Jednym z głównych zadań mikrokontrolerów jest sterowanie stosunkowo prostymi urządzeniami i systemami, co oczywiście wymaga odpytywania czujników i wydawania sygnałów sterujących do elementów wykonawczych. Często dostępne porty mikrokontrolera do takich celów mogą nie być wystarczające. Jednym ze sposobów na zwiększenie liczby podłączonych urządzeń zewnętrznych jest rejestr przesuwny SN74HC595N. Ten chip został zakupiony na Ru.aliexpress.com za 0,6 USD za partię 10 sztuk.
Pozwala na wykorzystanie trzech portów mikrokontrolera do sterowania 8 wyjściami, co ważne, rejestr ten umożliwia kaskadowanie, uzyskując w ten sposób 16 lub więcej wyjść cyfrowych sterowanych tymi samymi trzema portami mikrokontrolera. Strukturalnie jest to chip w obudowie DIP-16
Mikroukład ma 16 styków, które mają następujące przeznaczenie: zasilanie Vcc i GND +5V oraz wspólna magistrala. DS - wejście danych, SHcp - wejście synchronizacji zapisu stanu DS do pamięci rejestrów, STcp - sygnał sterujący, na niskim poziomie którego dane z pamięci rejestrów wchodzą na wyjścia informacyjne Q0-Q7, Q7' - wyjście danych przejście do kolejnego rejestru (wymagane przy współpracy kilku rejestrów), - sterowanie włączaniem/wyłączaniem wyjść Q0-Q7, - kasowanie rejestru.
Dla przykładu możesz wziąć kod od producentów platformy sprzętowej Arduino, ilustrujący działanie tego rejestru. Ten program sekwencyjnie wyprowadza liczbę binarną od 00000000 do 11111111 na wyjściach Q0-Q7.W przykładzie jest podłączonych tylko pięć diod LED, ale ogólnie jasne jest, że ten program to tylko licznik od 0 do 255.
Wideo
Dzięki temu mamy prosty i tani sposób na zwiększenie ich ilości, jednak musimy za to zapłacić ich mniejszą szybkością. Jednak w przypadku urządzeń wyjściowych informacji, takich jak siedmiosegmentowe wskaźniki i liniowe wagi LED, nie jest to bardzo krytyczne, ponieważ prędkość wyprowadzania informacji będzie nadal wyższa niż prędkość percepcji przez ludzkie zmysły ...
Dzień dobry drodzy radioamatorzy!
Witam na stronie ""
Mikroukłady
Żeton (IC - układ scalony, IC - Układ scalony, chip lub mikrochip z angielskiego Chip, Microchip) to całe urządzenie zawierające tranzystory, diody, rezystory i inne elementy aktywne i pasywne, których łączna liczba może sięgać kilkudziesięciu, setek, tysięcy, dziesiątek tysięcy lub więcej. Istnieje wiele rodzajów mikroukładów. Najczęściej używane wśród nich są łamigłówka, wzmacniacze operacyjne, wyspecjalizowane.
Większość mikroukładów mieści się w prostokątnej plastikowej obudowie z elastycznymi przewodami płytkowymi (patrz rys. 1) umieszczonymi po obu stronach obudowy. Na wierzchu obudowy znajduje się klucz warunkowy - okrągła lub inna forma etykiety, od której ponumerowane są piny. Jeśli spojrzysz na mikroukład z góry, musisz policzyć wnioski przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a jeśli od dołu, to zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Chipy mogą mieć dowolną liczbę pinów.
W elektronice domowej (ale także zagranicznej) szczególnie popularne są mikroukłady łamigłówka, zbudowany w oparciu o tranzystory bipolarne i rezystory. Nazywa się je również Chipy TTL (TTL - logika tranzystorowo-tranzystorowa). Nazwa tranzystor-tranzystor wzięła się stąd, że tranzystory służą zarówno do wykonywania funkcji logicznych, jak i do wzmacniania sygnału wyjściowego. Cała ich zasada działania jest zbudowana na dwóch poziomach warunkowych: niskim lub wysokim, czyli równoważnie stanie logicznego 0 lub logicznego 1. Tak więc dla układów serii K155 napięcia od 0 do 0,4 są przyjmowane jako niski poziom odpowiadający logicznemu 0. V, czyli nie więcej niż 0,4 V, a dla wysokiego, odpowiadającego logicznej 1, - nie mniej niż 2,4 V i nie więcej niż napięcie zasilania - 5 V, a dla mikroukładów serii K176 przeznaczonych do zasilania ze źródła , napięcie 9 B, odpowiednio 0,02. ..0,05 i 8,6. ..8,8 V.
Oznaczenie obcych mikroukładów TTL zaczyna się od cyfr 74, na przykład 7400. Konwencjonalne oznaczenia graficzne głównych elementów układów logicznych pokazano na ryc. 2. Istnieją również tabele prawdy, które dają wyobrażenie o logice tych elementów.
Symbolem elementu logicznego AND jest znak „&”(spójnik „i” w języku angielskim) stojący wewnątrz prostokąta (patrz ryc. 2). Lewy - dwa (lub więcej) piny wejściowe, prawy - jeden pin wyjściowy. Logika tego elementu jest następująca: napięcie wysokiego poziomu pojawi się na wyjściu tylko wtedy, gdy na wszystkich jego wejściach pojawią się sygnały o tym samym poziomie. Ten sam wniosek można wyciągnąć patrząc na tablicę prawdy charakteryzującą stan elektryczny elementu AND oraz logiczne powiązanie między jego sygnałami wyjściowymi i wejściowymi. Na przykład, aby wyjście (Out.) elementu miało napięcie wysokiego poziomu, które odpowiada pojedynczemu (1) stanowi elementu, oba wejścia (In. 1 i In. 2) muszą mają napięcia tego samego poziomu. We wszystkich innych przypadkach element będzie w stanie zerowym (0), to znaczy na jego wyjściu będzie działać niskie napięcie.
Warunkowy symbol logiczny LUB- numer 1
w prostokącie. Podobnie jak element AND, może mieć dwa lub więcej wejść. Sygnał wyjściowy odpowiadający wysokiemu poziomowi (logika 1) pojawia się, gdy sygnał o tym samym poziomie zostanie podany na wejście 1 lub wejście 2 lub jednocześnie na wszystkie wejścia. Sprawdź te logiczne relacje sygnałów wyjściowych i wejściowych tego elementu z jego tablicą prawdy.
Symbol elementu warunkowego NIE- także numer 1
wewnątrz prostokąta. Ale ma jedno wejście i jedno wyjście. Małe kółko rozpoczynające linię sygnału wyjściowego symbolizuje logiczną negację „NIE” na wyjściu elementu. W języku technologii cyfrowej „NIE” oznacza, że element NIE jest falownikiem, to znaczy elektroniczną „cegłą”, której sygnał wyjściowy ma poziom przeciwny do wejściowego. Innymi słowy: dopóki na jego wejściu pojawi się sygnał o niskim poziomie, na wyjściu będzie sygnał o wysokim poziomie i odwrotnie. Wskazują na to również poziomy logiczne w tablicy prawdy działania tego elementu.
Element logiczny I NIE jest połączeniem elementów I I NIE w związku z tym na jego warunkowym oznaczeniu graficznym widnieje znak „ &
” oraz małe kółko na linii sygnału wyjściowego, symbolizujące logiczną negację. Jest tylko jedno wyjście, ale dwa lub więcej wejść. Logika elementu jest następująca: sygnał wysokiego poziomu pojawia się na wyjściu tylko wtedy, gdy na wszystkich wejściach występują sygnały niskiego poziomu. Jeżeli przynajmniej jedno z wejść ma sygnał niskiego poziomu, to wyjście elementu AND-NOT będzie miało sygnał wysokiego poziomu, czyli będzie w jednym stanie, a jeśli pojawi się sygnał wysokiego poziomu na wszystkich wejściach będzie w stanie zerowym. Element AND-NOT może pełnić funkcję elementu NOT, czyli stać się falownikiem. Aby to zrobić, wystarczy połączyć ze sobą wszystkie jego wejścia. Następnie, gdy do takiego połączonego wejścia zostanie przyłożony sygnał niskiego poziomu, wyjście elementu będzie sygnałem wysokiego poziomu i odwrotnie. Ta właściwość elementu AND-NOT jest bardzo szeroko stosowana w technologii cyfrowej.
Oznaczenie symboli elementów logicznych (znaki „&” lub „1”) jest używane tylko w obwodach domowych.
Mikroukłady TTL zapewniają budowę szerokiej gamy urządzeń cyfrowych pracujących na częstotliwościach do 80 MHz, ale ich istotną wadą jest wysoki pobór mocy.
W niektórych przypadkach, gdy wysoka wydajność nie jest potrzebna, ale wymagane minimalne zużycie energii, stosowane są układy CMOS które wykorzystują tranzystory polowe zamiast bipolarnych. Zmniejszenie CMOS (CMOS komplementarny półprzewodnik z tlenku metalu) oznacza Complementary Metal Oxide Semiconductor. Główną cechą mikroukładów CMOS jest znikomy pobór prądu w trybie statycznym - 0,1 ... 100 μA. Podczas pracy z maksymalną częstotliwością roboczą zużycie energii wzrasta i zbliża się do zużycia energii przez najmniej wydajne układy TTL. Mikroukłady CMOS obejmują tak znane serie jak K176, K561, KR1561 i 564.
W klasie chipy analogowe izolowane mikroukłady z charakterystyki liniowe - mikroukłady liniowe, który zawiera jednostka organizacyjna – Wzmacniacze operacyjne. Nazwa " wzmacniacz operacyjny” wynika z faktu, że przede wszystkim takie wzmacniacze były wykorzystywane do wykonywania operacji sumowania sygnałów, ich różniczkowania, całkowania, inwersji itp. Mikroukłady analogowe są z reguły produkowane jako funkcjonalnie niedokończone, co otwiera szerokie pole do twórczości amatorskiej.
Wzmacniacze operacyjne mają dwa wejścia - odwracające i nieodwracające. Na schemacie są one oznaczone odpowiednio minusem i plusem (patrz ryc. 3). Poprzez zastosowanie sygnału dodatniego na wejściu, wyjście jest stałym, ale wzmocnionym sygnałem. Stosując go do wejścia ujemnego, wyjście jest odwróconym, ale także wzmocnionym sygnałem.
W produkcji wyrobów radioelektronicznych zastosowanie wielofunkcyjnych specjalizowanych mikroukładów wymagających minimalnej liczby komponentów zewnętrznych może znacznie skrócić czas opracowania końcowego urządzenia i koszty produkcji. Ta kategoria chipów obejmuje chipy zaprojektowane do czegoś konkretnego. Na przykład istnieją mikroukłady do wzmacniaczy mocy, odbiorników stereo i różnych dekoderów. Każdy z nich może mieć zupełnie inny wygląd. Jeśli jeden z tych mikroukładów ma metalową część z otworem, oznacza to, że należy go przykręcić
kaloryfer.
Obchodzenie się ze specjalistycznymi mikroukładami jest znacznie przyjemniejsze niż z masą tranzystorów i rezystorów. Jeśli wcześniej konieczne było złożenie odbiornika radiowego z wieloma częściami, teraz możesz sobie poradzić z jednym mikroukładem.
Bardzo długo zastanawiałem się, jak wytłumaczyć prostymi ludzkimi słowami, czym jest tranzystor. Nawet jeśli będę mówić o tranzystorze bardzo, bardzo powierzchownie, będę musiał napisać co najmniej pięć arkuszy, używając zawiłych terminów.
Wtedy do mnie dotarło: w końcu głównym celem mojej recenzji nie było przekazanie wiedzy akademickiej (proszę udać się po nie na uniwersytet lub przynajmniej do Wikipedii), ale nauczenie początkującego radioamatora przynajmniej odróżnić tranzystor od kondensatora i rezystora, aby z powodzeniem złożyć swoje pierwsze konstrukcje (na przykład zestawy Master Kit).
Dlatego najlepiej powiedzieć tak: tranzystory to trójzaciskowe elementy radiowe przeznaczone do wzmacniania i konwersji sygnałów. Tak wyglądają na żywo:
Tak więc tranzystor jest wskazany na schemacie:
Tranzystor, jak już zrozumieliśmy, ma trzy zaciski: podstawę (B), kolektor (C), emiter (E).
Sygnał wejściowy jest zwykle doprowadzany do podstawy, wzmocniony sygnał jest usuwany z kolektora, a emiter jest wspólnym przewodem obwodu. Oczywiście jest to bardzo prymitywny opis zasady działania tranzystora i generalnie niuansów jest sporo, ale już ustaliliśmy, że nie będę Was męczyć czytaniem wielostronicowej pracy.
Na samym komponencie radiowym wnioski nie są w żaden sposób zaznaczone. Nie ma również standardu lokalizacji pinów. Jak więc określić, które wyjście jest które?
Będziesz musiał skorzystać z informacji referencyjnych: dla każdego tranzystora znajduje się tak zwany arkusz danych lub innymi słowy paszport komponentu radiowego. Arkusz danych zawiera wszystkie informacje na temat tranzystora: maksymalny dopuszczalny prąd i napięcie, wzmocnienie, pinout i wiele, wiele więcej. Arkusze danych najłatwiej znaleźć w Internecie, a główne parametry tranzystorów można znaleźć w literaturze krótkofalarstwa.
Zamienność tranzystorów
Ponieważ tranzystor ma znacznie bardziej złożoną strukturę i bardziej znaczące parametry niż rezystor, kondensator czy dioda, znalezienie odpowiedniego zamiennika brakującego elementu nie jest łatwe. Wymieniany tranzystor musi mieć co najmniej ten sam typ obudowy i układ pinów. Nowy tranzystor musi mieć taką samą strukturę: NPN lub PNP. Ponadto należy wziąć pod uwagę parametry elektryczne: dopuszczalne prądy, napięcia, w niektórych przypadkach częstotliwość odcięcia itp.
Czasami projektant obwodów wykonuje pracę za Ciebie, sugerując możliwe analogi tranzystora. W Internecie iw literaturze krótkofalarstwa znajdują się również tabele referencyjne z informacjami o możliwych analogach tranzystorów.
Czasami zamiast oryginalnych (chwilowo niedostępnych) tranzystorów inwestuje się też w Master Kity, ich analogi, a taka wymiana nie pogarsza jakości gotowego projektu.
Instalowanie tranzystora na płytce drukowanej
Ogólnie rzecz biorąc, do pomyślnego montażu zestawu głównego nie jest konieczna wiedza o tym, gdzie znajduje się wyjście tranzystora. Wystarczy połączyć „klawisze” na tranzystorze i na płytce drukowanej – a wyjścia tranzystorowe „automatycznie” ustawią się zgodnie z oczekiwaniami.
Zobacz zdjęcie. Tranzystor ma "kluczyk" - patrząc na niego z góry widać wyraźnie, że obudowa jest półokrągła. Ten sam „klucz” znajduje się na płytce drukowanej. Aby poprawnie zainstalować tranzystor, wystarczy połączyć „klucze” na tranzystorze i na płytce drukowanej:
Mikroukład to prawie gotowe urządzenie lub, mówiąc obrazowo, elektroniczny półprodukt.
Mikroukład zawiera obwód elektroniczny, który pełni określoną funkcję: może to być urządzenie logiczne, konwerter poziomów, stabilizator, wzmacniacz. Mikroczip wielkości paznokcia może zawierać dziesiątki (a czasem setki, miliony i miliardy) rezystorów, diod, tranzystorów i kondensatorów.
Mikroukłady są dostępne w różnych obudowach i mają różną liczbę pinów. Oto kilka przykładów układów scalonych, z którymi może pracować początkujący radioamator:
Pinout obwodu
Kołki są numerowane w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, zaczynając od lewego górnego rogu. Pierwszy wniosek określa się za pomocą „klucza” - wycięcia na krawędzi obudowy lub punktu w postaci wgłębienia.
Wymienność chipów
Mikroukład to wysoce specyficzny gotowy obwód elektroniczny zawierający ogromną liczbę elementów, aw ogólnym przypadku każdy mikroukład jest unikalny.
Ale nadal w niektórych przypadkach można znaleźć zamiennik. Różni producenci mogą produkować te same chipy. Jedynym problemem jest brak unifikacji nazwy (czasami, choć niekoniecznie, numery imion mogą się pokrywać). Na przykład MA709CH, MC1709G, LM 1709L SN72710L, K153UD1A / B to ten sam układ różnych producentów.
W niektórych przypadkach zestawy główne mogą również zawierać analogi mikroukładów. Jest to normalne i nie obniża wydajności gotowego obwodu.
Mikroukłady - stabilizatory napięcia
Chipy stabilizujące napięcie mają trzy piny, więc można je łatwo pomylić z tranzystorem. Ale opakowanie tego małego elementu może zawierać dziesiątki tranzystorów, rezystorów i diod. Na przykład poniższy rysunek przedstawia układ 78L05. Na jego wejściu można przyłożyć napięcie od 5 do 30 V, podczas gdy wyjście mikroukładu będzie miało stałe napięcie 5 V, a obciążalność mikroukładu wynosi 100 mA. Podobny stabilizator dostępny jest również w mocniejszej wersji - do 1A obciążalności, nazywa się 7805 i ma większą obudowę.
Instalowanie chipa na płytce drukowanej
Na mikroukładzie i na płytce drukowanej znajdują się „klucze”, a podczas instalowania mikroukładu na płytce należy je połączyć, jak pokazano na poniższym rysunku:
Chipy 555 są dość często stosowane w praktyce radioamatorskiej - są praktyczne, wielofunkcyjne i bardzo łatwe w użyciu. Na takich mikroukładach można wdrożyć dowolny projekt - zarówno najprostsze wyzwalacze Schmitta z kilkoma dodatkowymi elementami, jak i wielostopniowe zamki szyfrowe.
NE555 był rozwijany przez dość długi czas, nawet w radzieckich magazynach Radio, Modeler-Constructor, wiele domowych produktów można było znaleźć na analogach tego mikroukładu. Dziś ten mikroukład jest aktywnie wykorzystywany w projektach z diodami LED.
Opis mikroukładu
Jest to rozwinięcie amerykańskiej firmy Signetics. To jej specjaliści byli w stanie wprowadzić w życie pracę Kamenzind Hansa. Można powiedzieć, że jest ojcem układu scalonego - w trudnych warunkach dużej konkurencji inżynierom udało się stworzyć produkt, który wszedł na rynek światowy i zyskał szeroką popularność.
W tamtych latach mikroukład serii 555 nie miał odpowiedników na świecie - bardzo duża gęstość elementów montażowych w urządzeniu i wyjątkowo niski koszt. To właśnie dzięki tym parametrom zyskała dużą popularność wśród projektantów.
Domowe odpowiedniki
Następnie rozpoczęło się masowe kopiowanie tego elementu radiowego - radziecki odpowiednik mikroukładu nazwano KR1006VI1. Nawiasem mówiąc, jest to pod każdym względem wyjątkowy rozwój, mimo że ma wiele analogów. Tylko w domowych mikroukładach wejście stop ma pierwszeństwo przed wejściem start. Żaden z zagranicznych projektów nie ma takiej cechy. Ale tę cechę należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu obwodów, w których oba wejścia są aktywnie wykorzystywane.
Gdzie jest stosowany?
Należy jednak zauważyć, że priorytety wejść nie wpływają znacząco na wydajność mikroukładu. To tylko drobny niuans, który należy wziąć pod uwagę w rzadkich przypadkach. Aby zmniejszyć zużycie prądu w połowie lat 70-tych uruchomiono produkcję elementów CMOS. W ZSRR mikroukłady na pracownikach terenowych nosiły nazwę KR1441VI1.
Generatory na chipie 555 są bardzo często stosowane w projektach krótkofalówek. Łatwo jest zaimplementować przekaźnik czasowy na tym mikroukładzie, a opóźnienie można ustawić w zakresie od kilku milisekund do godzin. Istnieją bardziej złożone elementy oparte na układzie 555 - zawierają one urządzenia zapobiegające drganiom styków, kontrolery PWM i cyfrowe odzyskiwanie sygnału.
Zalety i wady mikroukładu
Wewnątrz timera znajduje się wbudowany dzielnik napięcia - to on pozwala ustawić ściśle ustalony dolny i górny próg, przy którym wyzwalane są komparatory. Stąd możemy wywnioskować, że główną wadą jest to, że wartości progowe są niemożliwe do kontrolowania, a rozdzielacza nie można również wykluczyć z projektu, obszar praktycznego zastosowania Mikroukład 555 jest znacznie zawężony.Można zbudować obwody multiwibratora i pojedynczego wibratora, ale bardziej złożone projekty nie będą działać.
Jak pozbyć się mankamentów?
Ale możesz pozbyć się takiego problemu, wystarczy zainstalować kondensator polarny o wartości nie większej niż 0,1 uF między zaciskiem sterującym a minusem zasilania.
Aby znacznie zwiększyć odporność na zakłócenia, w obwodzie zasilającym zainstalowany jest niepolarny kondensator o pojemności 1 μF. W praktycznym zastosowaniu mikroukładów 555 ważne jest rozważenie, czy elementy pasywne - rezystory i kondensatory - wpływają na ich działanie. Należy jednak zwrócić uwagę na jedną cechę - przy stosowaniu timerów na elementach CMOS wszystkie te niedociągnięcia po prostu znikają, nie ma potrzeby stosowania dodatkowych kondensatorów.
Główne parametry mikroukładów
Jeśli zdecydujesz się zrobić timer na chipie 555, musisz znać jego główne cechy. W sumie urządzenie ma pięć węzłów, można je zobaczyć na schemacie. Na wejściu znajduje się rezystancyjny dzielnik napięcia. Za jego pomocą następuje wytworzenie dwóch napięć odniesienia niezbędnych do działania komparatorów. Wyjścia komparatorów są podłączone do przerzutnika RS i zewnętrznego pinu resetowania. I dopiero potem do wzmacniacza, gdzie wartość sygnału wzrasta.
Moc chipa
Na końcu znajduje się tranzystor, w którym kolektor jest otwarty – pełni on szereg funkcji, wszystko zależy od tego, jakie konkretne zadanie ma przed sobą. Zaleca się zasilanie układów scalonych NE, SA, NA napięciem zasilającym z zakresu 4,5-16 V. Tylko dla zastosowania mikroukładów 555 o skrócie SE dopuszcza się podwyższenie do 18 V.
Maksymalny pobór prądu przy napięciu 4,5 V może osiągnąć 10-15 mA, minimalna wartość to 2-5 mA. Istnieją mikroukłady CMOS, w których pobór prądu nie przekracza 1 mA. W przypadku domowych układów scalonych typu KR1006VI1 pobór prądu nie przekracza 100 mA. Szczegółowy opis układu 555 i jego krajowych odpowiedników można znaleźć w datasheetach.
Obsługa chipa
Warunki pracy zależą bezpośrednio od tego, która firma produkuje chip. Jako przykład można podać dwa analogi - NE555 i SE555. Po pierwsze, zakres temperatur, w których normalnie będzie działać, mieści się w przedziale 0-70 stopni. W drugim jest znacznie szerszy - od -55 do +125 stopni. Dlatego takie parametry należy zawsze brać pod uwagę przy projektowaniu urządzeń. Warto zapoznać się ze wszystkimi typowymi wartościami napięć i prądów na pinach Reset, TRIG, THRES, CONT. W tym celu możesz skorzystać z karty katalogowej konkretnego modelu - znajdziesz w niej wyczerpujące informacje.
Od tego zależy również praktyczne zastosowanie schematu. Chip 555 jest dość często używany przez radioamatorów - w układach sterowania są nawet oscylatory nadrzędne dla nadajników radiowych na tym elemencie. Jego przewagą nad jakąkolwiek wersją tranzystorową lub lampową jest niewiarygodnie wysoka stabilność częstotliwościowa. I nie ma potrzeby wybierania elementów o wysokiej stabilności, instalowania dodatkowych urządzeń do wyrównywania napięcia. Wystarczy zainstalować prosty mikroukład i wzmocnić sygnał, który zostanie wygenerowany na wyjściu.
Przeznaczenie pinów IC
W mikroukładach serii 555 jest tylko osiem pinów, typ opakowania to PDIP8, SOIC, TSSOP. Ale we wszystkich przypadkach cel wniosków jest taki sam. Elementem UGO jest prostokąt oznaczony „G1” w przypadku generatora pojedynczego impulsu i „GN” w przypadku multiwibratora. Przydzielenie pinu:
- GND - wspólny, w kolejności jest pierwszy (jeśli liczyć od etykiety klucza). Ten pin jest ujemny od zasilania.
- TRIG - wejście wyzwalające. Do tego pinu przykładany jest impuls niskiego poziomu, który trafia do drugiego komparatora. W rezultacie układ scalony uruchamia się, a na wyjściu pojawia się sygnał wysokiego poziomu. Ponadto czas trwania sygnału zależy od wartości C i R.
- OUT - wyjście, na którym pojawia się sygnał o wysokim i niskim poziomie. Przełączanie między nimi zajmuje nie więcej niż 0,1 µs.
- RESET – reset. To wejście ma najwyższy priorytet, steruje timerem i nie zależy od tego, czy na pozostałych nogach mikroukładu jest napięcie. Aby umożliwić rozruch, potrzebne jest napięcie większe niż 0,7 V. W przypadku, gdy impuls jest mniejszy niż 0,7 V, działanie mikroukładu 555 jest zabronione.
- CTRL to wejście sterujące podłączone do dzielnika napięcia. A jeśli nie ma czynników zewnętrznych, które mogłyby wpłynąć na działanie, na tym wyjściu wyprowadzane jest napięcie 2/3 napięcia zasilania. Gdy do tego wejścia zostanie przyłożony sygnał sterujący, na wyjściu generowany jest modulowany impuls. W przypadku prostych obwodów wyjście to jest podłączone do kondensatora.
- THR – przestań. Jest to wejście 1. komparatora, w przypadku pojawienia się na nim napięcia 2/3 od napięcia zasilania, wyzwalacz zatrzymuje się, a timer zostaje ustawiony na niższy poziom. Ale warunkiem wstępnym jest, aby nie było sygnału wyzwalającego na nodze TRIG (ponieważ ma ona priorytet).
- DIS - rozładowanie. Łączy się bezpośrednio z tranzystorem umieszczonym wewnątrz układu 555. Ma wspólny kolektor. W obwodzie emiter-kolektor jest zainstalowany kondensator, który jest niezbędny do ustawienia czasu.
- VCC - podłączenie do plusa zasilania.
Tryb pojedynczego wibratora
W sumie istnieją trzy tryby pracy układu NE555, jeden z nich to pojedynczy wibrator. Aby przeprowadzić tworzenie impulsów, konieczne jest użycie kondensatora polarnego i rezystora.
Schemat działa tak:
- Napięcie jest przykładane do wejścia timera - impuls niskiego poziomu.
- Tryb pracy mikroukładu jest przełączany.
- Sygnał wysokiego poziomu pojawia się na styku 3.
Po tym czasie wyjście wygeneruje sygnał o niskim poziomie. W trybie multiwibratora piny „4” i „8” są połączone. Podczas opracowywania obwodów opartych na jednym wibratorze należy wziąć pod uwagę następujące niuanse:
- Napięcie zasilania nie może wpływać na czas impulsu. Wraz ze wzrostem napięcia szybkość ładowania kondensatora, który ustawia czas, jest większa. W konsekwencji wzrasta amplituda sygnału na wyjściu.
- Jeżeli na wejście zostanie podany dodatkowy impuls (już po głównym), to nie wpłynie to na działanie timera do końca czasu t.
Aby wpłynąć na działanie generatora, możesz skorzystać z jednej z poniższych metod:
- Zastosuj sygnał niskiego poziomu do styku RESET. Spowoduje to przywrócenie licznika czasu do stanu domyślnego.
- Jeżeli wejście „2” jest sygnałem niskiego poziomu, to na wyjściu zawsze będzie wysoki impuls.
Za pomocą pojedynczych impulsów podanych na wejście i zmiany parametrów elementów taktujących można uzyskać na wyjściu sygnał prostokątny o zadanym czasie trwania.
Obwód multiwibratora
Każdy początkujący radioamator może zrobić wykrywacz metalu na chipie 555, ale w tym celu musisz przestudiować funkcje tego urządzenia. Multiwibrator to specjalny generator, który generuje prostokątne impulsy w regularnych odstępach czasu. Ponadto amplituda, czas trwania i częstotliwość są ściśle określone - wartości zależą od tego, przed jakim zadaniem stoi urządzenie.
Rezystory i kondensatory służą do tworzenia powtarzających się sygnałów. Czas trwania sygnału t1, pauzę t2, częstotliwość f i okres T można znaleźć za pomocą następujących wzorów:
- t1=ln2*(R1+R2)*C=0,693*(R1+R2)*C;
- t2=0,693*C*(R1+2*R2);
- T=0,693*C*(R1+2*R2);
- f=1/(0,693*C*(R1+2*R2)).
Na podstawie tych wyrażeń można zauważyć, że przerwa w czasie trwania nie powinna być dłuższa niż czas sygnału. Innymi słowy, cykl pracy nigdy nie będzie większy niż 2. Od tego bezpośrednio zależy praktyczne zastosowanie mikroukładu 555. Schematy różnych urządzeń i projektów są budowane zgodnie z arkuszami danych - instrukcjami. Podają wszystkie możliwe zalecenia dotyczące montażu urządzeń. Cykl pracy można znaleźć ze wzoru S=T/t1. Aby zwiększyć tę liczbę, musisz dodać do obwodu diodę półprzewodnikową. Jego katoda jest połączona z szóstą nogą, a anoda z siódmą.
Jeśli spojrzysz na arkusz danych, oznacza to odwrotność cyklu pracy - można go obliczyć za pomocą wzoru D \u003d 1 / S. Mierzona jest w procentach. Działanie obwodu multiwibratora można opisać następująco:
- Po włączeniu zasilania kondensator jest całkowicie rozładowany.
- Timer jest ustawiony na stan wysokiego poziomu.
- Kondensator gromadzi ładunek, a napięcie na nim osiąga maksimum - 2/3 napięcia zasilania.
- Chip przełącza się i na wyjściu pojawia się sygnał niskiego poziomu.
- Kondensator rozładowuje się w czasie t1 do poziomu 1/3 napięcia zasilania.
- 555 przełącza się ponownie, a wyjście ponownie przechodzi w stan wysoki.
Ten tryb działania nazywany jest samooscylacją. Wartość sygnału stale się zmienia na wyjściu, układ czasowy 555 jest w różnych trybach w regularnych odstępach czasu.
Precyzyjny spust Schmitta
Timery takie jak NE555 i podobne mają wbudowany komparator z dwoma progami - dolnym i górnym. Dodatkowo posiada specjalny spust RS. To właśnie umożliwia wdrożenie konstrukcji precyzyjnego spustu Schmitta. Napięcie wejściowe jest dzielone przez komparator na trzy równe części. Gdy tylko poziom wartości progowej zostanie osiągnięty, tryb pracy mikroukładu zostaje przełączony. W tym przypadku histereza wzrasta, jej wartość osiąga 1/3 napięcia zasilania. W konstrukcjach układów ze sterowaniem automatycznym stosowany jest precyzyjny spust.
Timer NE555 jest prawdopodobnie najpopularniejszym układem scalonym swoich czasów. Pomimo tego, że został opracowany ponad 40 lat temu (w 1972 roku), nadal jest produkowany przez wielu producentów. W tym artykule postaramy się szczegółowo opisać opis i zastosowanie timera NE555.
Inteligentne połączenia komparatora, resetowalnego przerzutnika i wzmacniacza odwracającego w jednym monolitycznym układzie scalonym wraz z kilkoma innymi elementami dały początek niemal nieśmiertelnym obwodom urządzeń, z których korzysta dziś wielu radioamatorów.
555 Timer został opracowany przez amerykańską firmę Signetics w 1972 roku i zarejestrowany na rynku światowym. Dwa lata później ta sama firma opracowała chip o oznaczeniu 556, który łączył dwa oddzielne timery NE555 ze wspólnymi tylko przewodami zasilającymi. Jeszcze później chipy 557, 558 i 559 zostały opracowane przy użyciu do czterech timerów NE555 w jednym pakiecie. Ale później zostały przerwane i prawie zapomniane.
Układ scalony NE555 został zaprojektowany jako timer i zawiera kombinację elementów analogowych i cyfrowych w jednym układzie scalonym. Dostępne w różnych wersjach, od klasycznej standardowej obudowy DIP i SOIC do montażu SMD po miniaturową wersję SSOP lub SOT23-5. (ceny za timer NE555)
Timer NE555 oprócz wersji standardowej produkowany jest również w wersji CMOS o niskim poborze mocy. Zasilanie NE555 wynosi od 4,5 do 15 woltów (maksymalnie 18 woltów), podczas gdy wersja CMOS wykorzystuje 3 wolty. Maksymalne obciążenie wyjściowe dla NE555 wynosi 200 mA, wersja timera o niskim poborze mocy to tylko 20 mA przy 9 woltach.
Stabilność standardowej wersji 555 w dużym stopniu zależy od jakości zasilania. Nie wpływa to tak bardzo w prostych obwodach wykorzystujących timer, jednak w bardziej złożonych projektach pożądane jest zainstalowanie kondensatora buforowego w obwodzie mocy o pojemności 100 mikrofaradów.
Kluczowe cechy czasomierza całkującego NE555
- Maksymalna częstotliwość wynosi ponad 500 kHz.
- Długość jednego impulsu wynosi od 1 ms do godziny.
- Może pracować jako multiwibrator monostabilny.
- Wysoki prąd wyjściowy (do 200 mA)
- Regulowany współczynnik wypełnienia impulsu (stosunek okresu impulsu do czasu jego trwania).
- Kompatybilny z poziomami TTL.
- Stabilność temperatury 0,005% na 1 stopień Celsjusza.
Układ NE555 zawiera nieco ponad 20 tranzystorów i 10 rezystorów. Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy timera firmy Philips Semiconductors.
W poniższej tabeli wymieniono główne cechy NE555
Przypisanie pinów timera NE555
#2 - Uruchom (spust)
Wyzwalacz przełącza się, gdy napięcie na tym pinie spadnie poniżej 1/3 napięcia zasilania. To wyjście ma wysoką impedancję wejściową, ponad 2 mΩ. W trybie niestabilnym służy do sterowania napięciem na kondensatorze czasowym, w trybie bistabilnym podłączony jest do niego element przełączający, na przykład przycisk.
#4 - Zresetuj
Jeśli napięcie na tym pinie jest niższe niż 0,7 wolta, wewnętrzny komparator jest resetowany. W przypadku nieużywania to wyjście timera NE555 należy zasilić napięciem zasilającym. Rezystancja wyjściowa wynosi około 10 kΩ.
#5 - Kontrola
Może być używany do regulacji szerokości impulsu wyjściowego poprzez przyłożenie 2/3 napięcia zasilania. Jeśli to wyjście nie jest używane, pożądane jest podłączenie go do minusa źródła zasilania przez kondensator 0,01 mikrofarada.
Nr 6 - Stop (komparator)
Zatrzymuje timer, jeśli napięcie na tym pinie jest wyższe niż 2/3 napięcia zasilania. Wyjście ma wysoką impedancję wejściową, ponad 10 mΩ. Jest zwykle używany do pomiaru napięcia na kondensatorze czasowym.
Nr 7 - absolutorium
Wyjście przez wewnętrzny tranzystor jest połączone z masą, gdy wewnętrzny wyzwalacz jest aktywny. Wyjście (otwarty kolektor) służy głównie do rozładowania kondensatora czasowego.
#3 - Wyjdź
Układ NE555 ma tylko jedno wyjście z prądem do 200 mA. To znacznie więcej niż konwencjonalne układy scalone. Wyjście jest w stanie wysterować np. diody LED (z rezystorem ograniczającym prąd), małe żarówki, przetwornik piezoelektryczny, głośnik (z kondensatorem), przekaźnik elektromagnetyczny (z diodą zabezpieczającą), a nawet małej mocy Silniki prądu stałego. Jeśli wymagany jest wyższy prąd wyjściowy, można podłączyć odpowiedni tranzystor jako wzmacniacz.
Timer NE555 - schemat połączeń
Zdolność wyjścia 3 timera NE555 do tworzenia zarówno wysokiego, jak i niskiego poziomu napięcia (prawie 0 woltów) pozwala kontrolować obciążenie podłączone zarówno do zasilania ujemnego, jak i do plusa. Na przykład podłączenie diod LED. Nie jest to oczywiście obowiązkowe, a obciążenie (LED) można podłączyć do zasilania ujemnego lub dodatniego.
Jeśli timer NE555 działa w niestabilnym stanie (tryb generatora), wówczas do jego wyjścia można podłączyć głośnik. Jest podłączony za kondensatorem odsprzęgającym (na przykład 100 mikrofaradów) i musi mieć rezystancję co najmniej 64 omów ze względu na ograniczony maksymalny prąd obciążenia wyjścia timera. Kondensator jest przeznaczony do oddzielania składowej stałej sygnału i przewodzi tylko sygnał audio.
Głośnik o rezystancji cewki mniejszej niż 64 omów można podłączyć albo przez kondensator o mniejszej pojemności (reaktancji), który stanowi dodatkową rezystancję, albo przez wzmacniacz. Do wzmacniacza można również podłączyć mocniejszy głośnik.
Jak wszystkie układy scalone, wyjście timera NE555 sterującego obciążeniem indukcyjnym (przekaźnik) musi być zabezpieczone przed przepięciami powstającymi w momencie wyłączenia. Dioda (np. 1N4148) jest zawsze połączona równolegle z cewką przekaźnika w odwrotnym kierunku.
Jednak NE555 wymaga drugiej diody szeregowo z cewką przekaźnika. Ogranicza niskie napięcie na wyjściu 3 timera i zapobiega zasilaniu przekaźnika małym prądem.
Taką diodą może być np. 1N4001 (dioda 1N4148 się nie nadaje) lub dioda LED.
(pobrano: 3 774)