555 -ajastimen hallitseminen: periaatteet, tilat, sovellukset ja käytännön toteutus
Tässä artikkelissa tutkimme 555 -ajastinta, siemenen integroidun piirin, joka mullisti elektronisia laitteita sen debyyttillä vuonna 1971. Tämä siru tunnetaan monipuolisuudestaan ja sitä käytetään kaikessa jokapäiväisistä taloustavaroista edistyneeseen avaruusalustekniikkaan.Me pohdimme 555 -ajastimen periaatteita, rakennetta ja sovelluksia, erityisesti sen hyödyllisyyteen tarkan hallinnan ja ajoituksen saavuttamisessa elektroniikkaprojekteissa.
Luettelo
Kuva 1: 555 ajastin
555 -ajastimen ymmärtäminen
Hans Camenzindin vuonna 1971 esittämä 555 -ajastin on huomattava kolmen 5 kΩ: n vastuksella.Nämä vastukset muodostavat jännitteenjako -avaimen ajastimen toimintoon, jolloin se voi hallita aikavälejä tarkasti.Tällä sirulla on merkittävä rooli monissa elektronisissa laitteissa sen yksinkertaisen mutta tehokkaan suunnittelun vuoksi, joka kattaa vain 8 nastaa, mutta koteloon noin 25 transistoria, 2 diodia ja 16 vastusta.
555 -ajastin toimii kolmessa tilassa: monostabiilit, bistable ja estable.Jokainen tila palvelee erilaisia toimintoja:
Kuva 2: 555 -ajastin on kuuluisa kolmesta 5 kΩ: n vastuksesta
• Monostable -tila tarjoaa yhden, ajoitetun pulssin, joka on hyödyllinen tarkkojen viivästysten luomiseen.
• Bistable -tilan avulla ajastin voi vaihtaa kahden vakaan tilan välillä, joka on ihanteellinen kytkimille ja vaihteille.
• Astable -tila tuottaa jatkuvia värähtelyjä, jotka sopivat täydellisesti pulssin leveyden moduloiduihin (PWM) signaaleihin ja äänitehosteiden luomiseen.
Sirun joustavuus tekee siitä suosikin harrastajien ja ammattimaisten insinöörien keskuudessa, jota juhlitaan sen luotettavuuden ja tarkan ajoitusominaisuuden vuoksi.
Kun käytät 555 -ajastinta, vastusten ja kondensaattorien valinnassa ja asettamisessa auttavat määrittelemään ajoitusvälit.Esimerkiksi yksinkertaisessa LED -vilkkuvassa piirissä näiden komponenttien säätäminen muuttaa LEDin välähdyksen taajuutta ja kestoa.Tämä säätö vaikuttaa lähtösignaalin aaltomuotoon ja piirin yleiseen stabiilisuuteen ja tehokkuuteen.
Aloittelijoille alkuperäinen oppimiskäyrä saattaa tuntua jyrkästä, etenkin ymmärtämällä sisäisten 5KΩ: n vastusten vaikutukset ajastimen toiminnallisuuteen.Käytännöllinen kokeilu, kuten vaihteleva vastus ja kapasitanssi tuloksena olevien tulosten muutoksien todistamiseksi, voivat kuitenkin parantaa piirin suunnittelun ymmärrystä ja intuitiota.
555 -ajastimen työperiaate ja sisäinen rakenne
555 -ajastin on kompakti ja tehokas integroitu piiri, joka koostuu 25 transistorista, 2 diodista ja 15 vastuksesta.Nämä elementit toimivat yhdessä vahvan ajoituksenhallintajärjestelmän muodostamiseksi.Tämä piiri on rakennettu useiden avainkomponenttien ympärille: kaksi vertailua, RS-flip-flop, jännitteenjakaja ja lähtövaihe.
Kuva 3: 555 Ajastinkaavio
Jännitejakaja
555 -ajastimen jännitteenjakaja on muotoiltu kolmesta 5 kΩ: n vastuksesta, jotka on kohdistettu sarjaan.Tämä asennus jakaa saapuvan syöttöjännitteen kahteen keskeiseen vertailujännitteeseen - 1/3 ja 2/3 alkuperäisestä jännitteestä.Nämä vertailupisteet ovat olennainen osa ajastimen ohjausmekanismeja, koska ne toimittavat vertailun tarvittavan referenssijännitteen.
Vertailut
Vertailijöiden tehtävänä on tarkistaa ulkoinen tulosignaali jatkuvasti, kuten ulkoisesta piiristä tuleva jännite ja mitata se sisäisesti asetettujen vertailujännitteiden (1/3VCC ja 2/3VCC) kanssa.Riippuen siitä, onko tulojännite ylittää vai laskee näiden vertailupisteiden alapuolelle, vertailu vastaa.Se lähettää korkean signaalin, jos tulo on suurempi ja alhainen signaali, jos se on alhaisempi.Tämä binaarinen, on-off-logiikka on olennainen ajastimen tarkalle toiminnalle.
Rs-flip-flop
Vertailijöiden signaali syöttää RS Flip-Flop -laitteeseen, perusmuistiyksikköön, joka muuttaa lähtötilansa vertailun signaalin perusteella.Monistabiilin tilan toiminnassa flip-flopin käynnistäminen asettaa ajastimen ennalta määrätyn keston ajan.
Lähtövaihe
555 -ajastimen lähtövaihe on suunniteltu kytkemään suoraan erilaisiin kuormiin, kuten LED -valoihin tai pieniin moottoreihin, ja käsittelee jopa 200 mA.Tämä kyky tekee 555 -ajastimen uskomattoman monipuolisesta, joka sopii sekä harrastusprojekteihin että vaativiin teollisuussovelluksiin.
Käytännön sovellusvinkit
Kun käytät 555 ajastinta, oikeat ulkoiset vastukset ja kondensaattorien valitseminen on avain.Nämä komponentit ovat ratkaisevia ajoituksen keston asettamisessa ja toiminnan vakauden varmistamisessa.Esimerkiksi suuremman kondensaattorin kiinnittäminen PIN 2: een (liipaisintappi) pidentää ajastimen kestoa.Vaikka nämä mukautukset saattavat vaikuttaa vähäisiltä, ne vaikuttavat merkittävästi ajastimen suorituskykyyn.
Ymmärtämällä ja manipuloimalla näitä elementtejä käyttäjät voivat saavuttaa tarkan hallinnan aikaväleillä.Tämä tarkkuus on välttämätöntä luoda riippumatta siitä, luotvatko tiettyjä kellonsignaaleja tai suunnittelemalla monimutkaisia automatisoituja ohjausjärjestelmiä.Jokaisella komponentilla ja jokaisella yhteydellä on merkitystä, perustamalla perusta luotettaville ja tehokkaille ajoitustoimille.
Yksityiskohtainen selitys 555 ajastintappitoiminnoista
555-ajastin on 8-nastainen integroitu piiri, jota insinöörit ja elektroniikan harrastajat ovat laajalti käyttäneet erilaisia ajoitus- ja värähtelysovelluksia.Jokaisella PIN-koodilla on erityinen rooli, joka on olennainen reaalimaailman elektronisten piirien tehokkaasti.
Kuva 4: 555 Ajastin IC Pinout -kaavio
Tappi 1 (maa)
Tappi 1 yhdistyy suoraan virtalähteen negatiiviseen nauhaan.On välttämätöntä varmistaa vakaa ja vankka yhteys tähän PIN -koodiin, koska huono maadoitus voi johtaa virheelliseen piirikäyttäytymiseen tai suoriin vikoihin.Jäykkilukuisen yhteyden ylläpitäminen tässä on avainvaihe asennuksen aikana.
Tappi 2 (liipaisin)
Tappi 2 aktivoi ajastimen toiminnot.Tämä nasta laukaisee korkean tason lähdön nasta 3 aina, kun sen jännite putoaa alle kolmanneksen syöttöjännitteestä.Käytännöllisissä sovelluksissa suunnittelijat yhdistävät usein ulkoisen painikkeen tai anturin sekä vastus-kondensaattorin verkon tähän PIN-koodiin käyttäjän aloittamien aloitusaikojen helpottamiseksi.
Tappi 3 (lähtö)
Tämä PIN -koodi heijastaa suoraan ajastimen tilaa, joka tarjoaa korkean lähtöä lähellä virtalähteen jännitettä (vähentynyt 1,5 V: n keskeyttämisellä) ja alhaisen ulostulon lähellä 0 V: tä.Pin 3 - 200 mA: n tukeminen, nasta 3 pystyy käyttämään suoraan pieniä laitteita, kuten LEDit tai pienet releet, ilman lisäkomponentteja.
Tappi 4 (nollata)
Tappi 4 pysäyttää ajastimen nykyisen toiminnan.Matalan signaalin levittäminen tähän PIN: hen pysäyttää ajastimen ja palauttaa lähtö matalaan.Tämä toiminnallisuus on avain sovelluksissa, jotka vaativat ajoituksen välitöntä lopettamista, kuten turvallisuussulkut tai virheolosuhteiden aikana.
Tappi 5 (ohjausjännite)
Tappi 5 mahdollistaa sisäisen kynnysjännitteen säätämisen käyttämällä ulkoista jännitettä, joka muuttaa ajastimen jaksoa ja taajuutta.Tämä säätö osoittautuu korvaamattomaksi ajastimen toiminnan hienosäätöön, etenkin järjestelmissä, joissa muuttuva ajoitus on tarpeen.
Tappi 6 (kynnys)
Tappi 6 tarkkailee jännitteen tasoa ja kytkee lähtö alhaiseen, kun se osuu kahteen kolmasosaan syöttöjännitteestä.Sitä käytetään yleisesti nastan 2 kanssa värähtelyjakson määrittämiseen ja hallintaan ajastimen asteable -tilassa.
Tappi 7 (purkaus)
Sekä ajastimen turhautumistiloissa PIN 7 purkaa kytketyn ulkoisen kondensaattorin.Tämä purkaus tapahtuu, kun lähtö siirtyy korkean ja matalan välillä, mikä parantaa ajoitusvälien tarkkuutta.
Tappi 8 (VCC -virtalähde)
Tappi 8 yhdistyy virtalähteen positiiviseen nauhaan ja hyväksyy tyypillisesti jännitteet välillä 5 V - 15 V.Oikean jännitteen käytön varmistaminen on välttämätöntä toimintahäiriöiden tai ylijännitteen vaurioiden estämiseksi.
Kuva 5: 555 Ajastin IC Pinout -kaavio
Pätevyyden saaminen näillä tappilla on avain 555 -ajastimen tehokkaaseen käyttöönottamiseen projektissa.Tämä tieto edistää kaiken luomista yksinkertaisista viivästyneistä kytkimistä monimutkaisiin pulssigeneraattoreihin, jotka varmistavat onnistuneen piirisuunnittelun ja toteutuksen.
Vilkkuvan LED -piirin luominen 555 -ajastimen avulla
ASTABLE -tilan 555 -ajastin toimii oskillaattorina, vaihtaen jatkuvasti sen lähtöä korkeasta matalaan.Tämä värähtely on täydellinen jaksollisten toimintojen luomiseen, kuten LEDin vilkkumiseen, äänien tuottamiseen tai moottorien hallintaan.
Piirin asettamisessa vastuksen ja kondensaattorin arvot vaikuttavat LED: n flash -taajuuteen ja stabiilisuuteen.Esimerkiksi korkeampi kapasitanssi laajentaa sekä LEDin On- että OF -vaiheita, mikä johtaa hitaampaan vilkkuvaan kuvioon.Samoin oikean vastuksen arvon valitseminen auttaa suojaamaan LED: tä liialliselta virralta, mikä voi vahingoittaa sitä, samalla kun se optimoi piirin tehotehokkuuden.
Näiden piirejen kokeilu antaa aloittelijoille käytännön matkan tarkkailla elektronisten komponenttien vuorovaikutusta.Se osoittaa myös, kuinka piireissä ajoitusta hallitaan peruselementeillä, mikä parantaa niiden käsitystä 555 -ajastimen ominaisuuksista ja rohkaisee lisätutkimuksia elektroniikassa.
Kuva 6: LED -piiri
Vilkkuvan LED -piirin rakentaminen
Vilkkuvan LED -piirin kokoaminen 555 -ajastimella on erinomainen johdantoprojekti elektroniikan uusille.Prosessi on suoraviivainen ja tarjoaa selkeän osoituksen ajastimen toiminnallisuudesta Astable -tilassa.Alta löydät yksityiskohtaiset vaiheet ja tarvittavat komponentit.
Kuva 7: LED -vilkkupiiri
Tarvittavat komponentit:
• 555 ajastin siru
• LED
• vastus (virran rajoittamiseksi LEDiin)
• Kondensaattori (flash -taajuuden asettaminen)
• Virtalähde (yleensä välillä 5 V - 12 V)
Kokoonpano -ohjeet:
Virtalähteen yhdistäminen:
• Kiinnitä 555 -ajastimen nasta 8 virtalähteen positiiviseen nauhaan.
• Kytke nasta 1 maahan.
Ajastimen määrittäminen:
• Aseta 555 -ajastin ASTABLE -tilaan, linkkitapit 2 ja 6 toisiinsa.
Lähtötaajuuden säätäminen:
• Kytke yksi vastus nastasta 7 nastaan 8. Tämä vastus vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti kondensaattori latautuu.
• Kiinnitä toinen vastus nasta 7 nastaan 6 ja aseta kondensaattori sarjaan nastasta 6 maahan.Tämän vastuksen ja kondensaattorin valitut arvot määräävät kuinka nopeasti LED vilkkuu.
LEDin yhdistäminen:
• Yhdistä LED: n positiivinen napa nasta 3, joka on 555 -ajastimen lähtötappi.
• Kytke LED: n negatiivinen napa maahan vastuksen kautta.Tämä vastus on valittava huolellisesti sen varmistamiseksi
Näiden vaiheiden kautta voit rakentaa piirin, joka ei vain osoita elektronisia perusperiaatteita, vaan toimii myös käytännöllisenä johdannona 555 -ajastimen dynaamisiin funktioihin.
Monistabiilinen tila 555 -ajastimella
Monostabiili tila, jota usein kutsutaan yhden laukauksen tilaksi, tarjoaa vakaan, lyhyen korkean lähtöä 555-ajastimesta.Tämä toiminnallisuus on erityisen hyödyllinen kertakäyttöisen ajoituksen tai viivesignaalien luomisessa.Yleisiä käyttötarkoituksia ovat sekvenssien aloittaminen ovikelloissa tai väliaikaiset hälytykset, joissa nopea signaali laukaisee pidemmän toiminnan.
Monostabiilin piirin rakentamisprosessissa vastus- ja kondensaattorien arvojen säätäminen mahdollistaa tarkan ohjauksen lähdön kestoon.Esimerkiksi kondensaattorin koon lisääminen pidentää lähtöä, jonka lähtö pysyy korkealla, mikä on hyödyllistä sovelluksille, jotka tarvitsevat pidennettyjä signaalin pituuksia, kuten pidempiä hälytyksiä.
Huomio komponenttien, etenkin liipaisumekanismin, laatuun on avain.Heikkolaatuiset komponentit voivat johtaa epäjohdonmukaiseen käynnistämiseen ja vähentämään järjestelmän suorituskykyä.Lisäksi pull-up-vastuksen valinta vaikuttaa piirin vakauteen.Sen on oltava riittävän suuri, jotta PIN 2 pitää korkeassa tilassa normaaleissa olosuhteissa ja riittävän pieni helpottamaan nopeaa siirtymistä alhaiseen tilaan, kun se laukaistaan.
Nämä asetukset mahdollistavat 555 -ajastimen toiminnan tehokkaasti ovensikeiden tai hälytysten ulkopuolella, mukaan lukien tarkkuustehtävät, kuten kameran välähdyksen hallinta.Tällainen monipuolisuus esittelee 555 -ajastimen hyödyllisyyden erilaisissa sähköisissä projekteissa.
Piirin rakentaminen monistabiilissa tilassa
Yleistämistilan piirin asetus vaatii huolellista huomiota signaalin ja ajoituksen kokoonpanoon.Tässä on askel askeleelta opas monistabiilin piirin kokoamiseksi 555-ajastimella.
Kuva 8: 555 Ajastin monistable -tilan esimerkissä
Vaaditaan komponentit:
• 555 ajastin
• Vastukset (vähintään kaksi)
• Kondensaattori (määrittää viiveen keston)
• Liipaisukytkin (kuten painike)
• Lähtölaite (esim. Summeri tai LED)
• Virtalähde (tyypillisesti 5 V - 12 V)
Kokoonpano -ohjeet:
Virtayhteyden luominen:
• Kytke 555 -ajastimen nasta 8 virtalähteen positiiviseen nauhaan.
• Kiinnitä nasta 1 maahan.
Liipaisumekanismin määrittäminen:
• Kiinnitä vetovastus nastaan 2 ja kytke se positiiviseen virtalähteeseen nasta 2 yleensä korkeana, estäen vahingossa tapahtuvat liipaisimet.
• Kytke nasta 2 maahan liipaisukytkimen kautta, jolloin jännite 2: n jännitteen pudottamiseksi kytkin aktivoituu hetkeksi, aloittaen siten ajastimen.
Lähtön keston asettaminen:
• Aseta vastus PIN 6: n (kynnys) ja PIN 7: n (purkaus) väliin.
• Kiinnitä kondensaattori nastasta 7 maahan.Vastuksen ja kondensaattorin spesifiset arvot määrittävät, kuinka kauan lähtö pysyy korkealla, hallitsemalla siirtymistä takaisin matalaan aktivoinnin jälkeen.
Lähtölaitteen kytkeminen:
• Linkki -nasta 3 lähtölaitteeseen, kuten summeri tai LED, mahdollistaen sen säteilevän äänen tai valon aktivoinnin yhteydessä.
Näiden vaiheiden seuraamalla voit luoda monistabiilin piirin, joka ei vain osoita elektronisia perusperiaatteita, vaan hyödyntää myös 555 -ajastimen dynaamista toiminnallisuutta.
Bistable -tila ja sen käytännön sovellukset
Bistable-tila mahdollistaa 555-ajastimen sirun kytkemisen kahden stabiilin tilan välillä, joka toimii samalla tavalla kuin elektroninen kaksisuuntainen kytkin.Tämä tila on ihanteellinen skenaarioihin, jotka vaativat yksinkertaisia kytkimiä tai logiikan hallintaa ilman aikapohjaisia toimintoja.Yleensä sitä sovelletaan suoraviivaisissa automaatiojärjestelmissä, robottilogiikan säätimissä ja erilaisissa kytkintoiminnoissa.
Bistable -tilan ymmärtäminen ja asettaminen
Bistable -moodin saranoiden käyttäminen liipaisumekanismin tarkkaan asettamiseen ja vakaiden tulosten ylläpitämiseen.Ohjauspainikkeiden laatu ja asennus vaikuttavat merkittävästi järjestelmän suorituskykyyn, koska ala -arvoiset painikkeet voivat johtaa värinän ja usein, tahattomiin tilanmuutoksiin.
Aseta liipaisin kytkemällä nastat 2 ja 6. Tässä on toimintalogiikka: painikkeen painaminen muuttaa lähtöä tilasta toiseen, joka sitten pitää, kunnes painiketta painetaan uudelleen.Tämä asennus sopii täydellisesti yksinkertaisten logiikkapiirien suunnitteluun, kuten ne, joita käytetään robotin suunnan muuttamiseen tai perustietojen tallentamiseen.
Yksinkertaisten elektronisten kytkimien lisäksi Bistable-tila on mukautettava myös monimutkaisemmille tehtäville, kuten automatisoidut ohjausjärjestelmät, jotka vaativat peruspäätöksen päätöksentekoa.Sen yksinkertaisuus ja luotettavuus tekevät siitä hyödyllisen työkalun elektroniikkaprojekteissa.
Bistable -tilan määrittäminen
Bistable -tilassa 555 -ajastimen lähtö (joko korkea tai matala) riippuu ulkoisesta liipaisimesta ja pysyy muuttumattomana seuraavaan liipaisutapahtumaan.Vaikka asennus on suoraviivainen, tarkka piirisuunnittelu auttaa varmistamaan sekä vakauden että reagoivuuden.
Kuva 9: Esimerkki Bistable -moodipiiristä
Vaadittavat materiaalit:
• 555 ajastin siru
• vastus
• Liipaisukytkin (painike tai aistinvarainen laite)
• Lähtölaitteet (LEDit, elektroniset lukot, moottorit jne.)
• Virtalähde (tyypillisesti 5 - 12 V)
Rakennusvaiheet:
Virtayhteydet:
• Kytke nasta 8 positiiviseen virtalähteeseen ja nastaan 1 maahan.
Aseta laukaisumekanismi:
• Linkkitappi 2 ja nasta 6 suoraan ja vetävän alasvastuksen läpi maahan varmistaen, että tappi pysyy alhaisena ilman liipaisussignaalia.
• Kytke nastat 2 ja 6 positiiviseen syöttöön painatuspainikkeen kautta aktivointia varten.
Lähtökokoonpano:
• Kytke nasta 3 (lähtötappi) lähtölaitteeseen, kuten LED tai toinen ohjain.
Tämä suora ja yksityiskohtainen lähestymistapa bistable -moodin kokoonpanoon korostaa käytännön käsittelyä ja loogista toimintaa, joten se on saatavana niille, jotka toteuttavat tai oppimaan elektroniikan yksinkertaisia ohjausjärjestelmiä.
Käytännön sovellukset ja korkean virran tuotoksen laajennus
555 -ajastin voi toimittaa jopa 200 mA: n, joten se sopii pienten moottorien tai useiden LED -valojen suoraan virtaan.Lisäämällä ulkoisia komponentteja, kuten transistoreita tai MOSFET -arvoja, 555 -ajastimen kapasiteetti kasvaa, jolloin se voi käsitellä suurempia kuormia automatisoiduissa ohjausjärjestelmissä.
Kun valitset transistorin tai MOSFET: n, on välttämätöntä varmistaa, että se pystyy käsittelemään odotettua jännitettä ja virtaa.Raskaammille kuormituksille voi olla tarpeen ylimääräinen lämmön hajoaminen, kuten jäähdytyselementit.
555-ajastimen yhdistäminen transistorin tai MOSFET: n kanssa antaa käyttäjille paremman joustavuuden suuritehoisten laitteiden hallintaan.Tämä asennus laajentaa 555 -ajastimen käyttöä automaatiojärjestelmissä.
Suora aseman kuorma
Perusasetukset:
LED-merkkijono: Kytke useita LED-levyjä lähtötappiin 3, mukaan lukien sopivat virran rajoittavat vastukset suojaamaan niitä ylivirtaukselta.Aseta esimerkiksi 12 V: n virtalähde, joka ajaa 10 LEDiä, aseta 120Ω vastus sarjaan jokaisen LED: n kanssa.
Pienet moottorit: Kytke moottori suoraan nastaan 3, jos se vaatii alle 200 mA.Tämä suoraviivainen lähestymistapa toimii hyvin nykyisen rajan sisällä.
Laajennettu piiri suurempien kuormien varalta
Tarvittavat materiaalit:
• 555 ajastin siru
• Sopiva transistori (esim. NPN) tai MOSFET
• vauhtipyörän diodi (induktiivisille kuormille)
• Ohjausvastus
• Virtalähde
• Kuorma (esim. Suuremmat moottorit tai suuritehoiset LEDit)
Vaiheet kokoonpanoon:
Transistorin kuljettajan asetukset:
Aseta pieni vastus PIN 3: n ja transistorin pohjan (NPN) tai portin (MOSFET) väliin portin virran hallitsemiseksi.
Kytke keräin (NPN) tai tyhjennys (MOSFET) kuorman toiselle puolelle.Kytke kuorman toinen puoli virtalähteen positiiviseen päätteeseen.
Linkitä emitteri (NPN) tai lähde (MOSFET) negatiiviseen tehopäätteeseen.
Induktiivisten kuormitusten, kuten suurten moottorien, lisää vauhtipyörän diodi kuorman ja transistorin väliin suojataksesi jännitteen nousulta.
Testaus ja säädöt:
Varmista, että kaikki yhteydet ovat oikeat ennen virran virtausta.
Tarkkaile testauksen aikana kuormitusvastetta ja tarkista transistori ylikuumenemiseksi.Jos havaitaan liiallista lämpöä, harkitse jäähdytyselementtien asentamista.
Strategiat suurempien kuormien hallitsemiseksi
Vuoden 200 mA: n ylittävien kuormien hallitsemiseksi 555 -ajastin tarvitsee ulkoisen transistorin lisätäkseen ajovoimaaan.NPN -transistoreita tai MOSFET: itä käytetään yleisesti tähän tarkoitukseen.Ne eivät vain käsittele suuritehoisia moottoreita tai laajoja LED-nauhoja tehokkaasti, vaan myös varmistavat piirin vakauden.Alla on yksityiskohtaiset ohjeet näiden toimenpiteiden toteuttamisesta sekä keskeiset operatiiviset näkökohdat.
Vaadittavat materiaalit
• 555 ajastin siru
• NPN -transistori tai mosfet
• vastus (pohjalle tai portille)
• vauhtipyörän diodi (induktiivisille kuormille)
• Suuritehoinen kuorma (esim. Moottori- tai LED-nauha)
• Virtalähde (vastaava kuormitus- ja transistorijännite/virran tarpeet)
Toteutusvaiheet
Kytke 555 -ajastin:
Määritä 555 -ajastin suunnitellun sovellusmoodin perusteella, kuten monostabiili tai estable.
Valitse ja määritä transistori:
NPN -transistorille.Linki 555 -ajastimen lähtötappi transistorin pohjaan käyttämällä vastusta välillä 1kΩ - 10 kΩ perusvirran rajoittamiseksi.
Mosfetille.Kytke 555-ajastimen lähtö MOSFET-portille suuremman vastuskyvyn kautta, yleensä 10 kΩ-100 kΩ, koska MOSFET: t ovat jännitteenohjattuja.
Kytke kuorma:
Kiinnitä transistorin keräilijä (NPN) tai tyhjennys (MOSFET) kuorman toiseen päähän.
Kytke kuorman toinen pää positiiviseen virtalähteen päätteeseen.
Jos kuorma on induktiivinen (kuten moottori), lisää vauhtipyörän diodi kuorman ja transistorin väliin.Diodin tulisi kohdata virtalähteen vastapäätä suojaakseen jännitteen nousua vastaan.
Testaa ja säädä:
Tarkista liitännät huolellisesti ennen virtapiirin virtaamista.
Tarkkaile kuorman vastausta ja seuraa transistoria ylikuumenemista varten.Jos se tulee liian kuumaan, käytä jäähdytyselementtiä vaurioiden estämiseksi.
Keskeiset näkökohdat toiminnan aikana:
Transistorin valinta: Valitse transistori, jolla on sopiva maksimivirta, jännitekapasiteetti ja kynnysarvo.MOSFET: t toimivat yleensä parhaiten korkean virran käyttöön johtuen niiden alhaisesta vastustuskyvystä.
Vastuksen laskenta: Laske varovasti pohja- tai porttivastus varmistaaksesi, että transistori reagoi asianmukaisesti 555 -ajastimen ulostuloon.
Lämmön hajoaminen: Suuritehoiset kuormat tuottavat merkittävää lämpöä, joten aseta asianmukaiset jäähdytystoimenpiteet, kuten jäähdytyselementit suorituskyvyn ylläpitämiseksi ja vaurioiden välttämiseksi.
Näiden vaiheiden jälkeen voit käyttää 555 -ajastinta hallitaksesi tehokkaasti suuria kuormia 200 mA: n yli.Tämä kokoonpano laajentaa 555 -ajastimen ominaisuuksia, jolloin se voi olla tehokas erilaisissa automaatio- ja ohjausskenaarioissa.
Johtopäätös
Tämä artikkeli antoi yksityiskohtaisen analyysin 555 -ajastimen toiminnasta ja miksi sitä käytetään niin laajasti.555 -ajastimen monitoiminen ja luotettavuus tekevät siitä korvaamattoman sekä elektroniikan harrastajille ja insinööreille, mikä osoittaa sen vertaansa vailla olevaa arvoa monimutkaisissa elektronisissa järjestelmissä.Käytännölliset piirimallit yksinkertaisista kokeista monimutkaisiin automaatiosovelluksiin osoittavat sen joustavuuden ja korkean virran lähtöominaisuudet.Lukijoiden tulisi nyt olla hyvin perehtynyt 555-ajastimen toiminnallisuuteen ja he voivat luottaa varmasti tämän tiedon reaalimaailman hankkeisiin.Valjastamalla luovuutta he voivat käsitellä käytännön haasteita ja edistää käynnissä olevaa innovaatiota sähköisessä tekniikassa.
Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]
1. Kuinka 555 ajastin toimii piirissä?
555 -ajastin on monipuolinen integroitu piiri, jolla on kolme päämoodia: Astable, monostable ja bistable.Tässä on yksinkertaistettu selitys:
Avainkomponentit:
Siru sisältää kaksi jännitekertajaa, SR-flip-flopin, lähtövaiheen ja purkaustransistorin.
Tulot ja sisäiset signaalit:
Liipaisu- ja kynnystulot:
Kaksi päätulotappia vastaanottaa jännitesignaalia.
Ohjausjännitetulo:
Muuttaa sisäistä referenssijännitettä.
Sisäinen toiminta:
Vertailijat seuraavat liipaisimen ja kynnystappien jännitteet sisäistä referenssiä vastaan.
Kun liipaisimen jännite on alle kolmasosa syöttöjännitteestä, alempi vertailija asettaa SR-flip-flopin suuren signaalin tuottamiseksi.
Jos kynnysjännite ylittää kaksi kolmasosaa syöttöjännitteestä, ylempi vertailu palauttaa flip-flopin, mikä johtaa alhaiseen ulostuloon.
Vastuuvapauden transistori:
Piniin 7 kytkettynä purkaustransistoria ohjataan flip-flopilla.
Astable -tilassa se purkaa ajoittain ajoituskondensaattorin, mikä luo toistuvan värähtelyn.
Monostabiilissa tilassa se purkaa kondensaattorin, kun lähtö laskee.
2. Esimerkki 555 ajastimen sovelluksesta
Suosittu käyttö 555 -ajastimelle Astable -tilassa on luoda LED -vilkkupiiri:
Piirinasetukset:
Tarvitaan vastus, ajoituskondensaattori ja LED.
Käyttö:
Kondensaattori latautuu vastuksen kautta.
Kun jännite saavuttaa kaksi kolmasosaa syöttöjännitteestä, purkaustappi laukaisee, purkaen kondensaattorin ja palauttamalla syklin.
Tämä sykli saa LED -vilkkumisen vastuksen ja kondensaattorin arvojen määrittämällä taajuudella.
3. Kuinka tehdä yksinkertainen 555 -ajastinpiiri
Tässä on vaiheittainen opas Astable 555 -ajastinpiirin kokoamiseen:
Kerää komponentit:
• 555 ajastin IC
• Kaksi vastusta (R1 ja R2)
• Yksi elektrolyyttinen kondensaattori (C1)
• Virtalähde (5-15 V)
• LED
• Johtojen kytkentä
Piirikokoonpano:
Kytke nasta 8 (VCC) positiiviseen virtalähteeseen.
Kytke nasta 1 (GND) maahan.
Aseta vastus R1 nastat 8 - 7.
Kytke vastus R2 nastat 7 - 6.
Kiinnitä kondensaattori C1 nasta 6 ja maan väliin.
Tietappi 4 (nollaa) VCC: hen.
Valinnaisesti maadoitustappi 5 (ohjausjännite) 0,01 µF -kondensaattorin kautta.
Kytke nasta 3 (lähtö) LED: n positiiviseen jalkaan virran rajoittavan vastuksen kautta ja maadoita sitten toinen jalka.
Säädä ajoitus:
Laske värähtelytaajuus käyttämällä:
taajuus = 1,44 / ((R1 + 2 * R2) * C1)
Testaa piiri:
Käynnistää piiri.LED: n tulisi alkaa vilkkua.
Vaihda vastus- ja kondensaattorin arvot vilkkuvanopeuden muokkaamiseksi.
4. Jännitteenohjauksen ymmärtäminen 555 ajastinpiirissä
Jännite 555 -ajastinpiirissä asetetaan pääasiassa sen sovellustilassa, kuten ASTABLE tai monostabiili.Tyypillisesti jännitealue on 4,5 voltista 15 voltiin syöttöjännitteestä (VCC) riippuen.Lähtö vaihtelee lähes 0 voltin (maa) ja lähellä VCC: tä.Käytön aikana piiri hallitsee ajoitusvälejä muuttamalla jännitettä ajoituskondensaattorin yli.Edistyneempää ohjausta varten voidaan käyttää ulkoista jännitettä värähtelytaajuuden hienosäätöön, menetelmään, jota usein kutsutaan jännitekontrolloitua värähtelyä (VCO).
5. 555 -ajastimen yleisin käyttö
Nykyään 555 -ajastinta käytetään pääasiassa oskillaattorina tai pulssigeneraattorina, etenkin digitaalisten piirien kellopulssien luomiseen.Ajoitus- ja ohjaussovelluksiin tarvittavat tarkkojen neliöaalisten signaalit ovat avain.Lisäksi sitä käytetään laajasti pulssin leveyden modulaatiopiirissä (PWM).Tämä sovellus on ratkaisevan tärkeä LEDien kirkkauden säätämiseksi tai moottorin nopeuksien ohjaamiseksi, mikä mahdollistaa laajan nopeusasetusten ja valon voimakkuuden.
6. 555 ajastimen käytön edut
Monipuolisuus: 555 -ajastin kykenee toimimaan useissa kokoonpanoissa, kuten jatkuvien värähtelyjen luominen ASTable -tilassa tai tuottaa yhden pulssin monostabiilissa tilassa.
Helppokäyttöisyys: Se vaatii vain kourallisen ulkoisia komponentteja toimimaan, yksinkertaistaen monien projektien suunnittelu- ja kokoonpanoprosessia.
Kohtuuhintaisuus: Alhaisten kustannustensa vuoksi 555 ajastin on saatavana sekä harrastajille että ammatillisille projekteille, mikä tekee siitä katkelman elektronisissa laitteissa.
Vakaa suorituskyky: Ajastin ylläpitää vakaa lähtö, johon lämpötilan muutokset eivät helposti vaikuta, mikä varmistaa luotettavan toiminnan eri ympäristöissä.
Suuri lähtövirta: Se voi suoraan ajaa laitteita, joiden virtaukset ovat jopa 200 mA, jolloin se mahdollistaa virran LEDit, pienet moottorit ja muut komponentit ilman lisälaitteita.
Tarkkuus: Ajoitusvälit ovat erittäin tarkkoja ja niitä voidaan helposti säätää ulkoisilla vastusilla ja kondensaattoreilla, mikä tarjoaa joustavuuden ajoitus -alueella ja tarkkuudella.
7. Kuinka 555 monostabiili piiri toimii?
555 -ajastin monostabiilissa tilassa tuottaa yhden pituuden yhden pulssin.Tässä on yksityiskohtainen selitys:
Piirin käynnistäminen:
Aluksi piiri istuu stabiilissa tilassa, jossa lähtö (nasta 3) on alhainen.
Kun lyhyt, matalan jännitteen signaali (alle kolmanneksen syöttöjännitteestä) saavuttaa liipaisimentapin (nasta 2), ajastin alkaa, aiheuttaen lähtöä siirtymään korkeaan.
Pulssin ajoittaminen:
Korkean lähtöpulssin kesto riippuu ulkoisesta vastuksesta (R) VCC: n ja purkaustapin (nasta 7) välillä, samoin kuin kondensaattori (c) kynnystapin (nasta 6) ja maan välillä.
Kun lähtö on korkea, kondensaattori alkaa latautua vastuksen läpi.
Pulssin lopettaminen:
Kun kondensaattori latautuu ja sen jännite saavuttaa kaksi kolmasosaa syöttöjännitteestä, sisäkynnyksen vertailu kääntää lähtö takaisin matalaan, purkaen kondensaattorin ja nollaamalla piirin.
Avainkomponentit:
Vastus (R): Hallitsee nopeutta, jolla kondensaattori veloittaa.
Kondensaattori (C): Varastoi varaus ja määrittää pulssin keston.
Pulssin kestokaava:
T = 1,1 × R × C
8. Mikä on vaihtoehto 555 ajastinpiirille?
Erilaisia vaihtoehtoja 555 -ajastimelle ovat:
Mikrokontrollerit:
Joustava ja ohjelmoitava useille ajoitustoiminnoille.
Erikoistuneen ajastin ICS:
CD4538: Tarjoaa kaksi tarkkuutta monivibraattoria.
NE566: Jännitteenohjattu oskillaattori.
Erilliset komponentit:
Transistoripohjaiset oskillaattorit: käyttää erillisiä transistoreita ja passiivisia komponentteja ajoitukseen.
RC -oskillaattorit: Yksinkertaiset piirit, joissa on vastus ja kondensaattorit, tyypillisesti pariksi vahvistimien kanssa.
9. Kuinka asetat taajuuden 555 -ajastimeen?
555 -ajastimen taajuuden säätämiseksi ASTABLE -tilassa (jatkuva värähtely) sinun on muutettava kahden vastuksen ja kondensaattorin arvot.
Piiriyhteys:
Vastus R1: Kytke VCC: n ja purkaustapin välillä (nasta 7).
Vastus R2: Kytke nasta 7 ja kynnystapin välillä (nasta 6).
Kondensaattori C: Kytke nasta 6 ja maan välillä.
Ota lähtö nasta 3.
Laske taajuus:
Taajuus (Hz) = 1,44 / ((R1 + 2 × R2) × C)
Laske työsykli:
Vukeusjakso (d) = R2 / (R1 + 2 × R2)
Säätövastus:
Taajuuden lisääminen: Vähennä R1: n ja R2: n vastustuskykyä.
Alhaisempaan taajuuteen: Lisää R1: n ja R2: n arvoja.
Esimerkkilaskelma:
Jos R1 on 10 kΩ, R2 on 20 kΩ ja C on 0,01µF, niin taajuus on:
F = 1,44 / ((10k + 2 × 20k) × 0,01µF) ≈ 2,4 kHz
Vaihda R1: n tai R2: n arvot halutun taajuuden saavuttamiseksi.