Building 555 Timer IC-põhine stabiilne multivibraator
Ilma väliseid päästikuid kasutamata saab 555 taimeri IC vaheldumisi kahe oleku vahel. Kolm täiendavat välisosa, kaks takistit (R 1 ja R 2 ) ja IC 555-le võib lisada kondensaatori (C), et muuta see stabiilseks multivibraatori ahelaks. Allolev skeem näitab IC 555 kasutamist stabiilse multivibraatorina koos kolme välise osaga.
Kuna kontaktid 6 ja 2 on juba ühendatud, aktiveerub seade automaatselt ja toimib ostsillaatorina, ilma et oleks vaja välist päästikuimpulssi. V CC toiteallika sisendpinge on ühendatud viiguga 8. Kuna ülaltoodud ahelas on väljundklemm 3, siis saab väljundi tõmmata siit. Väline lähtestusviik on vooluringis 4. kontakt ja see kontakt võib taimerit taaskäivitada, kuid tavaliselt ühendatakse viik 4 pistikuga V. CC kui lähtestamisfunktsiooni ei kasutata.
Pinge lävitase kõigub olenevalt kontakti 5 juhtpingest. Seevastu kontakt 5 on sageli maandusega ühendatud kondensaatori kaudu, mis filtreerib välja klemmi välismüra. Maandusklemm on tihvt 1. R 1 , R 2 , ja C moodustavad ajastusahela, mis juhib väljundimpulsi laiust.
Toimimispõhimõte
IC 555 sisemine vooluahel kuvatakse stabiilses režiimis koos R-ga 1 , R 2 ja C on kõik osa RC ajastusahelast.
Flip-flop lähtestatakse esmalt toiteallikaga ühendamisel, mis põhjustab taimeri väljundi lülitumise madalale olekule. Q'-ga ühendamise tulemusena lükatakse tühjendustransistor küllastuspunkti. Transistor võimaldab tühjeneda ajastusahela kondensaatoril C, mis on ühendatud IC 555 kontaktiga 7. Taimeri väljund on nüüd tühine. Päästikupinge on sel juhul ainus kondensaatori pinge. Selle tulemusena, kui kondensaatori pinge langeb alla 1/3 V CC , võrdluspinge, mis aktiveerib komparaatori nr. 2, võrdlusseadme nr väljund. 2 tõuseb tühjenemise ajal kõrgeks. Selle tulemusel seatakse flip-flop, mis annab 3. kontakti taimeri jaoks KÕRGE väljundi.
Selle suure väljundi tõttu lülitatakse transistor VÄLJA. Selle tulemusena läbi takistite R 1 ja R 2 , laeb kondensaator C. Pin 6 on ühendatud ristmikuga, kus kondensaator ja takisti kohtuvad, seetõttu on kondensaatori pinge nüüd võrdne lävipingega. Kondensaatori laadimisel tõuseb selle pinge eksponentsiaalselt V suunas CC ; kui see jõuab 2/3 V CC , läviväärtuse võrdluspinge (võrdlusseade 1), selle väljundi piigid.
Flip-flop on seega RESET. Taimeri väljund väheneb väärtusele LOW. See madal väljund taaskäivitab transistori, mis annab kondensaatorile tühjendustee. Selle tulemusena takisti R 2 võimaldab kondensaatoril C tühjeneda. Seega tsükkel jätkub.
Selle tulemusena on kondensaatori laadimise ajal väljundpinge 3 kontaktis kõrge ja pinge kondensaatori ümber suureneb agressiivselt. Sarnaselt sellele on viigu 3 väljundpinge madal ja kondensaatori tühjenemisel langeb selle pinge eksponentsiaalselt. Väljundlainekuju näeb välja nagu ristkülikukujuliste impulsside jada.
Kondensaatori pinge ja väljundpinge lainekujud
Selle tulemusena R 1 + R 2 tähistab kogutakistust laadimiskanalis ja C tähistab laadimisaja konstanti. Ainult siis, kui kondensaator läbib takistit R 2 tühjenemise ajal tühjendab. R 2 C on sellest tulenevalt tühjenemise ajakonstant.
Töötsükkel
Vastupanu R 1 ja R 2 mõjutavad nii laadimist kui ka tühjenemise ajakonstante. Ajakonstandi kõikumine on tavaliselt suurem kui tühjenemise ajakonstant. HIGH väljund jätkub pikema aja jooksul kui väljund LOW ja väljundi lainekuju ei ole sümmeetriline, nii et kui T on ühe tsükli kestus ja TON on aeg suurema väljundi saavutamiseks, siis töötsükkel on antud :
Seega on töötsükkel protsentides järgmine:
Kus T on laadimis- ja tühjendusaegade summa, T PEAL ja T VÄLJAS , annab järgmine võrrand T väärtuse PEAL või laadimisaeg T C :
Tühjendusaeg T D , mida sageli tuntakse kui T VÄLJAS , annab:
Järelikult on ühe tsükli T kestuse valem:
Asendades töötsükli % valemis:
Sagedus määratakse:
Rakendus – ruutlainete genereerimine
Stabiilse multivibraatori töötsükkel on tavaliselt suurem kui 50%. Kui töötsükkel on täpselt 50%, tekitab stabiilne multivibraator väljundina ruutlaine. Nagu eelnevalt mainitud, on stabiilse multivibraatorina toimiva IC 555 puhul raske saavutada 50% või midagi madalamat töötsükleid. Ringlus peab läbima mõned muudatused.
Lisatakse kaks dioodi, üks paralleelselt takistiga R 2 ja teine järjestikku takistiga R 2 kondensaatoriga ühendatud katoodiga. Takistite vahetamisega R 1 ja R 2 , on võimalik luua töötsükkel vahemikus 5% kuni 95%. Ruutlainete väljundi loomise vooluringi saab konfigureerida järgmiselt:
Selles vooluringis laeb kondensaator voolu R kaudu ülekandmisel 1 , D 1 ja R 2 laadimise ajal. See tühjeneb D kaudu 2 ja R 2 tühjenemisel.
Laadimisaja konstant, T PEAL = T C , võib arvutada järgmiselt:
Ja nii saate tühjendusaja konstanti T VÄLJAS = T D :
Järelikult määratakse töötsükkel D:
Tehes R 1 ja R 2 võrdne väärtus annab 50% töötsükliga ruutlaine.
Töötsükkel alla 50% saavutatakse, kui R 1 takistus on väiksem kui R 2 kui tavaliselt R 1 ja R 2 võib selle saavutamiseks asendada potentsiomeetritega. Ilma dioode kasutamata saab stabiilse multivibraatori abil ehitada teise ruutlaine generaatori ahela. R 2 on ühendatud kontaktide 3 ja 2 või väljundklemmi ja päästikklemmi vahele. Allpool on vooluringi skeem:
Nii laadimis- kui ka tühjendusprotsess selles vooluringis toimub ainult takisti R kaudu 2 . Takisti R laadimise ajal ei tohi kondensaator kokku puutuda välisühendustega 1 , mille väärtus peaks olema kõrge. Lisaks tagab see kondensaatori täieliku laadimise (V CC ).
Rakendus – impulsi asendi variatsioonid
Kaks 555 taimeri IC-d, millest üks töötab stabiilses režiimis ja vastupidi monostabiilses režiimis, pakuvad impulsi positsiooni modulatsiooni. Esiteks on IC 555 stabiilses režiimis, modulatsioonisignaal rakendub viigule 5 ja IC 555 tekitab väljundina impulsi laiusega moduleeritud laine. Järgmise IC 555 käivitav sisend, mis töötab monostabiilses režiimis, võtab selle PWM-signaali vastu. Teise IC 555 väljundimpulsside asukoht sõltub PWM-signaalist, mis sõltub taas moduleerivast signaalist.
Allpool on toodud kahte 555 taimeri integraallülitust kasutava impulsspositsiooni modulaatori vooluahela konfiguratsioon.
Juhtpinget, mis määrab esimese IC 555 minimaalse pinge või lävitaseme, reguleeritakse UTL (Upper Threshold Level) loomiseks.
Kui lävipinge muutub rakendatava moduleeriva signaali suhtes, muutuvad ka impulsi laius ja viivitus. Kui see PWM-signaal rakendatakse teise IC käivitamiseks, muutub ainult väljundimpulsi asukoht, selle amplituud ega laius ei muutu.
Järeldus
555 Timer IC-d võivad koos lisakomponentidega toimida vabalt töötava ostsillaatori või stabiilse multivibraatorina. Stabiilses režiimis olevaid 555 taimeri IC-sid kasutatakse paljudes rakendustes, alates impulssjada genereerimisest, modulatsioonist ja ruutlaine genereerimisest.