555 Projetos de temporizador integrado

O caminho para o rádio amador começa, em regra, com uma tentativa de montar circuitos simples. Se imediatamente após a montagem, o circuito começa a mostrar sinais de vida - piscando, apitando, clicando ou falando, então o caminho para o rádio amador está quase aberto. Quanto a “falar”, provavelmente, não funcionará imediatamente, para isso você terá que ler muitos livros, soldar e configurar vários circuitos, talvez gravar um monte grande ou pequeno de peças (de preferência uma pequena).

Mas flashers e tweeters são obtidos de quase todos ao mesmo tempo. E um elemento melhor que temporizador integrado NE555 encontrar para essas experiências, simplesmente não terá sucesso. Primeiro, vejamos os circuitos do gerador, mas antes disso, vejamos a documentação proprietária - DATA SHEET. Antes de tudo, preste atenção ao contorno gráfico do cronômetro, mostrado na Figura 1.

E a figura 2 mostra a imagem de um timer do diretório doméstico. Aqui é dado simplesmente pela possibilidade de comparar as designações de sinal para eles e os nossos; além disso, o “nosso” diagrama funcional é mostrado em mais detalhes e com clareza.

A seguir, são apresentados mais dois desenhos de uma folha de dados. Bem, apenas como uma recomendação de um fabricante.

Figura 1

Figura 2

555 Single Vibrator

A Figura 3 mostra um único circuito vibrador. Não, isso não é metade do multivibrador, embora ele próprio não possa gerar oscilações. Ele precisa de ajuda externa, até um pouco.

Figura 3. Diagrama de vibrador único

A lógica da ação de tiro único é bastante simples. Um pulso de baixo nível e curto prazo é aplicado para acionar a entrada 2, como mostrado na figura. Como resultado, a saída 3 produz um pulso retangular de duração ΔT = 1,1 * R * C. Se substituirmos R em ohms na fórmula e C em farads, o tempo T terminará em segundos. Assim, com quilo-ohms e microfarads, o resultado será em milissegundos.

E a Figura 4 mostra como formar um pulso de disparo usando um botão mecânico simples, embora possa muito bem ser um elemento semicondutor - um microcircuito ou um transistor.

Figura 4

Em geral, um tiro (às vezes chamado de tiro único, e os bravos militares tinham a palavra kipp relay em uso) funciona da seguinte maneira. Quando um botão é pressionado, um pulso de nível baixo no pino 2 faz com que a saída do timer 3 defina um nível alto. Por uma boa razão, esse sinal (pino 2) nos diretórios domésticos é chamado de gatilho.

O transistor conectado ao terminal 7 (DISCHARGE) está fechado neste estado. Portanto, nada impede o carregamento do capacitor de ajuste de tempo C. Durante o relé kipp, é claro, não havia 555, tudo era feito em lâmpadas, na melhor das hipóteses em transistores discretos, mas o algoritmo de operação era o mesmo.

Enquanto o capacitor está carregando, uma tensão de alto nível é mantida na saída. Se, nesse momento, um pulso adicional for aplicado à entrada 2, o estado da saída não será alterado, a duração do pulso de saída não poderá ser reduzida ou aumentada dessa maneira, e o disparo único não será reiniciado.

Outra coisa é se você aplicar um pulso de redefinição (nível baixo) a 4 pinos. A saída 3 exibirá imediatamente um nível baixo. O sinal de "reset" tem a maior prioridade e, portanto, pode ser dado a qualquer momento.

À medida que a carga aumenta, a tensão no capacitor aumenta e, no final, atinge o nível de 2 / 3U. Conforme descrito em um artigo anterior, esse é o nível de resposta, o limite, do comparador superior, que leva a uma redefinição do timer, que é o fim do pulso de saída.

No pino 3, um nível baixo aparece e, no mesmo momento, o transistor VT3 é aberto, descarregando o capacitor C. Isso completa a formação do pulso.Se após o final do pulso de saída, mas não antes, acionar outro pulso de disparo, a saída será formada como o primeiro.

Obviamente, para operação normal de um tiro único, o pulso de disparo deve ser menor que o pulso gerado na saída.

A Figura 5 mostra uma programação de vibrador único.

Figura 5. Programação de vibrador único

Como posso usar um único vibrador?

Ou, como o gato Matroskin costumava dizer: "Qual será a utilidade deste one-shot?" Pode-se responder que é grande o suficiente. O fato é que o intervalo de tempo que pode ser obtido com essa captura única pode atingir não apenas alguns milissegundos, mas também várias horas. Tudo depende dos parâmetros da cadeia RC de temporização.

Aqui está você, solução quase pronta para iluminar um longo corredor. Basta suplementar o temporizador com um relé executivo ou um circuito tiristor simples e colocar alguns botões nas extremidades do corredor! Ele apertou o botão, o corredor passou e não havia necessidade de se preocupar em desligar a lâmpada. Tudo acontecerá automaticamente no final do atraso. Bem, isso é apenas informação para consideração. É claro que a iluminação em um longo corredor não é a única opção para o uso de um único vibrador.

Como verificar 555?

A maneira mais simples é soldar um circuito simples; para isso, quase não há necessidade de peças articuladas, exceto o único resistor variável e LED para indicar o status da saída.

O microcircuito deve conectar os pinos 2 e 6 e aplicar tensão a eles, alterados por um resistor variável. Você pode conectar um voltímetro ou LED à saída do timer, é claro, com um resistor limitador.

Mas você não pode soldar nada, além disso, realizar experimentos mesmo com a "presença de ausência" do microcircuito real. Estudos semelhantes podem ser feitos usando o simulador de programa Multisim. Obviamente, esse estudo é muito primitivo, mas, no entanto, permite que você se familiarize com a lógica do cronômetro 555. Os resultados do "trabalho de laboratório" são mostrados nas Figuras 6, 7 e 8.

Figura 6

Nesta figura, você pode ver que a tensão de entrada é regulada por um resistor variável R1. Perto dele, você pode considerar a inscrição "Key = A", que diz que o valor do resistor pode ser alterado pressionando a tecla A. O passo mínimo de ajuste é de 1%, apenas entristece que a regulação seja possível apenas no sentido de aumentar a resistência, e a redução é possível apenas com o "mouse" "

Nesta figura, o resistor é "retirado" até o "terra", a tensão em seu motor é próxima de zero (para maior clareza, é medido com um multímetro). Com esta posição do motor, a saída do temporizador é alta, portanto o transistor de saída é fechado e o LED1 não acende, como indicam suas setas brancas.

A figura a seguir mostra que a tensão aumentou ligeiramente.

Figura 7

Mas o aumento ocorreu não apenas assim, mas em conformidade com certos limites e, a saber, os limites para a operação dos comparadores. O fato é que 1/3 e 2/3, expressos em porcentagens decimais, serão 33,33 ... e 66,66 ... respectivamente. É em porcentagem que a parte de entrada do resistor variável no programa Multisim é mostrada. Com uma tensão de alimentação de 12V, isso resultará em 4 e 8 volts, o que é conveniente o suficiente para a pesquisa.

Portanto, a Figura 6 mostra que o resistor é introduzido a 65% e a tensão nele é de 7,8V, que é um pouco menor que os 8 volts calculados. Nesse caso, o LED de saída está apagado, ou seja, a saída do temporizador ainda está alta.

Figura 8

Um pequeno aumento adicional na tensão nas entradas 2 e 6, em apenas 1% (o programa não torna isso possível), leva à ignição do LED1, conforme mostrado na Figura 8, - as setas próximas ao LED ficaram vermelhas. Esse comportamento do circuito sugere que o simulador Multisim funciona com bastante precisão.

Se você continuar aumentando a tensão nos pinos 2 e 6, nenhuma alteração ocorrerá na saída do temporizador.

555 Geradores de temporizador

A faixa de frequência gerada pelo temporizador é bastante ampla: desde a frequência mais baixa, cujo período pode chegar a várias horas, até frequências de várias dezenas de quilohertz. Tudo depende dos elementos da cadeia de tempo.

Se uma forma de onda estritamente retangular não for necessária, uma frequência de até vários megahertz pode ser gerada. Às vezes isso é bastante aceitável - a forma não é importante, mas existem impulsos. Na maioria das vezes, essa negligência sobre a forma dos pulsos é permitida na tecnologia digital. Por exemplo, um contador de pulsos responde a uma borda ascendente ou pulso descendente. Concorde, neste caso, a "quadratura" do pulso não importa.

Gerador de pulso de onda quadrada

Uma das possíveis variantes de um gerador de pulsos em forma de meandro é mostrada na Figura 9.

Figura 9. Esquema de geradores de pulso em forma de meandro

Os diagramas de tempo do gerador são mostrados na Figura 10.

Figura 10. Diagramas de tempo do gerador

O gráfico superior ilustra o sinal de saída (pino 3) do timer. E o gráfico inferior mostra como a tensão no capacitor de ajuste de tempo muda.

Tudo acontece exatamente como já foi considerado no circuito de vibrador único mostrado na Figura 3, mas não usa um único pulso de gatilho no pino 2.

O fato é que, quando o circuito no capacitor C1 é ligado, a tensão é zero, é isso que colocará a saída do temporizador em um estado de alto nível, como mostra a Figura 10. O capacitor C1 começa a carregar através do resistor R1.

A tensão no capacitor aumenta exponencialmente até atingir o limiar superior 2/3 * U. Como resultado, o temporizador muda para o estado zero, portanto, o capacitor C1 começa a descarregar para o limiar mais baixo da operação 1/3 * U. Ao atingir esse limite, um nível alto é definido na saída do temporizador e tudo começa novamente. Um novo período de oscilação está se formando.

Aqui você deve prestar atenção ao fato de que o capacitor C1 é carregado e descarregado através do mesmo resistor R1. Portanto, os tempos de carga e descarga são iguais e, portanto, o formato das oscilações na saída de um gerador desse tipo está próximo do meandro.

A frequência de oscilação desse gerador é descrita por uma fórmula muito complexa f = 0,722 / (R1 * C1). Se a resistência do resistor R1 nos cálculos for indicada em Ohms, e a capacitância do capacitor for C1 em Farads, a frequência estará em Hertz. Se, nesta fórmula, a resistência for expressa em quilo-ohms (KOhm) e a capacitância do capacitor em microfarads (μF), o resultado será em kilohertz (KHz). Para obter um oscilador com uma frequência ajustável, basta substituir o resistor R1 por uma variável.

Gerador de pulso de ciclo variável

O meandro, é claro, é bom, mas às vezes surgem situações que requerem regulação do ciclo de trabalho dos pulsos. É assim que é realizada a regulação da velocidade dos motores CC (reguladores PWM), que estão com um ímã permanente.

Os pulsos de onda quadrada são chamados de meandros, nos quais o tempo de pulso (nível alto t1) é igual ao tempo de pausa (nível baixo t2). Tal nome na eletrônica veio da arquitetura, onde um meandro é chamado de desenho de alvenaria. O tempo total de pulso e pausa é chamado de período de pulso (T = t1 + t2).

Dever e Ciclo de Dever

A razão do período de pulso para sua duração S = T / t1 é chamada de ciclo de serviço. Este valor é adimensional. No meandro, esse indicador é 2, pois t1 = t2 = 0,5 * T. Na literatura inglesa, em vez do ciclo de trabalho, o valor recíproco é frequentemente usado, - ciclo de trabalho (Eng. Ciclo de trabalho) D = 1 / S, expresso como porcentagem.

Se você melhorar um pouco o gerador mostrado na Figura 9, poderá obter um gerador com ciclo de serviço ajustável. Um diagrama desse gerador é mostrado na Figura 11.

Figura 11.

Neste esquema, a carga do capacitor C1 ocorre através do circuito R1, RP1, VD1.Quando a tensão no capacitor atinge o limite superior de 2/3 * U, o temporizador muda para o nível baixo e o capacitor C1 é descarregado através do circuito VD2, RP1, R1 até que a tensão no capacitor caia para o limite inferior de 1/3 * U, depois pelo qual o ciclo se repete.

Mudar a posição do motor RP1 permite ajustar a duração da carga e descarga: se a duração da carga aumentar, o tempo de descarga diminui. Nesse caso, o período de repetição do pulso permanece inalterado, apenas o ciclo de trabalho ou ciclo de trabalho muda. Bem, é mais conveniente para qualquer um.

Com base no timer 555, você pode projetar não apenas geradores, mas também muitos dispositivos mais úteis, os quais serão discutidos no próximo artigo. A propósito, existem programas - calculadoras para calcular a frequência de geradores no temporizador 555, e no programa - o simulador Multisim existe uma guia especial para esses fins.

Boris Aladyshkin, https://ptv.electricianexp.com

Continuação do artigo: Temporizador integrado 555. Viajando pela folha de dados