Реле времени и фотореле на таймере NE555

миниатюра поста

Микросхема NE555 - аналоговый таймер, состоит из делителя напряжения, двух компараторов, асинхронного RS-триггер и ключа. Может работать как одновибратор, мультивибратор, прецизионный триггер Шмитта. В даташите приведены схемы детектора пропуска импульсов, широтно-импульсного модулятора, позиционно-импульсного модулятора. В интернете можно найти массу схем на основе таймера NE555.

Микросхема NE556 содержит два, а NE558 - четыре таймера в одном корпусе. Помимо биполярной, существует также КМОП версии этого таймера: LMC555, GLC555, TS555, ICM7555 и другие. Напряжение питания биполярной версии таймера от 5 до 15В, потребляемый ток до 15мА. В момент переключения таймера возникает скачок потребляемого тока, причиной которого является сквозной ток выходного каскада микросхемы. Поэтому для повышения надежности работы схемы рекомендуется ставить конденсатор по питанию емкостью 0.1-1 мкФ как можно ближе к выводам, а также вывод 5 соединить с общим проводом через конденсатор 0.01-0.1мкФ. КМОП версии таймера не требуют этих конденсаторов. Они могут работать при понижении питания до 2В, а потребляемый ток значительно меньше, порядка 100 мкА. Выходной ток может достигать 200мА.

структура ne555

Назначение выводов

  1. общий провод
  2. запуск, если напряжение на этом выводе будет меньше 1/3 Vcc
  3. выход
  4. сброс триггера
  5. контроль напряжения делителя
  6. остановка, если напряжение на выводе превысит 2/3 Vcc
  7. разряд конденсатора через транзистор
  8. плюс питания

Если нужен одиночный импульс заданной длительности, используем таймер в режиме одновибратора:

одновибратор на таймере NE555

Конденсаторы C2, C3 как говорилось выше, нужны для защиты от помех во время переключения. Их ставить необязательно. Цепь R1C1 нужна для запуска одновибратора сразу после подачи питания. Конденсатор C4 и резистор R3 задают длительность формируемого импульса. Она определяется по формуле:

t = 1.1 * RC

Емкость нужно брать в фарадах, а сопротивление в Омах, но для удобства лучше емкость подставлять в микрофарадах, а сопротивление в мегаомах. Результат будет в секундах. Для указанных на схеме номиналов расчетное время работы составит 11 секунд. В реальности чуть более 12 секунд из-за тока утечки конденсатора.

После подачи питания загорается нижний по схеме светодиод, спустя примерно 12 секунд загорается верхний, а нижний гаснет. Схема будет оставаться в этом состоянии пока мы не нажмем на кнопку или кратковременно не прервем питание.

Нигде не нашел информации о максимальной емкости конденсатора времязадающей цепочки. Дело в том что слишком большая емкость может вывести из строя внутренний транзистор, который замыкает конденсатор на землю для его разряда. Максимальный ток этого транзистора 200мА и чтобы его не превысить я на всякий случай поставил резистор R2 номиналом 47 Ом. При емкости конденсатора C4 менее 100мкФ его можно не ставить.

Теперь схема мультивибратора:

мультивибратор на таймере NE555

Здесь светодиоды будут гореть по очереди. Конденсатор C1 в этой схеме уже обязателен, без него у меня переход из низкого уровня в высокий был плавным: нижний светодиод начинал слабо светиться еще до того как погасал верхний. Частота импульсов находится по формуле:

f = 1.443 / C * (R1 + 2R2)

длительность импульса:

tH = 0.693 C * (R1 + R2)

длительность паузы:

tL = 0.693 C * R2

Для указанных на схеме номиналов:

f = 1.443 / 0.0001 * (1000 + 2 * 100000) = 0.072Гц

tH = 0.693 * 0.0001 * (1000 + 100000) = 6.99с

tL = 0.693 * 0.0001 * 100000 = 6.93с

Получить коэффициент заполнения меньше 50% в этой схеме нельзя, т.к. ток заряда и ток разряда проходят через общий резистор R2. Можно поставить параллельно R2 диод, исключив таким образом этот резистор из цепи заряда конденсатора.

мультивибратор NE555 с коэффициентом заполнения меньше половины

Теперь заряд конденсатора идет по цепи R1D1C3, а разряд через резистор R2 и внутренний транзистор. Длительность импульса и длительность паузы находяться по одной формуле t = 1.1 R * C Для нахождения длительности импульса в формулу подставляется сопротивление R2, а для нахождения длительности паузы - R1. Для указанных на схеме номиналов:

длительность импульса:

tH = 1.1 * 10000 * 0.0001 = 1.1c

длительность паузы:

tL = 1.1 * 100000 * 0.0001 = 11c

Заменив резистор на переменный и добавив еще один диод можно получить простой шим-регулятор. Вот его схема:

ШИМ-регулятор NE555

Вращая ручку переменного резистора можно менять время горения диодов. Переменный резистор лучше взять с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота. Российские маркируются буквой "А", импортные - "B". Но и без маркировки отличить линейный от логарифмического не составит труда: в среднем положении ручки у линейного сопротивление обоих плеч будет примерно одинаковым, а у логарифмического отличаться в разы. Уменьшив емкость конденсатора можно увеличить частоту шим, при этом яркость светодиодов будет меняться плавно. Для управления более мощной нагрузкой можно добавить в схему полевой транзистор.

Таймер NE555 можно использовать в качестве триггера Шмитта и построить на нем фотореле:

фотореле на NE555

Резистором R1 задается уровень освещенности при котором реле срабатывает, а подбором резистора R3 устанавливается гистерезис. Гистерезис без резистора R3 будет 1/3 от напряжения питания. Для фотореле такой гистерезис в большинстве случаев будет приемлем и можно резистор R3 не ставить. Но вот для термореле гистерезис нужен минимальный и без этого резистора не обойтись.

Заменив фототранзистор на терморезистор можно получить термореле. Но мне такая схема не понравилась: для получения минимального гистерезиса требуется точный подбор резистора R3. Проще сделать термореле на компараторе.

Дата публикацииFri, 27 Aug 2021 10:17:10 GMT Просмотры17
Реклама
Похожие материалы