555-ajastin IC on yksinkertainen siru, jota käytetään ajoituksen ja pulssin hallintaan. Se voi aiheuttaa viiveitä, yksittäisiä pulsseja ja toistuvia neliöaaltosignaaleja. 8-napaisessa kotelossaan se käyttää vertailijoita, flip-flopia ja purkuvaihetta ulostulon KORKEALLE tai MATALALLE kytkemiseen. Tässä artikkelissa kerrotaan sen pinoutista, tiloista, käyttötarkoituksista, RC-ajoituksesta ja vianetsinnästä.
555 Timer IC:n perusteet
555-ajastin IC on yksinkertainen siru, jota käytetään ajoituksen ja pulssin hallintaan. Se voi aiheuttaa viiveitä, toistuvia signaaleja ja tasaisia lähtöaaltoja. 8-napaisessa kotelossaan se käyttää vertailijoita, flip-flopia ja lähtövaihetta ohjatakseen signaalin käynnistymistä ja pois.
555 ajastin IC:n pinout
| Pin | Nimi | Ominaisuudet |
|---|---|---|
| 1 | GND (maa) | Maa, matalana (0V) |
| 2 | TRIG(laukaisin) | Kun tämä pin-jännite laskee 1 / 3VCC:hen (tai säätimen määräämään kynnysjännitteeseen), lähtö on korkea. |
| 3 | ULOS | Ulostulo korkealla tasolla (+VCC) tai matalalla tasolla. |
| 4 | RST (nollaus) | Kun tämä nasta vastaanottaa sähköajastimen, siru nollautuu, kun se maadoitetaan, ja lähtö on matala. |
| 5 | CTRL (ohjaus) | Sirun kynnysjännitettä säädellään. (Kun pinni on tyhjä, oletusjännite on 1 / 3Vcc ja 2 / 3Vcc). |
| 6 | THR (kynnys) | Kun tämä pin-jännite nousee 2 / 3VCC:hen (tai säätimen määräämään kynnysjännitteeseen), lähtö laskee. |
| 7 | DIS (purkaus) | Sisäistä OC-porttia käytetään kondensaattorin purkamiseen. |
| 8 | V +, VCC (teho) | Tarjoa sirulle korkeat tehot. |
555-ajastimen piirikaavio
555-ajastin toimii vertaamalla kynnyksen (pinni 6) ja triggerin (nasta 2) tulojen jännitteitä kahteen kiinteään viitetasoon, jotka syntyvät sisäisten kolmen 5 kΩ vastuksen avulla. Nämä viittaukset asettavat kytkentäpisteet noin 2/3 VCC:hen ja 1/3 VCC:hen. Kun liipaisinjännite laskee alemman tason alapuolelle, sisäinen lukko asettuu ja lähtövaihe ajaa nastaa 3 KORKEALLE. Kun kynnysjännite nousee yläpuolelle, lukko nollautuu ja lähtö laskee ALAS. Purkaustransistori (pinni 7) käynnistyy LOW-lähtötilassa purkaakseen ulkoisen ajoituskondensaattorin nopeasti vastuspolun kautta, ohjaten ajoitussykliä.
555 Timer IC:n tekniset tiedot
| Virtalähteen jännite (VCC) | 4,5-16 V |
|---|---|
| Nimellinen käyttövirta (VCC = +5 V) | 3-6 mA |
| Nimellinen käyttövirta (VCC = +15 V) | 10-15 mA |
| Suurin lähtövirta | 200 mA |
| Maksimivirrankulutus | 600MW |
| Minimikäyttövirrankulutus | 30MW (5V), 225MW (15V) |
| Lämpötila-alue | 0-70 °C |
555 Timer IC -tilat
Yksittäinen vakaustila
Yksittäisessä vakaassa tilassa 555-ajastin IC tuottaa yhden ulostulopulssin sen jälkeen, kun se saa laukaisusignaalin. Kun laukaisutulo laskee alle kolmasosan VCC:stä, lähtö vaihtaa KORKEALLE ja ajoitusprosessi alkaa. Kondensaattori alkaa latautua vastuksen kautta, ja lähtö pysyy KORKEANA tämän aikana. Kun kondensaattorin jännite nousee 2/3 VCC:stä, lähtö vaihtaa MATALAKSI ja pulssi loppuu. Pulssin pituus riippuu vastuksen ja kondensaattorin arvoista, joten RC-verkon vaihtaminen muuttaa sitä, kuinka kauan lähtö pysyy KORKEANA. Ennen kuin kondensaattori laukeaa uudelleen, sen täytyy ehtiä purkautua, jotta seuraava pulssi voi toimia oikein.
Kaksoistasapainotila
Kaksois-vakaassa tilassa 555-ajastin IC toimii kuin yksinkertainen PÄÄLLE/POIS-muistipiiri. Se voi pysyä yhdessä tilassa, kunnes toinen syöte muuttaa sen. Tässä tilassa nasta 2 (liipaisin) ja nasta 4 (nollaus) pidetään yleensä KORKEANA vetoliitännöillä. Nasta 6 (kynnys) on kytketty maahan. Pin 5 (ohjaus) on kytketty maahan pienen kondensaattorin kautta, yleensä 0,01–0,1 μF, jotta piiri pysyy vakaana. Nasta 7 (purkaus) ei ole käytössä ajoitukseen tässä kokoonpanossa. Kun pinni 2 vedetään LOW:lle, lähtö vaihtuu asetettuun tilaan. Kun pinni 4 maadoitetaan, lähtö palautuu päinvastaiseen tilaan.
Ei vakaata tilaa
Ilman vakaata tilaa 555-ajastin IC tuottaa toistuvan neliöaaltosignaalin pysähtymättä. Kondensaattori latautuu ja purkautuu toistuvasti, mikä saa ulostulon vaihtamaan KORKEAN ja MATALAN välillä jatkuvasti. Vastus R1 yhdistyy VCC:stä nastaan 7 (purkaus) ja vastus R2 nasta 7 nastaan 2 (laukaisin). Nasta 2 (liipaisin) ja nasta 6 (kynnys) on sidottu toisiinsa niin, että ne seuraavat kondensaattorin jännitettä. Kondensaattori latautuu R1:n ja R2:n läpi, kunnes se saavuttaa 2/3 VCC:stä, mikä kääntää ulostulon. Sitten kondensaattori purkautuu R2:n kautta, kunnes se laskee kolmasosaan VCC:stä, ja lähtö kääntyy taas. Arvot R1, R2 ja kondensaattori säätelevät taajuutta ja KORKEASTA MATALAAN ajoitusta. Diodi voidaan myös sijoittaa R2:n päälle muuttamaan latausreittiä ja lyhentämään työjaksoa, kun tarvitaan lyhyempi HIGH-aika.
555-ajastimen IC:n eri käyttökohteet
LED-vilkku
Luo yksinkertaisen ON-OFF -välkkymisefektin yhdelle tai useammalle LEDille käyttämällä ajoitusvastusta ja kondensaattoria.
Viiveajastin (Käynnistysviive)
Kytkee laitteen päälle tietyn viiveen jälkeen, mikä on hyödyllistä, kun haluat ulostulon odottaa ennen aktivointia.
Kertakäyttöinen pulssigeneraattori
Tuottaa yhden pulssin, kun se laukaistaan, ja sitä käytetään usein lyhyiden ajoitussignaalien tuottamiseen.
Neliöaaltogeneraattori (kellosignaali)
Tuottaa tasaisen neliöaaltosignaalin, jota voidaan käyttää digitaalisten piirien kellosignaalina.
6,5 PWM-generaattori (kirkkauden tai nopeuden säätö)
Ohjaa ulostulon käyttöjaksoa LED-kirkkauden tai DC-moottorin nopeuden säätämiseksi.
Äänigeneraattori (summerin ääni)
Luo perusäänitaajuussignaalin, joka voi ohjata pientä kaiutinta tai summeria.
Hälytys / Sireenien piiri
Tuottaa toistuvia äänikuvioita muuttamalla taajuutta ajan myötä.
Pulssin leveyden modulaatio servo-ohjaukseen
Auttaa luomaan ajoitettuja pulsseja, joita voidaan käyttää yksinkertaisissa servoohjaussovelluksissa.
Taajuusjakaja
Vähentää tulopulssisignaalin taajuutta tuottamalla hitaampia lähtöpulsseja.
Puuttuva pulssitunnistin
Tunnistaa, kun toistuva pulssisignaali loppuu, ja laukaisee ulostulon.
555 Timer IC -perhe ja johdannaispiirit
| Valmistaja (Mfr) | Osanumero (Mfr No) | Huomautuksia |
|---|---|---|
| Avago Technologies | Av-555M | - |
| Räätälöidyt piiratkaisut | CSS555 / CSS555C | CMOS, minimikäyttöjännite 1,2 V, IDD < 5 μA |
| CEMI | ULY7855 | - |
| EKG Philips | ECG955M | - |
| Exar | XR-555 | - |
| Fairchild Semiconductor | NE555 / KA555 | - |
| Harris | HA555 | - |
| IK Semicon | ILC555 | CMOS, minimikäyttöjännite 2 V |
| Intersil Corporation | SE555 / NE555 | - |
| Intersil Corporation | ICM7555 | CMOS |
| Kivijärjestelmät | LC555 | - |
| Meixin | ICM7555 | CMOS, minimikäyttöjännite 2 V |
| Motorola | MC1455 / MC1555 | - |
| NTE Sylvania | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| STMicroelectronics | NE555N / K3T647 | - |
| TI (Texas Instruments) | SN52555 / SN72555 | - |
| TI (Texas Instruments) | TLC555 | CMOS, minimikäyttöjännite 2 V |
| Zetex | ZSCT1555 | Minimikäyttöjännite 0,9 V |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| HITACHI | HA17555 | - |
555 ajastin-IC-korvaajat ja yhteensopivat vaihtoehdot
Suorat korvaajat (PIN-yhteensopivat)
• NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
CMOS 555 -vaihtoehdot (pienempi teho)
• TLC555
• LMC555
• ICM7555
• 7555
555 ajastimen RC-ajoitusarvojen valinta
• Käytä vakaita kondensaattoreita aina kun mahdollista, jotta 555-ajastimen ajoitus pysyy tarkempana ja johdonmukaisempana.
• Vältä hyvin pienten kondensaattoriarvojen käyttöä, sillä ne voivat tehdä piiristä herkemmän kohinalle ja aiheuttaa ei-toivottuja laukaisemia.
• Älä käytä erittäin korkeita vastusarvoja, sillä ne voivat johtaa ajoitusvirheisiin ja heikentää lähtöä.
• Kytke RESET-pinni aina oikein, sillä jos se pysyy kellumassa, 555 Timer IC nollautuu satunnaisesti tai lakkaa toimimasta kunnolla.
555 Timer IC:n vianetsintä ja korjaukset
| Ongelma | Mahdollinen syy | Korjaus |
|---|---|---|
| Lähtö aina KORKEA | Liipaisintappi jumittui MATALALLE | Varmista, ettei pinniä 2 vedetä alas |
| Lähtö aina MATALA | RESET-pinni pysyy MATALANA | Vedä RESET-nastaa KORKEALLE, jotta ajastin voi käydä |
| Ei värähtelyä | Väärä vastus/kondensaattorin johdotus | Tarkista uudelleen R1-, R2- ja C-liitännät |
| Epävakaa ulostulo | Melu vaikuttaa pinniin 2 tai pinniin 5 | Lisää pieni kondensaattori suodatusta varten |
| Väärä taajuus | Väärät R- tai C-arvot | Laske ajoitusarvot uudelleen oikeilla kaavoilla |
Yhteenveto
555-ajastin IC toimii vertaamalla laukaisu- ja kynnysjännitteitä kiinteisiin tasoihin 1/3 VCC:ssä ja 2/3 VCC:ssä. Se voi toimia monostabiilissa, bistabiileissa ja stabiileissa tiloissa tuottaen pulsseja tai tasaisia värähtelyjä. Oikeilla RC-arvoilla sekä oikealla RESET- ja CONTROL-nastojen käsittelyllä ulostulo pysyy vakaana ja ajoitus pysyy tarkkana.
Usein kysytyt kysymykset [UKK]
Mikä kondensaattorin arvo on käytössä CONTROL-pinnissä (pinni 5)?
Käytä 0,01 μF (10 nF) kondensaattoria pinnistä 5 GND:hen vähentääksesi kohinaa ja parantaaksesi vakautta.
Saavuttaako 555-lähtö täyden VCC:n, kun KORKEA?
Ei aina. Lähtö HIGH on lähellä VCC:tä, mutta se voi laskea alemmaksi kuormaa ajaessa.
Miksi 555 Timer IC kuumenee?
Se kuumenee, kun se ajaa suurta lähtövirtaa, toimii korkealla jännitteellä tai kytkeytyy hyvin usein.
Voiko 555-ajastin ohjata relettä suoraan?
Vain muutama pieni rele. Monet releet tarvitsevat enemmän virtaa, joten transistorielementti ja takaiskudiodi ovat turvallisempia.
Miksi 555 laukeaa satunnaisesti?
Satunnainen laukaisu johtuu kohinasta, huonosta maadoituksesta tai heikosta tehosuodatuksesta.
Mikä on pääasiallinen ero kaksisuuntaisen mielialahäiriön 555:n ja CMOS 555:n välillä?
Bipolaarinen 555 käyttää enemmän virtaa ja kuljettaa kuormat paremmin. CMOS 555 kuluttaa vähemmän virtaa ja toimii paremmin matalan virrankulutuksen ajoituksessa.