

Ngay sau khi tín hiệu kích hoạt đầu vào trở nên âm, chế độ một phát được kích hoạt, làm cho chân đầu ra 3 tăng cao ở mức Vcc. Khoảng thời gian của điều kiện đầu ra cao có thể được tính theo công thức:

T_cao= 1,1 R_ĐẾNC

Như đã thấy trong hình, cạnh âm của đầu vào buộc bộ so sánh 2 chuyển đổi lật. Hành động này làm cho đầu ra ở chân 3 tăng cao.

Trên thực tế, trong quá trình này, tụ điện C được tính phí VCC qua điện trở RA . Trong khi tụ điện sạc, đầu ra được giữ ở mức Vcc cao.

IC 555 công thức một lần duy nhất và dạng sóng

Video Demo

Khi điện áp trên tụ có ngưỡng là 2 VCC / 3, bộ so sánh 1 kích hoạt flip-flop, buộc đầu ra thay đổi trạng thái và xuống mức thấp.

Điều này sau đó làm giảm mức phóng điện, làm cho tụ điện phóng điện và duy trì ở khoảng 0 V cho đến khi kích hoạt đầu vào tiếp theo.

Hình trên cho thấy toàn bộ quy trình khi đầu vào được kích hoạt ở mức thấp, dẫn đến dạng sóng đầu ra cho hành động một lần chụp duy nhất của IC 555.

Thời gian của đầu ra cho chế độ này có thể từ micro giây đến nhiều giây, cho phép hoạt động này trở nên hữu ích một cách lý tưởng cho một loạt các ứng dụng khác nhau.

“làm thế nào để xây dựng một cuộn dây cảm ứng ”

Giải thích đơn giản cho người mới

Bộ tạo xung đơn ổn hoặc một lần được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng điện tử, trong đó mạch cần được BẬT trong thời gian xác định trước sau khi kích hoạt. Độ rộng xung đầu ra tại # pin3 có thể được xác định bằng cách sử dụng công thức đơn giản sau:

T = 1,1RC

Ở đâu

T là thời gian tính bằng Giây
R là điện trở tính bằng ohm
C là điện dung tính bằng farads

Xung đầu ra giảm khi điện áp trên tụ bằng 2/3 Vcc. Kích hoạt đầu vào giữa hai xung phải lớn hơn hằng số thời gian RC.

Đây là một mạch Monostable đơn giản:

Giải quyết một ứng dụng đơn nhất thực tế

Tìm ra chu kỳ của dạng sóng đầu ra cho ví dụ mạch dưới đây khi nó được kích hoạt bởi một xung cạnh âm.

Giải pháp:

T_cao= 1,1 R_ĐẾNC = 1,1 (7,5 x 10³) (0,1 x 10^-6) = 0,825 mili giây

Cách hoạt động của Chế độ Astable:

Tham khảo hình vẽ mạch ổn định IC555 bên dưới, Tụ điện C được tính phí cho VCC thông qua hai điện trở R_ĐẾNvà R_B. Tụ điện được sạc cho đến khi nó đạt trên 2 VCC / 3. Điện áp này trở thành điện áp ngưỡng trên chân 6 của IC. Điện áp này hoạt động so sánh 1 để kích hoạt flip-flop, làm cho đầu ra ở chân 3 trở nên thấp.

Cùng với đó, bóng bán dẫn phóng điện được chuyển sang BẬT, dẫn đến đầu ra chân 7 xả tụ điện qua điện trở RB .

Điều này làm cho điện áp bên trong tụ điện giảm xuống cho đến khi cuối cùng nó giảm xuống dưới mức kích hoạt ( VCC / 3). Hành động này ngay lập tức kích hoạt giai đoạn flip flop của IC, làm cho đầu ra của IC trở nên cao, làm TẮT bóng bán dẫn phóng điện. Điều này một lần nữa cho phép tụ điện được sạc qua điện trở RA và RB hướng tới VCC .

Các khoảng thời gian chịu trách nhiệm biến đầu ra cao và thấp có thể được tính bằng cách sử dụng các quan hệ

T_cao≈ 0,7 (R_ĐẾN+ R_B) C
T_Thấp≈ 0,7 R_B C

Tổng thời gian là

T = kỳ = T_cao+ T_Thấp

Video hướng dẫn

Giải thích đơn giản cho người mới

Đây là thiết kế multivibrator hoặc AMV được sử dụng phổ biến nhất như trong dao động, còi báo động, báo động , nhấp nháy, v.v., và đây sẽ là một trong những mạch đầu tiên của chúng tôi được thực hiện cho IC 555 với tư cách là một người yêu thích (nhớ đèn LED nhấp nháy thay thế?).

Khi IC555 được định cấu hình làm bộ điều khiển đa nhịp linh hoạt, nó phát ra các xung hình chữ nhật liên tục tại # pin3.

Tần số và độ rộng xung có thể được điều chỉnh bởi R1, R2 và C1. R1 được kết nối giữa Vcc và xả # pin7, R2 được kết nối giữa # pin7 và # pin2 và cả # pin6. # Pin6 và # pin2 bị thiếu.

Tụ điện được kết nối giữa # pin2 và mặt đất.

Tần suất cho Có thể tính toán multivibrator linh hoạt bằng cách sử dụng công thức này:

F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Ở đâu,

F là tần số tính bằng Hertz
R1 và R2 là điện trở tính bằng ôm
C1 là tụ điện trong farads.

Thời gian cao cho mỗi xung được đưa ra bởi:

Cao = 0,693 (R1 + R2) * C

Thời gian thấp được đưa ra bởi:

Thấp = 0,693 * R2 * C

Tất cả ‘R’ là ohms và ‘C’ là ohms.

Đây là một mạch multivibrator cơ bản đáng kinh ngạc:

Đối với bộ định thời IC 555 có bóng bán dẫn lưỡng cực, phải tránh R1 với giá trị thấp để đầu ra luôn bão hòa gần điện áp đất trong quá trình phóng điện, nếu không, 'thời gian thấp' có thể không đáng tin cậy và chúng ta có thể thấy giá trị thời gian thấp lớn hơn thực tế so với giá trị tính toán .

Giải quyết một vấn đề ví dụ khả thi

Trong hình sau tìm tần số của IC 555 và vẽ kết quả dạng sóng đầu ra.

Giải pháp:

Hình ảnh dạng sóng có thể được nhìn thấy dưới đây:

IC 555 PWM mạch sử dụng điốt

Nếu bạn muốn đầu ra ít hơn 50% chu kỳ làm việc, tức là thời gian cao ngắn hơn và thời gian thấp dài hơn, một diode có thể được kết nối qua R2 với cực âm ở phía tụ điện. Nó còn được gọi là chế độ PWM cho bộ định thời 555 IC.

Bạn cũng có thể thiết kế một Mạch 555 PWM với chu kỳ nhiệm vụ thay đổi hai điốt như trong hình trên.

Mạch PWM IC 555 sử dụng hai điốt về cơ bản là một mạch ổn định trong đó thời gian sạc và xả của tụ điện C1 được phân chia thông qua các kênh riêng biệt bằng cách sử dụng điốt. Việc sửa đổi này cho phép người dùng điều chỉnh các khoảng thời gian BẬT / TẮT của IC riêng biệt, và do đó đạt được tốc độ PWM mong muốn một cách nhanh chóng.

Tính toán PWM

Trong mạch IC 555 sử dụng hai điốt, công thức tính tốc độ PWM có thể đạt được theo công thức sau:

T_cao≈ 0,7 (Điện trở R1 + POT) C

Ở đây, điện trở POT đề cập đến việc điều chỉnh chiết áp và mức điện trở của mặt cụ thể đó của nồi mà tụ điện C tích điện.

“động cơ điện một chiều tốc độ thay đổi ”

Giả sử nồi là nồi 5 K và nó được điều chỉnh ở mức 60/40, tạo ra mức điện trở 3 K và 2 K. Sau đó, tùy thuộc vào phần điện trở nào đang sạc tụ điện, giá trị có thể được sử dụng ở trên công thức.

Nếu đó là điều chỉnh phía 3 K đang sạc tụ điện, thì công thức có thể được giải quyết là:

T_cao≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

Mặt khác, nếu đó là 2 K ở phía sạc của điều chỉnh nồi, thì công thức có thể được giải quyết như.

T_cao≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Hãy nhớ rằng, trong cả hai trường hợp, C sẽ nằm trong Farads. Vì vậy, trước tiên bạn phải chuyển đổi giá trị microfarad trong sơ đồ của bạn thành Farad, để có được giải pháp chính xác.

Người giới thiệu: Giao dịch cổ phiếu

Trước: Biến tần xếp chồng 4kva đồng bộ Tiếp theo: Mạch đèn phanh phụ thuộc tốc độ