Пройти урок №10 - Маяк по Конструктору Омка

Рассмотрим одну из самых популярных микросхем – таймер NE555.

Схема может работать в двух режимах: моностабильный и автоколебательный.

Моностабильный режим (одновибратор).

По умолчанию на выходе – OUT логический ноль. По сигналу в произвольной форме на входе TRIG, микросхема генерирует одиночный прямоугольный импульс (логическую единицу) на выходе OUT. Длительность импульса определяется внешней RC-цепочкой из одного конденсатора и резистора по формуле:

T = 1,1 * R * C, где:

T – время импульса в секундах;
R – сопротивление в Омах;
С – ёмкость в Фарадах.

Рассмотрим моностабильный режим на примере.

Дано:
R = 10 кОм = 10000 Ом.
С = 220 мкФ = 220 * 0,000001 Ф = 0,00022 Ф.

Решение:
T = 1,1 * 10000 * 0,00022 = 2,2 секунды.

Вывод: при импульсе произвольной форме на входе TRIG, генерируется одиночный импульс прямоугольной формы на 2,2 секунды. Моностабильный режим нам не подходит, так как светодиод сможет мигнуть только один раз.

Автоколебательный режим (мультивибратор).

Микросхема выдаёт последовательность прямоугольных импульсов на выходе OUT, параметры которых определяются RC цепочкой из конденсатора и двух резисторов, по формулам:

f = 1 / 0,693 * C * (R1 + 2 * R2)
t = 1 / f
t = t1 + t2
t1 = 0,693 * C * (R1 + R2)
t2 = 0,693 * C * R2, где:

f – частота импульсов, Гц
t – период импульса, секунды
t1 – длина импульса (логическая единица), секунды
t2 – длина паузы (логический ноль), секунды
R1, R2 – сопротивление, Ом;
С – ёмкость, Фарады.

Автоколебательный режим как раз, такой, как нам нужно. Построим наш Маяк на таймере 555 в режиме мультивибратора. Интегрируем общую формулу в нашу схему.

Дано:
R1 = 10 кОм = 10000 Ом
R2 = 100 кОм = 100000 Ом
C1 = 22 мкФ = 0,000022 Ф

Решение:
Частота импульсов: f = 1 / 0,693 * C1 * (R1 + 2 * R2) = 0,693 * 0,000022 * (10000 + 2 * 100000) = 1 / 3,2 = 0,31 Герц.
Период импульса: t = 1 / f = 1 / 0,31 = 3,2 секунды.
Длительность импульса (логическая единица): t1 = 0,693 * C1 * (R1 + R2) = 0,693 * 0,000022 * (10000 + 100000) = 1,67 секунды.
Длина паузы (логический ноль): t2 = 0,693 * C1 * R2 = 0,693 * 0,000022 * 100000 = 1,52 секунды.

Вывод: светодиод с текущими номиналами RC-цепочки будет гореть 1,67 секунды, гаснуть на 1,52 секунды и так по кругу. Частота мигания светодиода равна 0,31 Гц, а период 3,2 секунды.

Настройки

При увеличении ёмкости С1 длительность импульсов и пауза между ними пропорционально будут увеличиваться, т.е. частота мигания светодиода будет уменьшаться. А при уменьшении ёмкости С1 длительность импульсов и длина между ними будут пропорционально уменьшаться: т.е. частота мигания светодиода будет увеличиваться. Допустим заменим номинал С2 с 22 мкФ на 220 мкФ. В итоге светодиод будет гореть 16,7 секунды, гаснуть на 15,2 секунды и так по кругу.
При увеличении сопротивления R2, длительность импульсов и пауза между ними будут НЕ пропорционально увеличиваться.
А при уменьшении сопротивления R2, длительность импульсов и пауза между ними будут НЕ пропорционально уменьшаться. Т.е. возможность регулировать отдельно время включения и выключения светодиода. Допустим заменим номинал R2 с 100 кОм на 10 кОм. В итоге светодиод будет гореть 0,304 секунды, гаснуть на 0,152 секунды и так по кругу.
При увеличении сопротивления R1, длина импульса будет увеличиваться, а пауза между импульсами останется прежней. Т.е. возможность регулировать отдельно только время включения светодиода. Допустим заменим номинал R3 с 10 кОм на 100 кОм. В итоге светодиод будет гореть 3,05 секунды, гаснуть на 1,52 секунды и так по кругу.