Сборка моностабильного мультивибратора на 555: пошаговое руководство

Сборка моностабильного мультивибратора на 555

Это руководство для начинающих проведёт вас через простейшую схему на таймере 555 — моностабильный мультивибратор. Вы узнаете, как внутренний триггер 555 управляет одиночным выходным импульсом, как рассчитать временной интервал и почему дизайн не зависит от вариаций напряжения питания.

Детали и материалы

• 1× батарея 9В
• Клипса для батареи (Radio Shack #270‑325)
• Мини-крокодилы (припаянные к клипсе, Radio Shack #270‑372)
• Секундомер или часы с секундной стрелкой
• Провод 11/2″‑to‑2″ (3.8 мм до 5 мм), сложенный пополам (красный провод на иллюстрации)
• U1 – таймер 555 (Radio Shack #276‑1723)
• D1 – Красный светодиод (Radio Shack #276‑041 или аналогичный)
• D2 – Зелёный светодиод (Radio Shack #276‑022 или аналогичный)
• R1, R2 – 1 кОм, ¼Вт резисторы
• Rt1 – 27 кОм, ¼Вт резистор
• Rt2 – 270 кОм, ¼Вт резистор
• C1, C2 – 0.1 мкФ конденсаторы (Radio Shack #272‑1069 или аналогичные)
• Ct – 10 мкФ конденсатор (Radio Shack #272‑1025 или аналогичный)
• Ct – 100 мкФ конденсатор (Radio Shack #272‑1028 или аналогичный)

Перекрёстные ссылки

• Lessons In Electric Circuits, Т. 1, гл. 13: «Электрические поля и ёмкость»
• Lessons In Electric Circuits, Т. 1, гл. 13: «Конденсаторы и исчисление»
• Lessons In Electric Circuits, Т. 1, гл. 16: «Расчёты напряжения и тока»
• Lessons In Electric Circuits, Т. 1, гл. 16: «Решение для неизвестного времени»
• Lessons In Electric Circuits, Т. 4, гл. 10: «Моностабильные мультивибраторы»

Цели обучения

• Понять работу моностабильного мультивибратора.
• Применить концепцию RC-временной постоянной в практической схеме.
• Настроить таймер 555 как неретриггерируемый моностабильный мультивибратор.

Схема

Иллюстрация

Инструкции

555 часто называют «таймерной» микросхемой именно из-за таких схем. В моностабильном режиме одиночный низкоуровневый запускающий импульс заставляет выход перейти в высокое состояние на фиксированную длительность, определяемую внешним резистором и конденсатором.

Зелёный светодиод горит, когда выход 555 высокий, красный — когда низкий. Эта визуальная подсказка помогает проверить временное поведение.

Поскольку схема неретриггерируемая, любые дополнительные запускающие импульсы во время временного интервала игнорируются — за исключением кратковременного=edge-only условия, адресуемого резистором и конденсатором формирования сигнала (Rt и C1).

Для запуска таймера соедините запускающий вход (вывод 2) с землёй. Выход поднимается, и таймирующий конденсатор (Ct) начинает заряжаться через Rt. Как только Ct достигает 2/3 V_CC, внутренний триггер переключается, подтягивая вывод 7 к высокому уровню для разряда Ct и возврата выхода в низкое состояние.

Для 3-секундного импульса выберите Rt = 27 кОм и Ct = 10 мкФ. Замените эти значения на Rt = 270 кОм и Ct = 100 мкФ для примерно 30 секунд. Обратите внимание, что вариации допусков (5% для резисторов, 20% для конденсаторов) могут влиять на измеренное время до 25%.

Работа 555 в значительной степени независима от напряжения питания. Замена батареи 9 В на 6 В или 12 В не изменит ширину импульса, хотя яркость светодиодов может варьироваться.

C2 опционален и в основном экранирует схему от шумов линии питания. В чистой среде его можно опустить без заметного эффекта.

Теория работы

Вывод 7 — транзистор, который обычно проводит, удерживая Ct разряженным. Когда вывод 2 притягивается к нулю, внутренние компараторы разрешают Ct заряжаться через Rt. Когда Ct достигает 2/3 V_CC, триггер 555 меняет состояние, отключая транзистор и позволяя Ct разрядиться. Последовательность переключений визуализируется на сопроводительных волновых формах.

Связанные рабочие листы

• Timer Circuits