Building 555 Timer Astabilni multivibrator na osnovi IC
Brez uporabe kakršnih koli zunanjih sprožilcev lahko 555 timer IC preklaplja med svojima dvema stanjema. Trije dodatni zunanji deli, dva upora (R 1 in R 2 ), IC 555 pa se lahko doda kondenzator (C), da se pretvori v astabilno multivibratorsko vezje. Spodnje vezje prikazuje uporabo IC 555 kot astabilnega multivibratorja skupaj s tremi zunanjimi deli.
Ker sta pina 6 in 2 že povezana, se bo naprava samodejno aktivirala in delovala kot oscilator brez potrebe po zunanjem prožilnem impulzu. V CC saj je napajalna vhodna napetost povezana z zatičem 8. Ker je zatič 3 v zgornjem vezju izhodni priključek, lahko izhod črpamo od tu. Zunanji pin za ponastavitev je pin 4 v vezju in ta pin lahko znova zažene časovnik, vendar je običajno pin 4 povezan z V CC ko funkcija ponastavitve ni v uporabi.
Raven mejne napetosti bo nihala glede na krmilno napetost na nožici 5. V nasprotju s tem je nožica 5 pogosto povezana z zemljo prek kondenzatorja, ki filtrira zunanji šum iz terminala. Ozemljitveni priključek je pin 1. R 1 , R 2 , in C sestavljata časovno vezje, ki nadzoruje širino izhodnega impulza.
Načelo delovanja
Notranje vezje IC 555 je prikazano v astabilnem načinu z R 1 , R 2 in C sta vsa del časovnega vezja RC.
Flip-flop se najprej ponastavi, ko je priključen na napajanje, kar povzroči, da se izhod časovnika preklopi v nizko stanje. Zaradi povezave s Q' je razelektritveni tranzistor potisnjen do točke nasičenja. Tranzistor bo omogočil izpraznitev kondenzatorja C časovnega vezja, ki je povezan z zatičem 7 IC 555. Izhod časovnika je zdaj zanemarljiv. Sprožilna napetost je v tem primeru edina napetost na kondenzatorju. Kot rezultat, če napetost kondenzatorja pade pod 1/3 V CC , referenčna napetost, ki aktivira primerjalnik št. 2, izhod primerjalnika št. 2 bo med praznjenjem postal visok. Posledično bo nastavljen flip-flop, ki bo proizvedel VISOKI izhod za časovnik na pin 3.
Tranzistor bo izklopljen zaradi tega visokega izhoda. Kot rezultat, skozi upore R 1 in R 2 , se kondenzator C napolni. Pin 6 je povezan s stičiščem, kjer se stikata kondenzator in upor, zato je napetost za kondenzator zdaj enaka napetosti praga. Ko se kondenzator polni, njegova napetost eksponentno narašča proti V CC ; ko doseže 2/3 V CC , referenčna napetost primerjalnika praga (komparator 1), njegovi izhodni konici.
Flip-flop je torej RESET. Izhod časovnika se zmanjša na LOW. Ta nizka izhodna moč bo ponovno zagnala tranzistor, kar kondenzatorju omogoči pot praznjenja. Posledično je upor R 2 bo omogočila, da se kondenzator C izprazni. Tako se cikel nadaljuje.
Kot rezultat, medtem ko se kondenzator polni, je izhodna napetost na nožici 3 visoka, napetost okoli kondenzatorja pa agresivno narašča. Podobno kot je izhodna napetost zatiča 3 nizka in ko se kondenzator izprazni, njegova napetost na njem eksponentno pade. Izhodna valovna oblika je videti kot serija pravokotnih impulzov.
Valovne oblike napetosti kondenzatorja in izhodne napetosti
Kot rezultat, R 1 + R 2 predstavlja skupni upor v polnilnem kanalu, C pa časovno konstanto polnjenja. Šele ko gre kondenzator skozi upor R 2 med praznjenjem se izprazni. R 2 C je rezultat časovna konstanta praznjenja.
Delovni cikel
Odpori R 1 in R 2 vplivajo na časovne konstante polnjenja in praznjenja. Sprememba časovne konstante je običajno večja od časovne konstante praznjenja. VISOK izhod se posledično pojavlja dlje kot nizki izhod, izhodna valovna oblika pa ni simetrična, tako da če je T trajanje enega cikla in je TON čas za višji izhod, potem je delovni cikel podan z :
Torej bo delovni cikel v odstotkih:
Kjer je T skupni čas polnjenja in praznjenja, T VKLOP in T IZKLOP , naslednja enačba zagotavlja vrednost T VKLOP ali čas polnjenja T C :
Čas praznjenja T D , pogosto znan kot T IZKLOP , podaja:
Posledično je formula za trajanje enega cikla T:
Zamenjava v formuli % delovnega cikla:
Pogostost je podana z:
Uporaba – Generiranje kvadratnih valov
Delovni cikel astabilnega multivibratorja je običajno višji od 50 %. Ko je delovni cikel natanko 50 %, astabilni multivibrator proizvede kvadratni val kot svoj izhod. Obratovalne cikle 50 % ali kar koli nižje od tega je težko doseči z IC 555, ki deluje kot astabilen multivibrator, kot je bilo že omenjeno. Vezje mora iti skozi nekaj sprememb.
Dodani sta dve diodi, ena vzporedno z uporom R 2 drugi pa zaporedno z uporom R 2 pri čemer je katoda povezana s kondenzatorjem. S spreminjanjem uporov R 1 in R 2 , je mogoče ustvariti delovni cikel v oklepaju od 5 % do 95 %. Vezje za ustvarjanje izhoda pravokotnih valov je mogoče konfigurirati kot spodaj:
V tem vezju se kondenzator polni, medtem ko prenaša tok preko R 1 , D 1 in R 2 med polnjenjem. Izvaja se preko D 2 in R 2 pri praznjenju.
Časovna konstanta polnjenja, T VKLOP = T C , se lahko izračuna na naslednji način:
In tako dobiš časovno konstanto praznjenja, T IZKLOP = T D :
Posledično je delovni cikel D določen z:
Izdelava R 1 in R 2 enake vrednosti bo povzročil kvadratni val s 50-odstotnim delovnim ciklom.
Delovni cikel, manjši od 50 %, je dosežen, ko je R 1 upornost je manjša od R 2 medtem ko običajno R 1 in R 2 lahko zamenjate s potenciometri, da to dosežete. Brez uporabe kakršnih koli diod je mogoče zgraditi drugo vezje generatorja pravokotnih valov z uporabo astabilnega multivibratorja. R 2 je priključen med nožici 3 in 2 ali izhodno sponko in sponko sprožilca. Spodaj je diagram vezja:
Oba procesa polnjenja in praznjenja v tem vezju potekata samo preko upora R 2 . Pri polnjenju z uporom R kondenzator ne sme biti izpostavljen zunanjim povezavam 1 , ki mora biti nastavljena na visoko vrednost. Poleg tega zagotavlja, da se kondenzator napolni do svojega polnega potenciala (V CC ).
Uporaba – Spremembe položaja impulza
Dva IC-ja časovnika 555, od katerih eden deluje v astabilnem načinu in nasprotno v monostabilnem načinu, ponujata modulacijo položaja impulza. Prvič, IC 555 je v astabilnem načinu, modulacijski signal se uporablja na nožici 5 in IC 555 kot svoj izhod proizvaja impulzno širinsko moduliran val. Sprožilni vhod naslednjega IC 555, ki deluje v monostabilnem načinu, sprejme ta signal PWM. Lokacija drugega izhodnega impulza IC 555 se spreminja glede na signal PWM, ki je ponovno odvisen od modulacijskega signala.
Spodaj je konfiguracija vezja za impulzni modulator položaja, ki uporablja dve integrirani vezji časovnika 555.
Krmilna napetost, ki določa najnižjo napetost ali raven praga za prvi IC 555, je prilagojena za ustvarjanje UTL (Upper Threshold Level).
Ko se mejna napetost spremeni glede na uporabljeni modulacijski signal, se spremenita tudi širina impulza in časovni zamik. Ko se ta signal PWM uporabi za sprožitev drugega IC, se bo spremenila le lokacija izhodnega impulza, niti njegova amplituda niti širina se ne bosta spremenili.
Zaključek
555 Timer IC-ji lahko delujejo kot prosto delujoči oscilator ali astabilni multivibrator v kombinaciji z dodatnimi komponentami. 555 IC časovnikov v astabilnem načinu se uporabljajo v najrazličnejših aplikacijah, od generiranja niza impulzov, modulacije in generiranja kvadratnih valov.