Микросхема таймер 555

Таймер 555 – одна из популярных микросхем в электронном мире в течение больше, чем 50 лет. Микросхема позволяет формировать одиночный импульс или серию повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками.

На основе таймера 555 можно создавать самые необычные устройства своими руками, начиная от простейшей, которая управляет миганием лампочки до многоступенчатой охранной сигнализации. И всё это без микроконтроллера и программирования.

Где используется микросхема таймер 555

Микросхема позволяет собрать световую и звуковую сигнализацию, измеритель освещенности, преобразователь напряжения, кодовый замок и другие полезные устройства своими руками. Для старта советуем использовать наши уроки с таймером 555.

Хотите попробовать собрать устройства на таймере 555, но не знаете, с чего начать? Обратите внимания на наш электронный конструктор Омка, в котором микросхема 555 является одним из ключевых компонент.

История создания

Свою историю таймер 555 начинает в 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему NE555 под названием «Интегральный таймер».

Изначально микросхема выпускалась в двух типах корпусов: пластиковом и круглом металлическом. Сейчас в продаже микросхемы в металлическом корпусе уже не существует – есть только пластиковые.

Таймер 555 стал уникальной «таймерной» микросхемой, доступной простым потребителям, который позволял собирать миниатюрные и недорогие устройства за счет плотной компоновки элементов в кристалле микросхемы. Впоследствии ее стали копировать другие производители из разных стран мира: Texas Instruments, STMicroelectronics, Diodes Inc и другие. В СССР выпускали свою версию таймера – КР1006ВИ1.

Из чего состоит микросхема?

Внутри кристалла микросхема содержит около 20 транзисторов, 15 резисторов, 2 диода. Состав и количество элементов могут несущественно меняться в зависимости от производителя.

Принцип работы микросхемы Таймер 555

Условно микросхема NE555 состоит из шести функциональных блоков:

• делитель напряжения (1);
• два компаратора (2 и 3);
• RS-триггер (4);
• инвертирующий усилитель мощности (5);
• транзистор с открытым коллектором на выходе (6).

На входе расположен резистивный делитель напряжения (1), который формирует два опорных напряжения для компараторов (2 и 3). Выходные контакты компараторов поступают на RS-триггер (4) с внешним выводом для сброса, а затем на усилитель мощности (5). Последним узлом является транзистор с открытым коллектором (6), который может выполнять несколько функций, в зависимости от поставленной задачи.

Маркировка и обозначение микросхемы

Микросхема NE555 и её аналоги выпускаются в восьмивыводном корпусе типа DIP-8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное.

Схемы подключения Таймер 555

Таймер 555 поддерживает три основных режима работы:

• моностабильный режим (одновибратор);
• автоколебательный режим (мультивибратор);
• бистабильный режим (триггер Шмитта ).

Для расчетов временных задержек по таймеру необходимо выполнять математические расчеты RC-цепочки. Советуем использовать программу 555 (в папке Documents), которая посчитает номинал все компонентов за вас.

Моностабильный режим (одновибратор)

Режим подойдет для включения таймера на фиксированный интервал времени. Например, включения света на заданный интервал времени при срабатывании датчика движения.

Стабильное состояние таймера – выключен, т.е. на ножке «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.

Пример работы

Рассмотрим моностабильный режим на простом примере. Подключим к выходу «OUT» светодиод LED1 через токоограничительный резистор R2. А для запуска таймера подключим тактовую кнопку SW1 к пину «TRIG»

Дано:
R1 = 10 кОм = 10000 Ом.
С1 = 220 мкФ = 220 * 0,000001 Ф = 0,00022 Ф.

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

Алгоритм

• В штатном режиме светодиод LED1 не горит.
• При клике на кнопку SW1, сигнал на пине «TRIG» запускает таймер, на выходе «OUT» появляется логическая единица и соответственно светодиод LED1 загорается.
• Через 2,2 секуны таймер выключается и светодиод LED1 гаснет, ожидая следующего клика по кнопке SW1.

Автоколебательный режим (мультивибратор)

Режим мультивибратора позволяет мигать светодиодами, управлять скоростью моторов и генерировать звуки. Микросхема выдаёт последовательность прямоугольных импульсов на выходе «OUT», параметры которых определяются RC цепочкой из конденсатора C1 и двух резисторов R1 и R2.

• 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:

Пример работы

Рассмотрим автоколебательный режим на примере. Подключим к выходу «OUT» светодиод LED1 через токоограничительный резистор R3.

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.

Алгоритм

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.

Бистабильный режим (триггер Шмитта)

Последний – бистабильный режим или триггер Шмитта. Режим подойдет для просто включения и выключения устройств по клику на кнопки. В нём нет никаких временных интервалов, т.е. RC-цепочка не понадобится.

Пример работы

Рассмотрим бистабильный режим на примере. Подключим к выходу «OUT» светодиод LED1 через токоограничительный резистор R3. А для управления лампочкой подключим две кнопки SW1 и SW2 к выводам «TRIG» и «RESET».

Алгоритм

• В штатном режиме светодиод LED1 не горит.
• При клике на кнопку SW1, сигнал на пине «TRIG» запускает таймер, на выходе «OUT» появляется логическая единица и светодиод LED1 загорается.
• При клике на кнопку SW2, сигнал «RESET» сбрасывает таймер, на выходе «OUT» возникает логический ноль и соответственно светодиод LED1 гаснет.

Характеристики:

• Модель: интегральный таймер 555
• Напряжение питания: 4,5 – 16 В
• Максимальный ток потребления: до 12 мА
• Максимальный ток выхода: до 200 мА
• Максимальная рабочая частота: до 500 кГц
• Корпус: DIP-8, SOP-8
• Температура работы: от 0 до 70 °C
• Температура хранения: −65 до 150°C

Ресурсы:

• Datasheet на таймер 555 – lm555  se555  ts555  KP1006VI1
• Программа для расчёта обвязки компонентов – ne555-soft