555 Моностабильный мультивибратор

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Одна батарея 9 В
• Зажим для батареи (каталог Radio Shack № 270-325)
• Зажимы для мини-крючков (припаяны к зажиму для аккумулятора, каталог Radio Shack № 270-372)
• Часы с секундной стрелкой / дисплеем или секундомер.
• Провод длиной от 3,8 до 5 мм (от 11/2 до 2 дюймов), сложенный пополам (на рисунке показан красным проводом).
• ИС таймера U1 - 555 (каталог Radio Shack № 276-1723)
• D1 - Красный светодиод (каталог Radio Shack № 276-041 или аналог)
• D2 - зеленый светодиод (каталог Radio Shack № 276-022 или аналог)
• R1, R2 - резисторы 1 кОм 1/4 Вт
• Rt - резистор 27 кОм 1/4 Вт
• Rt - резистор 270 кОм 1/4 Вт
• C1, C2 - конденсатор 0,1 мкФ (каталог Radio Shack 272-1069 или аналог)
• Конденсатор Ct - 10 мкФ (каталог Radio Shack 272-1025 или аналог)
• Конденсатор Ct - 100 мкФ (каталог Radio Shack 272-1028 или аналог)

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 13:«Электрические поля и емкость»

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 13:«Конденсаторы и вычисления»

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 16:«Расчеты напряжения и тока»

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 16:«Решение для неизвестного времени»

Уроки электрических цепей , Том 4, глава 10:«Моностабильные мультивибраторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Узнайте, как работает моностабильный мультивибратор.
• Изучите практическое применение постоянной времени RC.
• Как использовать таймер 555 в качестве моностабильного мультивибратора

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Это одна из самых простых схем 555. Эта схема является частью таблицы данных микросхем, вместе с математическими расчетами, необходимыми для проектирования в соответствии со спецификацией, и является одной из причин, по которой 555 называют таймером.

Зеленый светодиод, показанный на иллюстрации, загорается, когда на выходе 555 высокий уровень (т. Е. Переключен на Vcc), а красный светодиод загорается, когда на выходе 555 низкий уровень (переключено на землю).

Этот конкретный моностабильный мультивибратор (также известный как моностабильный или таймер) не является перезапускаемым типом.

Это означает, что после срабатывания он будет игнорировать дальнейшие входные данные в течение временного цикла, за одним исключением, которое будет обсуждаться в следующем абзаце.

Таймер запускается, когда входной сигнал становится низким или переключается на уровень земли, а выход становится высоким.

В этом можно убедиться, подсоединив красный провод, показанный на рисунке, между землей и точкой B, отсоединив его и снова подключив.

Это недопустимое условие, чтобы входной сигнал оставался низким в течение истечения тайм-аута этой конструкции.

По этой причине были добавлены R3 и C1, чтобы создать формирователь сигнала, который разрешит запуск только фронта и предотвратит недопустимый ввод.

В этом можно убедиться, подсоединив красный провод между массой и точкой А.

Таймер запустится, когда провод вставлен в макетную плату между этими двумя точками, и проигнорирует дальнейшие контакты.

Если вы заставляете вход таймера оставаться на низком уровне по истечении тайм-аута, выход будет оставаться на высоком уровне, даже если таймер закончил работу. Как только это заземление будет удалено, таймер опустится до минимума.

Rt и Ct были выбраны в течение 3 секунд. Вы можете убедиться в этом с помощью часов, трех секунд достаточно, чтобы мы, медленные люди, могли это измерить.

Попробуйте поменять местами Rt и Ct с резистором 27 КО и конденсаторами 100 мкФ. Поскольку ответ на формулу тот же, не должно быть никакой разницы в том, как она действует.

Затем попробуйте заменить Rt резистором 270 КО, поскольку постоянная времени RC теперь в 10 раз больше, вы должны приблизиться к 30 секундам.

Допуск резистора и конденсатора, вероятно, составляет 5% и 20% соответственно, поэтому вычисленное время, которое вы измеряете, может варьироваться до 25%, хотя обычно оно будет намного ближе.

Еще одна приятная особенность модели 555 - ее невосприимчивость к напряжению питания.

Если вы заменили батарею 9 В на батарею 6 или 12, вы должны получить идентичные результаты, хотя яркость светодиода изменится.

C2 на самом деле не нужен. В микросхеме 555 эта опция предусмотрена на тот случай, если таймер используется в среде, где линия электропитания зашумлена.

Вы можете удалить его и не заметить разницы. Модель 555 сама по себе является источником шума, так как транзисторы по обе стороны от выхода в течение очень короткого периода времени проводят ток, создавая скачок напряжения (измеряемый в наносекундах) от источника питания.

ТЕОРИЯ ДЕЙСТВИЯ

Глядя на показанную функциональную схему, вы можете увидеть, что вывод 7 - это транзистор, идущий на землю.

Этот транзистор представляет собой просто переключатель, который обычно работает до тех пор, пока на контакте 2 (который подключен через компаратор C1, который питает внутренний триггер) не будет низкий уровень, позволяющий конденсатору Ct начать заряжаться.

Контакт 7 остается выключенным, пока напряжение на Ct не достигнет 2/3 напряжения источника питания, после чего таймер истечет и транзистор на контакте 7 снова не включится, что является нормальным состоянием для этой схемы.

На приведенном ниже рисунке показана последовательность переключения:красный означает более высокое напряжение, а зеленый - заземление (0 вольт), а спектр находится между ними, поскольку это, по сути, аналоговая схема.

На этом графике показана кривая заряда через Ct.

На рисунке 1 показаны начальная и конечная точки для этой схемы, где она ожидает запуска цикла синхронизации.

В этот момент транзистор с выводом 7 включен, сохраняя конденсатор Ct разряженным.

На рисунке 2 показано, что происходит, когда 555 получает триггер, запускающий последовательность.

Ct не успел накопить напряжение, но зарядка началась.

На рисунке 3 показана зарядка конденсатора, в это время схема находится в стабильной конфигурации, а выходная мощность высока.

На рисунке 4 показана схема в процессе выключения при достижении тайм-аута.

Конденсатор заряжен до 67%, верхнего предела схемы 555, в результате чего его внутренний триггер переключает состояния.

Как показано, транзистор еще не переключился, и при этом произойдет разряд Ct.

На рисунке 5 показана схема после того, как она успокоилась, которая в основном аналогична изображенной на рисунке 1.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Цепи таймера