Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема сумеречный выключатель 555

Схема сумеречный выключатель 555

—>Приветствую Вас Гость | RSS

Яндекс.Погода БРЕСТ

—>

—> —>Форма входа —>
—>

Самый простой сумеречный выключатель (фотореле)

Самый простой сумеречный выключательСовременная элементная база электроники значительно упрощает схемотехнику. Даже обычный сумеречный выключатель теперь можно собрать всего из трех деталей.

Достаточно часто возникают ситуации, когда с наступлением темноты требуется включение освещения. Это может быть вход в подъезд многоквартирного дома, крыльцо и двор частного домовладения, а то и просто освещение номера дома. Такое включение осуществляется, как правило, с помощью сумеречного выключателя (фотореле).

Подобных схем разработано достаточно много, как в любительских, так и в промышленных условиях. Как и все остальное эти конструкции имеют свои положительные и отрицательные свойства. Некоторыми из отрицательных свойств являются такие, как потребность во внешнем источнике постоянного напряжения (+12 В), или сложность схемы.

К недостаткам подобных устройств следует также отнести применение реле, контакты которого со временем просто обгорают. В магазинах электротоваров сейчас продается немало простых и дешевых сумеречных выключателей, но качество их работы зачастую неудовлетворительно. Такие сложности часто отталкивают потребителя от использования таких выключателей.

Функциональная схема сумеречных выключателей достаточно проста. Условно ее можно разделить на три компонента: фотоэлемент (фоторезистор, фототранзистор, фотодиод), пороговое устройство (компаратор), выходное устройство (реле или симистор). При дневном освещении сопротивление фоторезистора невелико, поэтому напряжение на нем не превышает порога срабатывания компаратора. И поэтому нагрузка (освещение) отключена.

С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается и напряжение на нем возрастает. В определенный момент уровень напряжения на фоторезисторе достигает порога срабатывания компаратора, который с помощью реле включает освещение.

Казалось бы, алгоритм работы достаточно простой, и реализовать его несложно. Но, тем не менее, некоторые схемы достаточно сложны, и если выполнены на транзисторах без применения микросхем, могут содержать десяток – другой деталей.

Вместе с тем современная элементная база электроники позволяет создавать очень простые и функциональные схемы фотореле. Достигается это интеграцией (встраиванием) одних элементов в другие. Примером такой интеграции может служить одна из разработок фирмы Teccor Electronics.

Это симистор, или на иностранный манер триак, со встроенным (интегрированным) симметричным динистором, выполняющим роль порогового устройства. Такое устройство получило название Quadrac. Его внутренняя схема показана на рисунке 1.

Нетрудно видеть, что это обычный симистор, вот только в цепь управляющего электрода последовательно включен симметричный динистор. По справочным данным (DataSheet) пороговое напряжение интегрированного динистора находится в пределах 33…43 В.

Симистор типа Quadrac. Схема принципиальная

Рисунок 1. Симистор типа Quadrac. Схема принципиальная.

Симисторы типа Quadrac выпускаются в стандартном корпусе TO-220 с изолированным кристаллом, как показано на рисунке 2. По конструкции и внешнему виду они не отличаются от обычных симисторов. Даже расположение выводов то же.

Симистор типа Quadrac. Внешний вид и расположение выводов

Рисунок 2. Симистор типа Quadrac. Внешний вид и расположение выводов.

В зависимости от конкретной модели Quadrac различаются по максимальным токам и напряжениям: токи находятся в пределах 4…15 А, а допустимые напряжения 200…600 В. Для применения в высокоиндуктивных цепях предназначаются специализированные Quadrac. Эти модели имеют в конце обозначения букву H, например Q6006LTH.

Вообще, разобраться в маркировке именно этих симисторов достаточно просто. Разберемся с ней на примере только что упомянутого Q6006LTH.

Первая буква Q, как нетрудно догадаться, заимствована от Quadrac и означает, что это не что иное, как симистор со встроенным динистором.

Следующие за первой буквой две цифры, в данном случае это 60, означают, что рабочее напряжение данного прибора 600 В.

Две последних цифры 06, говорят о том, что максимальный рабочий ток составляет 6 А.

Буква H в конце обозначения это информация о том, что данный тип прибора можно использовать для управления индуктивной нагрузкой, например катушкой магнитного пускателя.

При использовании в подобном случае обычного симистора (без буквы H в конце обозначения) выводы 1 и 2 квадрака Q1 (смотри схему на рисунке 3) приходится шунтировать RC цепочкой состоящей из последовательно соединенных резистора 100 Ом и конденсатора 0,1 МкФ. При этом мощность резистора должна быть не менее двух ватт, а рабочее напряжение конденсатора не ниже 600 В. Конденсатор как всегда в таких случаях пленочный типа К-73-17. Если этих мер не предпринять, то катушка пускателя удерживаться как следует не будет: получится звонок громкого боя.

Q4015LTH. Такой Quadrac судя по обозначению имеет рабочее напряжение 400 В, максимальный ток 15 А, и предназначен для работы с высокоиндуктивной нагрузкой.

Назначение обычного симистора это переключение переменного тока при помощи импульсов напряжения на управляющем электроде. При его использовании в сумеречном выключателе обязательно потребуется пороговое устройство, как было описано выше.

Симистор типа Quadrac пороговое устройство содержит внутри себя. Это интегрированный динистор с порогом срабатывания около 40 В. Для того, чтобы создать на таком симисторе сумеречный выключатель достаточно всего двух деталей. На схеме это резистор R1 и фотоэлемент (фоторезистор) PHOTOCELL. Такая схема показана на рисунке 3.

Простой сумеречный выключатель

Рисунок 3. Простой сумеречный выключатель.

Когда фотоэлемент фотореле засвечен его сопротивление невелико (не более нескольких кОм), напряжение на управляющем электроде квадрака незначительное, отчего он находится в закрытом состоянии. При этом лампочка, естественно, не горит.

При снижении освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается, поэтому на управляющем электроде появятся импульсы напряжения, амплитуда которых с наступлением темноты возрастает. Когда амплитуда импульсов достигнет 40 В симистор откроется, лампа зажжется.

В описываемом устройстве применен квадрак (такое наименование вполне применимо, даже «Яндекс» находит по нему то, что нужно) с рабочим напряжением 600В и током 4 А. при таких параметрах можно включать нагрузку мощностью 400…500 Вт, и при этом даже не требуется установка симистора на радиатор. Если же установить его на радиатор площадью около 100 квадратных сантиметров, то мощность нагрузки можно увеличить до 750 Ватт.

Если планируется подключение нагрузки с большей мощностью, то следует применить Quadrac на рабочие токи 6, 8, 10 или 15 А.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивления резистора R1, именно от этой величины зависит, при какой освещенности будет срабатывать устройство. Величина сопротивления резистора R1 также зависит от примененного фотоэлемента сумеречного выключателя, поэтому, указанное на схеме значение, следует принимать за ориентировочное. Тип фоторезистора на схеме не указан. Можно применить любой, например СФ3-1, ФСК-7 или ФСК-Г1.

Налаживание самодельного фотореле можно выполнить при освещении фотоэлемента обычной лампой накаливания, подключенной через регулятор мощности.

Простой сумеречный выключатель (фотореле)

Функциональная схема сумеречных выключателей достаточно проста. Условно ее можно разделить на три компонента: фотоэлемент (фоторезистор, фототранзистор, фотодиод), пороговое устройство (компаратор), выходное устройство (реле или симистор). При дневном освещении сопротивление фоторезистора невелико, поэтому напряжение на нем не превышает порога срабатывания компаратора. И поэтому нагрузка (освещение) отключена.
С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается и напряжение на нем возрастает. В определенный момент уровень напряжения на фоторезисторе достигает порога срабатывания компаратора, который с помощью реле включает освещение. При такой схеме вы отлично выполните работы по вышиванию крестом.

В этой схеме фотореле используется симистор со встроенным в цепь управляющего электрода последовательно симметричный динистор. По справочным данным (DataSheet) пороговое напряжение интегрированного динистора находится в пределах 33…43 В.

фотореле

Рисунок 1. Симистор типа Quadrac.

Симисторы типа Quadrac выпускаются в стандартном корпусе TO-220 с изолированным кристаллом, как показано на рисунке 2. По конструкции и внешнему виду они не отличаются от обычных симисторов. Даже расположение выводов то же.

Рисунок 2. Симистор типа Quadrac. Внешний вид и расположение выводов.
В зависимости от конкретной модели Quadrac различаются по максимальным токам и напряжениям: токи находятся в пределах 4…15 А, а допустимые напряжения 200…600 В. Для применения в высокоиндуктивных цепях предназначаются специализированные Quadrac. Эти модели имеют в конце обозначения букву H, например Q6006LTH.

При использовании в подобном случае обычного симистора (без буквы H в конце обозначения) выводы 1 и 2 симистора Q1 (смотри схему на рисунке 3) приходится шунтировать RC цепочкой состоящей из последовательно соединенных резистора 100 Ом и конденсатора 0,1 МкФ. При этом мощность резистора должна быть не менее двух ватт, а рабочее напряжение конденсатора не ниже 600 В. Конденсатор как всегда в таких случаях пленочный типа К-73-17. Если этих мер не предпринять, то катушка пускателя удерживаться как следует не будет: получится звонок громкого боя.
Q4015LTH. Такой Quadrac судя по обозначению имеет рабочее напряжение 400 В, максимальный ток 15 А, и предназначен для работы с высокоиндуктивной нагрузкой.
Назначение обычного симистора это переключение переменного тока при помощи импульсов напряжения на управляющем электроде. При его использовании в сумеречном выключателе обязательно потребуется пороговое устройство, как было описано выше.
Симистор типа Quadrac пороговое устройство содержит внутри себя. Это интегрированный динистор с порогом срабатывания около 40 В. Для того, чтобы создать на таком симисторе сумеречный выключатель достаточно всего двух деталей. На схеме это резистор R1 и фотоэлемент (фоторезистор)

фотореле

Рисунок 3. Простой сумеречный выключатель (фотореле).
Когда фотоэлемент засвечен его сопротивление невелико (не более нескольких кОм), напряжение на управляющем электроде симистора незначительное, отчего он находится в закрытом состоянии. При этом лампочка, естественно, не горит.
При снижении освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается, поэтому на управляющем электроде появятся импульсы напряжения, амплитуда которых с наступлением темноты возрастает. Когда амплитуда импульсов достигнет 40 В симистор откроется, лампа зажжется.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивления резистора R1, именно от этой величины зависит, при какой освещенности будет срабатывать устройство. Величина сопротивления резистора R1 также зависит от примененного фотоэлемента сумеречного выключателя, поэтому, указанное на схеме значение, следует принимать за ориентировочное. Тип фоторезистора на схеме не указан. Можно применить любой, например СФ3-1, ФСК-7 или ФСК-Г1.
Налаживание самодельного фотореле можно сделать при освещении фотоэлемента обычной лампой накаливания, подключенной через регулятор мощности.

Реле времени своими руками: обзор 3-х вариантов самоделок

Активизировать и отключать бытовую технику можно без присутствия и участия пользователя. Большинство выпускаемых в наши дни моделей оснащено реле времени для автоматического запуска/остановки.

Что делать, если точно так же хочется управлять устаревшим оборудованием? Запастись терпением, нашими советами и сделать реле времени своими руками – поверьте, этой самоделке найдется применение в хозяйстве.

Мы готовы помочь вам осуществить интересную задумку и попробовать свои силы на пути самостоятельного электротехника. Для вас мы нашли и систематизировали все ценные сведения о вариантах и способах изготовления реле. Использование представленной информации гарантирует простоту сборки и отличную работу прибора.

В предложенной к изучению статье подробно разобраны опробованные на практике самодельные варианты устройства. Сведения опираются на опыт увлеченных электротехникой мастеров и требования нормативов.

Сфера применения реле времени

Человек всегда стремился облегчить себе жизнь, внедряя в обиход разные приспособления. С появлением техники на базе электродвигателя встал вопрос об оснащении ее таймером, который управлял бы этим оборудованием автоматически.

Включил на заданное время – и можно идти заниматься другими делами. Агрегат по истечении установленного периода сам отключится. Вот для такой автоматизации и потребовалось реле с функцией автотаймера.

Классический пример рассматриваемого устройства – это в реле в старой стиральной машинке советского образца. На ее корпусе имелась ручка с несколькими делениями. Выставил нужный режим, и барабан крутится в течение 5–10 минут, пока часики внутри не дойдут до нуля.

Заводское реле задержки времени

Сегодня реле времени устанавливают в различную технику:

  • микроволновки, печи и иную бытовую технику;
  • вытяжные вентиляторы;
  • системы автополива;
  • автоматику управления освещением.

В большинстве случаев прибор делают на основе микроконтроллера, который одновременно и управляет всеми остальными режимами работы автоматизированной техники. Производителю так дешевле. Не надо тратиться на несколько отдельных устройств, отвечающих за что-то одно.

По типу элемента на выходе реле времени классифицируют на три вида:

  • релейные – нагрузка подключается через «сухой контакт»;
  • симисторные;
  • тиристорные.

Наиболее надежен и устойчив к всплескам в сети первый вариант. Устройство с коммутирующим тиристором на выходе следует брать, только если подключаемая нагрузка нечувствительна к форме питающего напряжения.

Чтобы самостоятельно изготовить реле времени, также можно воспользоваться микроконтроллером. Однако самоделки в основном делаются для простых вещей и условий работы. Дорогой программируемый контроллер в такой ситуации – лишняя трата денег.

Есть гораздо более простые и дешевые в исполнении схемы на основе транзисторов и конденсаторов. Причем вариантов существует несколько, выбрать для своих конкретных нужд есть из чего.

Схемы различных самоделок

Все предлагаемые варианты изготовления своими руками реле времени построены на принципе запуска установленной выдержки. Сначала запускается таймер с заданным временным интервалом и обратным отсчетом.

Подключенное к нему внешнее устройство начинает работать – включается электродвигатель или свет. А затем, по достижении нуля, реле выдает сигнал на отключение этой нагрузки или перекрывает ток.

Вариант #1: самый простой на транзисторах

Схемы на базе транзисторного исполнения – наиболее легкие в реализации. Простейшая из них включает в себя всего восемь элементов. Для их соединения даже не потребуется плата, все можно спаять без нее. Подобное реле часто делают, чтобы подключить через него освещение. Нажал кнопку – и свет горит в течение пары минут, а потом сам отключается.

Типовая схема

Чтобы собрать это самодельное реле времени, потребуется:

  • пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
  • биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
  • реле переключения нагрузки;
  • переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
  • конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
  • выпрямительный диод КД105Б;
  • переключатель для запуска отсчета.

Задержка времени в этом реле-таймере происходит за счет зарядки конденсатора до уровня питания ключа транзистора. Пока C1 заряжается до 9–12 В ключ в VT1 остается открытым. Внешняя нагрузка запитана (свет горит).

Через некоторое время, которое зависит от выставленного значения на R1, происходит закрытие транзистора VT1. Реле K1 в итоге обесточивается, а нагрузка отключается от напряжения.

Время заряда конденсатора C1 определяется произведением его емкости на общее сопротивление цепи зарядки (R1 и R2). Причем первое из этих сопротивлений фиксировано, а второе регулируемо для задания конкретного интервала.

Временные параметры для собранного реле подбираются опытным путем выставлением различных значений на R1. Чтобы впоследствии легче было выполнять уставку нужного времени, на корпусе следует сделать разметку с поминутным позиционированием.

Указать формулу расчета выдаваемых задержек для такой схемы проблематично. Многое зависит от параметров конкретного транзистора и остальных элементов.

Приведение реле в исходное положение производится обратным переключением S1. Конденсатор замыкается на R2 и разряжается. После повторного включения S1 цикл запускается заново.

Более стабильная схема на двух транзисторах

В схеме с двумя транзисторами первый участвует в регулировке и управлении временной паузой. А второй – это электронный ключ для включения и отключения питания у внешней нагрузки.

Схема на четырех транзисторах

Самое сложное в данной модификации – это точно подобрать сопротивление R3. Оно должно быть таким, чтобы реле замыкалось исключительно при подачи сигнала с Б2. При этом обратное включение нагрузки обязано происходить только при срабатывании Б1. Подбирать его придется экспериментально.

Схема с полевым транзистором на выходе

У этого типа транзисторов ток затвора очень мал. Если обмотку сопротивления в управляющем реле-ключе подобрать большую (в десятки Ом и МОм), то интервал отключения можно увеличить до нескольких часов. Причем большую часть времени реле-таймер практически не потребляет энергии.

Активный режим в нем начинается на последней трети данного интервала. Если РВ подключить через обычную батарейку, то прослужит она очень долго.

Вариант #2: на базе микросхем

У транзисторных схем есть два основных минуса. Для них сложно рассчитать время задержки и перед очередным пуском требуется разряжать конденсатор. Использование микросхем нивелирует эти недостатки, но усложняет устройство.

Однако при наличии даже минимальных навыков и познаний в электротехнике сделать своими руками подобное реле времени также не составит труда.

Таймер на микросхеме серии TL431

Порог открытия у TL431 более стабильный за счет наличия внутри источника опорного напряжения. Плюс для ее переключения вольтаж требуется гораздо больший. На максимуме, за счет увеличения значения R2, его можно поднять до 30 В.

Конденсатор до таких значений будет заряжаться долго. К тому же подключения C1 на сопротивление для разрядки в этом случае происходит автоматически. Дополнительно нажимать на SB1 здесь не нужно.

Еще один вариант – это применение «интегрального таймера» NE555. В этом случае задержка также определяется параметрами двух сопротивлений (R2 и R4) и конденсатора (C1).

“Выключение” реле происходит за счет переключения опять же транзистора. Только его закрытие здесь выполняется по сигналу с выхода микросхемы, когда она отсчитает нужные секунды.

Использование микросхемы NE555

Ложных срабатываний при использовании микросхем выходит гораздо меньше, нежели при применении транзисторов. Токи в этом случае контролируются жестче, транзистор открывается и закрывается именно тогда, когда требуется.

Еще один классический микросхемный вариант реле времени основан на базе КР512ПС10. В этом случае при включении питания цепь R1C1 подает на вход микросхемы импульс сброса, после чего в ней запускается внутренний генератор. Частоту отключения (коэффициент деления) последнего задает регулирующая цепь R2C2.

Количество подсчитываемых импульсов определяется коммутацией пяти выводов M01–M05 в различных комбинациях. Время задержки можно выставить от 3 секунд до 30 часов.

После отсчета указанного числа импульсов на выходе микросхемы Q1 устанавливается высокий уровень, открывающий VT1. В результате срабатывает реле K1 и включает либо выключает нагрузку.

Реле на базе микросхемы КР512ПС10

Существуют еще более сложные схемы реле времени на базе микроконтроллеров. Однако для самостоятельной сборки они мало подходят. Здесь сказываются сложности как с пайкой, так и с программированием. Вариаций с транзисторами и простейшими микросхемами для бытового применения вполне хватает в подавляющем большинстве случаев.

Вариант #3: под питание на выходе 220 В

Все вышеописанные схемы рассчитаны на 12-вольтовое выходное напряжение. Чтобы подключить к собранному на их основе реле времени мощную нагрузку, необходимо на выходе устанавливать магнитный пускатель. Для управления электродвигателями или иной сложной электротехникой с повышенной мощностью так и придется делать.

Однако для регулировки бытового освещения можно собрать реле на базе диодного моста и тиристора. При этом подключать через такой таймер что-либо иное не рекомендуется. Тиристор пропускает сквозь себя только положительную часть синусоиды переменных 220 Вольт.

Для лампочки накаливания, вентилятора или ТЭНа это не страшно, а другое электрооборудование подобного может не выдержать и сгореть.

Реле задержки времени на 200 В

Для сборки подобного таймера для лампочки необходимы:

  • сопротивления постоянные на 4,3 МОм (R1) и 200 Ом (R2) плюс регулируемое на 1,5 кОм(R3);
  • четыре диода с максимальным током выше 1 А и обратным напряжением от 400 В;
  • конденсатор на 0,47 мкФ;
  • тиристор ВТ151 или аналогичный;
  • выключатель.

Функционирует это реле-таймер по общей схеме для подобных устройств, с постепенной зарядкой конденсатора. При смыкании на S1 контактов С1 начинает заряжаться.

В течение этого процесса тиристор VS1 остается открытым. В итоге на нагрузку L1 поступает сетевое напряжение 220 В. После завершения зарядки С1 тиристор закрывается и отсекает ток, выключая лампу.

Регулировка задержки производится выставлением значения на R3 и подбором емкости конденсатора. При этом надо помнить, что любое прикосновение к оголенным ножкам всех использованных элементов грозит поражением током. Они все находятся под напряжение 220 В.

Если нет желания экспериментировать и самостоятельно заниматься сборкой реле времени, можно подобрать готовые варианты выключателей и розеток с таймером.

Подробнее о таких устройствах написано в статьях:

Выводы и полезное видео по теме

Разобраться с нуля во внутреннем устройстве реле времени часто бывает сложно. У одних не хватает познаний, а у других опыта. Чтобы упростить вам выбор нужной схемы, мы сделали подборку видеоматериалов, в которых подробно рассказывается обо всех нюансах работы и сборки рассматриваемого электронного девайса.

Принцип работы элементов реле времени на транзисторном ключе:

Автоматический таймер на полевом транзисторе для нагрузки 220 В:

Пошаговое изготовление реле задержки своими руками:

Собрать самостоятельно реле времени не слишком сложно – есть несколько схем для реализации этого замысла. Все они основаны на постепенной зарядке конденсатора и открытии/закрытии транзистора или тиристора на выходе.

Если нужен простой прибор, то лучше взять транзисторную схему. Но для точного контроля времени задержки придется паять один из вариантов на той или иной микросхеме.

Если у вас есть опыт сборки такого устройства, пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями. Оставляйте комментарии, прикрепляйте фотографии своих самоделок и участвуйте в обсуждениях. Блок для связи расположен ниже.

Режимы работы, описание характеристик и назначение выводов микросхемы NE555

При разработке электронных устройств часто возникает необходимость в формировании импульсов заданной длины или в генерации прямоугольного сигнала с заданной частотой и определенным соотношением длины к паузе. Опытному конструктору не составит труда спроектировать такое устройство на отдельных цифровых элементах, но удобнее использовать для этой цели специализированную микросхему.

Внешний вид микросхемы NE555.

Что из себя представляет микросхема NE555 и где её можно использовать

Микросхема NE555 разработана в 70-е годы прошлого столетия и по настоящее время пользуется огромной популярностью у профессионалов и любителей. Она представляет собой таймер, заключенный в корпус с 8 выводами. Выпускается в исполнении DIP или в различных вариантах для поверхностного монтажа (SMD).

Электрическая схема микросхемы NE555.

Микросхема содержит два компаратора – верхний и нижний. На их входах сформировано опорное напряжение, равное 2/3 и 1/3 питающего напряжения. Делитель образован резисторами сопротивлением 5 кОм. Компараторы управляют RS-триггером. К его выходу подключены буферный усилитель и транзисторный ключ. У каждого компаратора свободен один вход, он служит для подачи внешних управляющих сигналов. Верхний компаратор срабатывает при появлении высокого уровня и переводит выход микросхемы в низкий уровень. Нижний «караулит» снижение напряжения ниже 1/3 VCC и устанавливает на выходе таймера логическую единицу.

Основные характеристики микросхемы NE555

Характеристики таймера у разных производителей могут отличаться в небольших пределах, но принципиальных отклонений нет ни у кого (кроме микросхем неизвестного происхождения, от них можно ждать чего угодно):

  • Напряжение питания стандартно указывается от +5 до +15 В, хотя в даташитах содержатся пределы 4,5…18 В.
  • Выходной ток составляет 200 мА.
  • Выходное напряжение – максимум VCC минус 1,6 В, но не менее 2 В при напряжении питания 5 В.
  • Потребляемый ток при 5 В не более 5 мА, при 15 В – до 13 мА.
  • Погрешность формирования длительности импульса – не более 2,25%.
  • Максимальная рабочая частота – 500 кГц.

Все параметры указаны для температуры окружающей среды +25 °С.

Расположение и назначение выводов

Выводы таймера расположены стандартно независимо от исполнения корпуса – по возрастанию от ключа против часовой стрелки (если смотреть сверху), от 1 до 8. Каждый вывод имеет своё назначение:

  1. GND – общий провод питания устройства.
  2. TRIG – при подаче низкого уровня запускает второй (нижний по схеме) компаратор, на его выходе появляется логическая единица, устанавливающая внутренний RS-триггер в 0. К нему подключается внешняя времязадающая RC-цепочка. Имеет приоритет перед THR.
  3. OUT – выход. Высокий уровень сигнала чуть ниже напряжения питания, низкий – 0,25 В.
  4. RESET – сброс. Независимо от сигналов на других входах, при наличии низкого уровня сбрасывает выход в 0 и запрещает работу таймера.
  5. CTRL – управление. На нём всегда присутствует уровень 2/3 напряжения шины питания. Сюда можно подать внешний сигнал и промодулировать им выход.
  6. THR – при появлении высокого уровня (более 2/3 питания) первый (верхний по схеме) триггер устанавливается в 1 и внутренний RS-триггер переходит в состояние логической единицы.
  7. DIS – разряд времязадающего конденсатора. При появлении на выходе триггера высокого уровня, внутренний транзистор открывается, происходит быстрый разряд. Таймер готов к следующему циклу работы.
  8. VCC – выход питания. На него можно подавать напряжение от 5 до 15 В.

Описание режимов работы микросхемы NE555

Хотя архитектура таймера позволяет использовать его в различных режимах, существует три типовых вида работы NE555.

Одновибратор (ждущий мультивибратор)

Принципиальная схема работы NE555 в режиме одновибратора.

  • на входе 2 высокий логический уровень;
  • на входах R и S триггера – нули;
  • выход триггера – 1;
  • транзистор цепи разряда открыт, конденсатор С зашунтирован;
  • на выходе 3 — уровень 0.

При появлении на входе 2 нулевого уровня, нижний компаратор переключается в 1, перебрасывая триггер в 0. На выходе микросхемы появляется высокий уровень. Одновременно закрывается транзистор, переставая шунтировать конденсатор. Он начинает заряжаться через резистор R. Как только напряжение на нем достигнет 2/3 от VCC, сработает верхний компаратор, установит триггер обратно в 1, а выход таймера — в 0. Транзистор откроется и разрядит ёмкость. Так на выходе сформируется положительный импульс, начало которого определяется внешним сигналом на входе 2, а завершение зависит от времени заряда конденсатора, которое вычисляется по формуле t=1,1⋅R⋅C.

Мультивибратор

Схема работы NE555 в режиме мультивибратора.

При подаче питания конденсатор разряжен, на входе 2 (и 6) логический 0, на выходе таймера 1 (этот процесс описан в предыдущем разделе). После заряда емкости через R1 и R2 до уровня 2/3 VCC высокий уровень на входе 6 перебросит выход 3 в ноль, а разряжающий транзистор откроется. Но разряжаться конденсатор будет не напрямую, а через R2. В итоге схема придет к исходному положению, и цикл повторится вновь и вновь. Из описания процесса видно, что время заряда определяется суммой сопротивлений R1, R2 и емкостью конденсатора, а время разряда задают R1 и С. Вместо R1 и R2 можно поставить переменные резисторы и оперативно управлять частотой и скважностью импульсов. Формулы для расчета:

  • длительность импульса t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
  • длительность паузы t2=0,693⋅R2⋅C;
  • частота следования импульсов f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.

Время паузы не может превысить время импульса. Чтобы обойти это ограничение, цепи разряда и заряда разделяют, включив в схему диод (катодом к выводу 6, анодом к выводу 7).

Триггер Шмитта

Триггер Шмитта на NE555.

На микросхеме 555 можно построить триггер Шмитта. Это устройство преобразовывает медленно изменяющийся сигнал (синусоиду, пилу и т.п.) в прямоугольный. Здесь времязадающие цепи не используются, сигнал подается на входы 2 и 6, соединенные между собой. При достижении порога 2/3 VCC напряжение на выходе скачком переключается в 1, при снижении до уровня 1/3 также скачкообразно уменьшается до нуля. Зона неоднозначности составляет 1/3 напряжения питания.

Достоинства и недостатки

Главным достоинством микросхемы NE555 является простота применения – для построения схемы достаточно небольшой обвязки, хорошо поддающейся расчёту. При этом стоимость устройства невелика.

Основным минусом таймера является выраженная зависимость длительности импульсов от напряжения питания. Обусловлено это тем, что конденсатор в схеме одновибратора или мультивибратора заряжается через резистор (или через два), а верхний вывод резистора подсоединен к питающей шине. Ток через сопротивление формируется напряжением VCC – чем оно выше, тем больше ток, тем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше сработает компаратор, тем короче будет формируемый временной интервал. По неизвестной причине этот момент отсутствует в технической документации, но хорошо знаком разработчикам.

Другой недостаток таймера состоит в том, что пороговые напряжения компараторов формируются внутренними делителями и регулировке не подлежат. Это сужает возможности применения NE555.

И ещё одна неприятная особенность. В связи с двухтактной схемой построения выходного каскада, в момент переключения (когда верхний транзистор уже открыт, а нижний еще не закрыт или наоборот) идет импульс сквозного тока. Его длительность невелика, но он приводит к дополнительному нагреву микросхемы и формирует помехи по цепям питания.

Какие существуют аналоги

За время существования таймера, разработано и выпущено большое количество клонов. Выпускаются они различными фирмами, но все содержат в названии цифры 555. Среди заводов, производящих аналог, есть как популярные производители электронных компонентов, так и неизвестные изготовители из Юго-Восточной Азии. Если первые обеспечивают задекларированные параметры, то от вторых не стоит ждать никаких гарантий. Отклонения от заявленных характеристик могут быть велики.

В СССР разработан аналогичный таймер КР1006ВИ1. Его функциональность полностью повторяет оригинал, с одним исключением: у него вывод 2 имеет приоритет над выводом 6 (а не наоборот, как у NE555). Это надо учитывать при разработке схем. И ещё один момент: индекс КР означает, что микросхема выпускается только в корпусе DIP8.

Примеры практического использования

Область практического применение таймера широка, в рамках данного обзора полностью раскрыть тему не получится. Но наиболее распространенные примеры разобрать стоит.

В режиме одновибратора на нескольких микросхемах можно построить кодовый замок с ограничением времени набора кода. Другой путь – использование в качестве сигнализатора достижения порогового уровня (освещенности, уровня наполнения ёмкости и т.д.) совместно с различными датчиками.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Розетки выключатели вико турция
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector