. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
  English

Germany

Poland

Russia
555 a 556 - Základní zapojení

555 a 556 - Základní zapojení

V tomto článku se podíváme podrobně na základní zapojení realizovaná s obvodem 555. Vysvětlíme si jejich funkci a přidáme základní vzorce.

555/556 Astabilní (AKO)
Astabilní obvod vyrábí „obdélníkový průběh“ napětí. To je digitální vlna s ostrými přechody mezi nízkou (0V) a vysokou (+Vcc) úrovní napětí. Navíc časové intervaly nízké a vysoké úrovně mohou být rozdílné. Zapojení se nazývá astabilní, protože výstupní signál není stabilně ani v jednom stavu, ale neustále se mění mezi nízkou a vysokou úrovní.


Obr. 1: Astabilní výstup 555


Obr. 2: Astabilní zapojení 555

Perioda signálu (T) je doba potřebná pro průchod signálu jedním celým cyklem. U kratších period se poté používá označení frekvence (f), což je počet cyklů za jednu sekundu.

T = perioda s sekundách [s]
f = frekvence v hercích [Hz]
R1 = odpor v ohmech [Ohm]
R2 = odpor v ohmech [Ohm]
C1 = kapacita ve faradech [F]

Perioda může být rozdělena na dvě části, na dobu kdy je výstupní signál v nízké úrovni a na dobu kdy je ve vysoké úrovni.

Vysoká úroveň na výstupu:

Nízká úroveň na výstupu:

V obvodech kde je požadována shodná doba Tm s Ts je potřeba použít odpor R2 mnohem větší než R1. V opačném případě, kdy je odpor R1 větší než R2 je zase možné výstupem budit například LED, která bude tvořit krátké záblesky s dlouhou pauzou.

Výběr R1, R2 a C1
R1 a R2 by měli být v rozmezí 1kOhm až 1MOhm. Vhodné je zvolit však nejprve kondenzátor C1, protože kondenzátory se na rozdíl od odporů nevyrábějí v příliš velkých řadách.

1) Vyberte C1, aby vyhovoval požadovanému frekvenčnímu rozsahu (použijte následující tabulku)

C1 R2 = 10k
R1 = 1k
R2 = 100k
R1 = 10k
R2 = 1M
R1 = 100k
1nF 68kHz 6,8kHz 680Hz
10nF 6,8kHz 680Hz 68Hz
100nF 680Hz 68Hz 6,8Hz
1uF 68Hz 6,8Hz 0,68Hz
10uF 6,8Hz 0,68Hz
(41x za minutu)
0,068Hz
(4x za minutu)
Tab. 1: Astabilní 555 - frekvence

2) Vyberte R2 podle požadované frekvence. V případě že plánujeme použít odpor R1 mnohem menší než R2 (Tm a Ts budou téměř rovny), můžeme použít vzorec:

3) Vyberte R1, který má mít asi desetinu hodnoty R2 (minimálně však 1kOhm)

V případě že chcete použít proměnný rezistor, je vhodné aby byl na pozici odporu R2. V případě že ho přesto potřebujete umístit místo R1, je potřeba aby měl v sérii zařazen ještě pevný odpor minimálně 1kOhm (to u R2 není potřeba).

Astabilní režim
Po zapnutí je výstup ve vysoké úrovní (na úrovni Vcc) a přes sériově zapojené rezistory R1 a R2 začne být nabíjen kondenzátor C1. Dosáhne-li napětí na kondenzátoru 2/3 napájecího napětí (Vcc) (prahová hodnota) dojde k překlopení vnitřního klopného obvodu, výstup se překlopí na nízkou úroveň a kondenzátor se začne vybíjet. Nyní je kondenzátor vybíjen pouze přes rezistor R2 a pin č.7 (555) a to až do doby, kdy napětí na kondenzátoru klesne pod úroveň 1/3 napájecího napětí. V tu chvíli dojde opět k překlopení vnitřního klopného obvodu a stejně tak i výstupu zpět do vysoké úrovně a celý cyklus se opakuje.
Tento cyklus se neustále opakuje, pokud se resetovaní pin na vysoké úrovni (>0,7V).


Obr. 3: Princip astabilního zapojení

Obvod v astabilním režimu může být použit například jako generátor hodinového signálu pro logické obvody a čítače.

Nízká frekvence (<10Hz) může být použita například pro buzení LED. Piezo či reproduktor buzený tímto nízkým kmitočtem bude vydávat pouze řadu cvaknutí (jeden na každý přechod z vysoké na nízkou úroveň a zpět), to může být použito například pro vytvoření jednoduchého metronomu.

Audio frekvence (20Hz až 20kHz) může být použita ke generování zvuku. Při použití piezoměniče je vhodné zároveň použít i jeho rezonanční kmitočet (obvykle 3kHz), tím se dosáhne nejvyšší hlasitosti.

Plnění
Plnění signálu je název pro poměr délky vysoké a nízké úrovně ve výstupním signálu a je udávána v procentech [%]. Je to i mimojiné princip známé PWM modulace, kdy změnou poměru délky nízké a vysoké úrovně v signálu je možné (po následné detekci signálu například na integračním RC článku) měnit analogovou úroveň napětí lineárně od 0V do napájecího napětí.


Obr. 4: Plnění

>50%
Pro standardní 555/556 astabilní obvod je vždy délka Tm větší nebo rovna než délka Ts a tím je i plnění vždy větší nebo rovno 50%. Je to způsobeno tím, že časovací kondenzátor je nabíjen přes sériově zapojené odpory R1 a R2, avšak vybíjen je poté již jen přes R2.

Pracovní cyklus:

<50%
Potřebujeme-li dosáhnout plnění menšího než 50%, tedy aby byla délka nízké úrovňe (Ts) menší než vysoké úrovně (Tm) je potřeba paralelně s odporem R2 zapojit diodu (viz. obr.5). Tím dojde k tomu, že časovací kondenzátor je nabíjen pouze přes odpor R1 a vybíjen přes odpor R2 a je tak možné nastavit každé úrovni přesný čas.


Obr. 5: Astabilní zapojení s diodou

(zanedbán úbytek 0,7V na diodě)

(beze změny)

Pracovní cyklus s diodou:

Dioda může být použita libovolná, například 1N4148.


555/556 Monostabilní (MKO)
Monostabilní obvod vyrábí pouze jediný impuls a to hned po zapnutí. Proto se nazývá „mono“stabilní, protože je v klidovém stavu v jednom stavu (nízká úroveň na výstupu). Na vysoké úrovní je jen dočasně.
Jde tedy o klasické zapojení časovače, kdy v nasatveném čase je výstup ve vysoké úrovni a po dočasování přejde na nízkou úroveň kde setrvá až do dalšího spuštění časovače stiskem tlačítka START.


Obr. 6: Monostabilní výstup 555


Obr. 7: Monostabilní zapojení 555

Nastavená doba trvání pulsu se nazývá perioda (T), je v sekundách [s] a je určena následujícím vzorcem:

T = perioda v sekundách [s]
R1 = odpor v ohmech [Ohm]
C1 = kapacita ve faradech [F]
Maximální spolehlivá perioda u těchto obvodů je asi 10 minut.

Proč 1,1? Protože časovací kondenzátor je nabíjen na úroveň 2/3 napájecího napětí, tj. 67%. To je více než při běžné časové konstantě (R1 x R2), která je pro 63% nabití.

1) Vybereme C1 jako první.
2) Vybereme R1 pro požadovanou periodu. Hodnota R1 by měla být v rozmězí 1kOhm až 1MOhm. V případě použití proměnného rezistoru je potřeba s nim do série zapojit pevný odpor 1kOhm.

Dejte si pozor na elektrolytické kondenzátory. Jejich hodnoty mají vysokou toleranci a chyba ve výši až 20% je poměrně běžná.
Dále u elektrolytických kondenzátorů pozor na samovybíjení, které je u běžných kondenzátorů s vyšší kapacitou již poměrně vysoké a prodlužuje periodu T. Není vhodné používat obvody 555/556 pro periody delší než 10 minut. V tom případě je vhodnější zvolit kratší periodu a na výstup připojit například TTL čítač.

Monostabilní provoz
Časovací perioda začíná automaticky po zapnutí obvodu, případně po skončení předchozí je možné ji znovu spustit stiskem tlačítka START (pin č.2 u 555). V tu chvílí se výstup překlopí do vysoké úrovně (Vcc) a časovací kondenzátor začne být přes odpor R1 nabíjen. Další stisky tlačítka START v tuto chvíli jsou ignorovány.
Řídící vstup (pin č.6 u 555) v tuto chvíli hlídá napětí na stále nabíjeném časovacím kondenzátoru. Dosáhne-li toto napětí úrovně 2/3 napájecího napětí je časovací perioda u konce a výstup obvodu se překlopí do nízké úrovně. V tuto chvíli je také sepnut pin Vybíjení (pin č.7 u 555) na zem a tím dojde k vybití kondenzátoru a přípravě na další spouštěcí impuls.
Resetovaní vstup (pin č.4 u 555) resetuje celý obvod (výstup se překlopí do nízké úrovně) a vybíjí časovací kondenzátor. V případě nepoužití resetovaní funkce je potřeba na tento pin přivést kladné napětí (>0,7V).


Obr. 8: Princip monostabilního zapojení

Nastavení stavu po zapnutí
V některých případech může být vhodné definovat svůj stav obvodu po zapnutí. Toho je možné dosáhnout použitím kondenzátoru paralelně se spouštěcím/resetovacím tlačítkem či jiným spínačem.
Kondenzátor je po zapnutí vybitý a tím je na pinu zajištěna nulová hodnota. Jelikož má tento kondenzátor malou kapacitu (stačí keramický 10 – 100nF s rezistorem 10k) je poměrně rychle nabitý a tím nezdržuje vlastní funkci obvodu.


Obr. 9: Nastavení stavu po zapnutí

Spouštění pulsem
Pokud je spouštěcí vstup trvale pod úrovní 1/3 napájecího napětí (tlačítko START je trvale sepnuto), nedojde po dočasování k překlopení výstupu a na výstupu zůstane i nadále vysoká úroveň.
Toto je možné vyřešit například podle následujícího obrázku, kdy je startovací tlačítko odděleno od spouštěcího pinu kondenzátorem. Tím dojde po stisku tlačítka k nastartování obvodu krátkým pulsem a pokud bude tlačítko i nadále stisknuto, obvod to již nijak neovlivní.


Obr. 10: Spouštění pulsem


555/556 Bistabilní – obvod s pamětí (BKO)
Bistabilní obvod je stabilní ve dvou stavech. Výstup může být trvale přepnut jak do vysoké, tak i nízké úrovně. Takový obvod tvoří vlastně paměťovou buňku a často se nazývá i anglickým termínem „flip-flop“.


Obr. 11: Bistabilní zapojení 555

Obvod má dva vstupy:
START (pin č.2 u 555) překlápí nízkou úrovní výstup do vysoké úrovně (Vcc)
RESET (pin č.4 u 555) nízkou úrovní resetuje obvod a překlápí výstup do nízké úrovně (zem)

Hrana na těchto vstupech překlopí obvod do jedné z úrovní a ten v této úrovni vždy setrvá až do dalšího pulsu na jednom z těchto vstupů (logicky samozřejmě vždy na tom druhém).


555/556 Invertující budič (Schmittový trigger)
Invertující budič s velkou vstupní impedancí (cca 1MOhm). Obvodu tedy stačí nízký vstupní proud (řádu uA) a přitom může na výstupu budit zátěž proudem až 200mA.


Obr. 12: Invertující budič 555

Jde o invertující budič, případně o hradlo NOT, protože výstup má vždy opačnou úroveň než má vstup.

- Nízká úroveň na vstupu (<1/3 Vcc) = vysoká úroveň na výstupu (Vcc)
- Vysoká úroveň na vstupu (>2/3 Vcc) = nízká úroveň na výstupu (0V)

Pokud je vstupní napětí mezi 1/3 a 2/3 Vcc, zůstává výstup v jeho současném stavu. Tomu se říká hystereze. Tuto funkci má Schmittový klopný obvod.
Tato vlastnost je vhodná především na odstranění rušení, protože na překlopení výstupu z jedná úrovně do druhé je potřeba změnit úroveň napětí na vstupu minimálně o 1/3.

Odkazy & Download:
Datasheet obvodu NE555D -
http://www.datasheetarchive.com/data/?uid=566354







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.

Komentáře (10):

Zobrazit starší 30 dnů (9)...

host
10. ID: 62249, zaslal host
Prosba o pomoc
Dobrý den. Již dlouho hledám možné zapojení příbuzné zde popsaným.S rozdílem že Astabilní režim bych potřeboval mít ještě regulovatelný.Abych to upřesnil. Potřebuji k regulátoru posuvu drátu dodat ještě obvod který bude pulzní jinak řečeno vytvoří periodu přerušovaného posouváí drátu.Tak aby např mohl být regulovaný čas posuvu a čas pauzy než dojde k dalšímu posuvu drátu.Jsem v tomto pboru amatér je pravda že nějaký ten zesilovač jsem si postavil ale toto je oblast které jsme se nikdy nevěnoval.Pokud by byl jde někdo ochoten mi pomoci obraťte se prosím na muj email ZdenekPecek@gmail.com A vzhledem k tomu že každé vědění něco stojí jsem ochoten jej docenit. Předem děkuji Zdeněk Pěček


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
USB I/O modul s MCP2200
Malý modul USB I/O a UART s obvodem Microchip MCP2200
Skladem od 243 Kč

(c) 2000 - 2013 Pandatron.cz - Elektrotechnický magazín ISSN 1803-6007
Napište nám | Vše o Pandatronu | RSS export