NE555 схема: универсальные практические проекты

Что из себя представляет микросхема NE555

Микросхема NE555 разработана в 70-е годы прошлого столетия и по настоящее время пользуется огромной популярностью у профессионалов и любителей. Она представляет собой таймер, заключенный в корпус с 8 выводами. Выпускается в исполнении DIP или в различных вариантах для поверхностного монтажа (SMD).

Электрическая схема микросхемы NE555.

Микросхема содержит два компаратора – верхний и нижний. На их входах сформировано опорное напряжение, равное 2/3 и 1/3 питающего напряжения. Делитель образован резисторами сопротивлением 5 кОм. Компараторы управляют RS-триггером. К его выходу подключены буферный усилитель и транзисторный ключ. У каждого компаратора свободен один вход, он служит для подачи внешних управляющих сигналов. Верхний компаратор срабатывает при появлении высокого уровня и переводит выход микросхемы в низкий уровень. Нижний «караулит» снижение напряжения ниже 1/3 VCC и устанавливает на выходе таймера логическую единицу.

Основные характеристики микросхемы NE555

Характеристики таймера у разных производителей могут отличаться в небольших пределах, но принципиальных отклонений нет ни у кого (кроме микросхем неизвестного происхождения, от них можно ждать чего угодно):

  • Напряжение питания стандартно указывается от +5 до +15 В, хотя в даташитах содержатся пределы 4,5…18 В.
  • Выходной ток составляет 200 мА.
  • Выходное напряжение – максимум VCC минус 1,6 В, но не менее 2 В при напряжении питания 5 В.
  • Потребляемый ток при 5 В не более 5 мА, при 15 В – до 13 мА.
  • Погрешность формирования длительности импульса – не более 2,25%.
  • Максимальная рабочая частота – 500 кГц.

Все параметры указаны для температуры окружающей среды +25 °С.

Электрические характеристики

Уровень напряжения на выводе THRES VCC = 15 В 9.4 10 10.6 8.8 10 11.2 В
VCC = 5 В 2.7 3.3 4 2.4 3.3 4.2
Ток(1)  через вывод THRES 30 250 30 250 нA
Уровень напряжения на выводеTRIG VCC = 15 В 4.8 5 5.2 4.5 5 5.6 В
TA = от –55°C до 125°C 3 6
VCC = 5 В 1.45 1.67 1.9 1.1 1.67 2.2
TA = от –55°C до 125°C 1.9
Ток через вывод TRIG  при 0 В на TRIG 0.5 0.9 0.5 2 мкA
Уровень напряжения на выводе RESET 0.3 0.7 1 0.3 0.7 1 В
TA = от  –55°C до 125°C 1.1
Ток через вывод RESET при VCC на RESET 0.1 0.4 0.1 0.4 мA
при 0 В на RESET –0.4 –1 –0.4 –1.5
Переключающий ток на DISCH в закрытом состоянии 20 100 20 100 нA
Переключающее напряжение на DISCH в открытом состоянии VCC = 5 В, IO = 8 мA 0.15 0.4 В
Напряжение на CONT VCC = 15 В 9.6 10 10.4 9 10 11 В
TA = от –55°C до 125°C 9.6 10.4
VCC = 5 В 2.9 3.3 3.8 2.6 3.3 4
TA = от –55°C до 125°C 2.9 3.8
Низкий уровень напряжения на выходе VCC = 15 В, IOL = 10 мA 0.1 0.15 0.1 0.25 В
TA = от –55°C до 125°C 0.2
VCC = 15 В, IOL = 50 мА 0.4 0.5 0.4 0.75
TA = от –55°C до 125°C 1
VCC = 15 В, IOL = 100 мА 2 2.2 2 2.5
TA = от –55°C до 125°C 2.7
VCC = 15 В, IOL = 200 мA 2.5 2.5
VCC = 5 В, IOL = 3.5 мA TA = от –55°C до 125°C 0.35
VCC = 5 В, IOL = 5 мA 0.1 0.2 0.1 0.35
TA = от –55°C до 125°C 0.8
VCC = 5 В, IOL = 8 мA 0.15 0.25 0.15 0.4
Высокий уровень напряжения на выходе VCC = 15 В, IOH = –100 мA 13 13.3 12.75 13.3 В
TA = от –55°C до 125°C 12
VCC = 15 В, IOH = –200 мA 12.5 12.5
VCC = 5 В, IOH = –100 мA 3 3.3 2.75 3.3
TA = от –55°C до 125°C 2
Потребляемый ток Низкий уровень на выходе, без нагрузки VCC = 15 В 10 12 10 15 мA
VCC = 5 В 3 5 3 6
Низкий уровень на выходе, без нагрузки VCC = 15 В 9 10 9 13
VCC = 5 В 2 4 2 5
Советуем к прочтению:   Стабилитрон-характеристики, маркировка, принцип работы

Этот параметр влияет на максимальные значения времязадающих резисторов RA и RB в цепи Рис. 12. Для примера, когда VCC = 5 V R = RA + RB  ≉ 3.4 МОм, и для VCC = 15 В максимальное значение равно 10 мОм.

Эксплуатационные характеристики

Начальная погрешность

интервалов времени(3)

Каждый таймер, моностабильный(4) TA = 25°C 0.5 1.5(1) 1 3 %
Каждый таймер, астабильный(5) 1.5 2.25
Температурный коэффициент временного интервала Каждый таймер, моностабильный(4) TA = MIN to MAX 30 100(1) 50 ppm/
°C
Каждый таймер, астабильный(5) 90 150
Изменение временного интервала от напряжения питания Каждый таймер, моностабильный(4) TA = 25°C 0.05 0.2(1) 0.1 0.5 %/V
Каждый таймер, астабильный(5) 0.15 0.3
Время нарастания выходного импульса CL = 15 пФ,
TA = 25°C
100 200(1) 100 300 нс
Время спада выходного импульса CL = 15 пФ,
TA = 25°C
100 200(1) 100 300 нс

(1) Соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, эти параметры не проходили производственные испытания.

(2) Для условий указанных как Мин. и Макс. , используют соответствующее значение, указанное в рекомендуемых условиях эксплуатации.

(3) Погрешность интервала времени определяется как разность между измеренным значением исредним значением случайной выбор кииз каждого процесса.

(4) Значения указаны для моностабильной схемы со следующими значениями компонентов RA = 2 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

(5) Значения указаны для астабильной схемы со следующими значениями компонентов RA = 1 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

Режимы работы устройства

Микросхема 555 обладает тремя режимами работы:

  1. Моностабильный режим микросхемы 555. Он работает как одноразовый односторонний. Во время функционирования выбрасывается импульс заданной длины как ответ на вход триггера при нажимании кнопки. Выход пребывает в низком напряжении до включения триггера. Отсюда он и получил название ждущий (моностабильный). Такой принцип функционирования сохраняет устройство в бездействии до включения. Режим обеспечивает включение таймеров, переключателей, сенсорных переключателей, делителей частоты и др.
  2. Нестабильный режим является автономной функцией устройства. Он позволяет схеме пребывать в генераторном режиме. Напряжение в выходе изменчиво: то низкое, то высокое. Эта схема применима при надобности задавания устройству толчков прерывистого характера (при недолговременном включении и выключении агрегата). Режим используется при включении ламп на светодиодах, функционирует в логической схеме часов и др.
  3. Бистабильный режим, или же триггер Шмидта. Понятно, что он работает по системе триггера при отсутствии конденсатора и обладает двумя устойчивыми состояниями, высоким и низким. Низкий показатель триггера переходит в высокий. При сбрасывании низкого напряжения система устремляется к низкому состоянию. Эта схема применима в сфере железнодорожного строительства.

Структурная схема NE555

Разнообразие простых схем на NE555

Достоинства и недостатки

Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.

Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом.

Конденсатор
Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство

Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.

Области применения

Сложно найти направления в развитии электроприборов, в которой бы не нашел применение  таймер NE/SE 555. На нем успешно конструируют платы генераторов и реле времени, с возможностью управления интервалом от микросекунд до нескольких часов, используют при создании датчиков освещенности и контроля уровня жидкости, охранной сигнализации и кодовых замков.

Сигнализатор темноты

С устройствами, включающимися или выключающимися при изменении силы светового потока (освещенности), каждый вольно или невольно сталкивается каждый день:

  • на улицах с помощью таких устройств включаются фонари освещения;
  • в подъездах – дежурное освещение лестничных площадок;
  • в квартирах — различные устройства имеющий суточный ритм работы.

Принцип действия устройства, реагирующего на изменение освещенности, основан на том, что при изменении сопротивления фоторезистора, на входе NE555 меняется потенциал. Это влечет изменение напряжения на выходе и включает реле.

37.2

Модуль сигнализации

Сигнализация, собранная с использованием микросхемы 555, использует ее как одновибратор, который, получив сигнал от датчика, генерирует управляющий сигнал включающий сирену. Продолжительность, тональность и громкость звучания регулируется введенными в схему переменными резисторами.

37.3

Метроном

Аналог механического прибора, задающего ритм определенной частоты и используемый музыкантами в процесс обучения и репетиций, имеет электронный аналог, собираемый с использованием таймера 555.

В данном случае микросхема работает в режиме мультивибратора, генерирующего периодические импульсы, которые регулируются  транзисторами Q1 и  Q2, обеспечивающими регулировку частоты импульсов. Непосредственно частота имульсов регулируется потенциометром Р1 . Для получения щелчка, схожего с щелчком механического метронома, в схему добавлен транзистор Q3 .

37.4

Таймер

Пример использования микросхемы по «прямому» назначению – отсчету интервала времени. Работа устройства основана на способности переключать режимы, выдавая сигналы на включение/выключение.

При разряженном конденсаторе потенциал на входе 555 обнулен. В процесс зарядки, требующей определенного времени, «отсчитывается» заданный интервал. После достижения заданного значения зарядки происходит разряд конденсатора, изменение потенциала. Таймер срабатывает на включение или выключение.

37.5

Точный генератор

Используется для регулирования параметров выходных импульсов в различных электронных устройствах. В частности – в высокочастотных преобразователях, входящих в блоки питания LED-лент.

37.6

Расположение и назначение выводов

Микросхема NE555 имеет восемь выходов. В настоящее время встречаются микросхемы в прямоугольных DIP-корпусах, хотя, изредка, можно встретить микросхему в круглом металлическом корпусе. От этого назначение выводов не меняется.

Расположение и нумерация показана на рисунке:

37.7

37.8

Практические схемы на основе таймера 555

NE555 схема является неотъемлемой частью электронных проектов. Будь то простой проект таймера NE555, включающий один 8-битный микроконтроллер и некоторые периферийные устройства, или сложный проект, включающий систему на чипах (SoC). Здесь мы рассмотрим некоторые схемы таймера 555, основанные на ИС.

Детектор движения с таймером NE555

Эта схема основана на пассивном инфракрасном (PIR) датчике, который автоматически включает устройство, когда кто-то приближается к нему. Его можно использовать для обнаружения кражи или проникновения постороннего лица в запретную зону или здание. Он также может включать свет, когда кто-то приближается к месту, где он установлен. Применения этой схемы включают, среди прочего, системы безопасности, освещение в коридорах и ванных комнатах.

Принципиальная схема детектора движения
Принципиальная схема детектора движения

Таймер со звуком

Этот звуковой таймер основан на четырехоперационном усилителе LM324 и таймере NE555. Время задержки может быть установлено от нескольких секунд до 30 минут. Его также можно использовать как чувствительную к звуку охранную сигнализацию. Также представлена ​​односторонняя разводка печатной платы для таймера со звуком и его компонентов.

Принципиальная схема таймера со звуком
Принципиальная схема таймера со звуком

Пайка на печатной плате таймера со звуковым управлением
Пайка на печатной плате таймера со звуковым управлением

Компоновка компонентов печатной платы
Компоновка компонентов печатной платы

Установите схему таймера 555 в моностабильный режим.

Представленная здесь NE555 схема, может действовать либо как простой таймер генерации одиночных импульсов для временных задержек, либо как генератор релаксации, генерирующий стабилизированные формы сигналов с изменяющейся скважностью от 50 до 100%. В этом видео демонстрируется, как настроить схему таймера NE555 в моностабильном режиме. Это позволит светодиоду включаться на определенное время после нажатия кнопки. Время, в течение которого светодиод остается включенным, можно установить другое, изменив сопротивление и емкость в цепи.

Таймер 555 в моностабильном режиме

Источники
  • https://odinelectric.ru/equipment/electronic-components/opisanie-mikroshemy-ne555
  • http://www.MasterVintik.ru/raznoobrazie-prostyx-sxem-na-ne555/
  • https://FB.ru/article/238951/mikroshema-primenenie
  • https://future2day.ru/opisanie-ne555/
  • https://prosvetodiod.ru/informatsiya-ob-osveshhenii/opisanie-i-primenenie-tajmera-555-ne555
  • https://usilitelstabo.ru/ne555-shema.html

Как вам статья?

Павел
Павел
Бакалавр "210400 Радиотехника" – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Написать
Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Записки радиолюбителя