Микросхема 555 практическое применение схемы радиолюбителей

Микросхема NE555 (аналог КР1006ВИ1) — универсальный таймер, предназначена для генерации одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Она не дорогая и широко используется в различных радиолюбительских схемах. На ней можно собрать различные генераторы, модуляторы, преобразователи, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры…

Размеры для разных типов корпусов

КОРПУС — РАЗМЕРЫ
PDIP (8) — 9.81 мм × 6.35 мм
SOP — (8) — 6.20 мм× 5.30 мм
TSSOP (8) — 3.00 мм× 4.40 мм
SOIC (8) — 4.90 мм× 3.91 мм

Структурная схема NE555

Электрические характеристики

ПАРАМЕТР	УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ		SE555			NA555 NE555 SA555			ЕД. ИЗМ.
			MIN	TYP	MAX	MIN	TYP	MAX
Уровень напряжения на выводе THRES	VCC = 15 В	9.4	10	10.6	8.8	10	11.2	В
	VCC = 5 В	2.7	3.3	4	2.4	3.3	4.2
Ток (1) через вывод THRES	30	250	30	250	нA
Уровень напряжения на выводеTRIG	VCC = 15 В	4.8	5	5.2	4.5	5	5.6	В
		TA = от –55°C до 125°C	3	6
	VCC = 5 В	1.45	1.67	1.9	1.1	1.67	2.2
		TA = от –55°C до 125°C	1.9
Ток через вывод TRIG	при 0 В на TRIG	0.5	0.9	0.5	2	мкA
Уровень напряжения на выводе RESET	0.3	0.7	1	0.3	0.7	1	В
	TA = от –55°C до 125°C	1.1
Ток через вывод RESET	при VCC на RESET	0.1	0.4	0.1	0.4	мA
	при 0 В на RESET	–0.4	–1	–0.4	–1.5
Переключающий ток на DISCH в закрытом состоянии	20	100	20	100	нA
Переключающее напряжение на DISCH в открытом состоянии	VCC = 5 В, IO = 8 мA	0.15	0.4	В
Напряжение на CONT	VCC = 15 В	9.6	10	10.4	9	10	11	В
		TA = от –55°C до 125°C	9.6	10.4
	VCC = 5 В	2.9	3.3	3.8	2.6	3.3	4
		TA = от –55°C до 125°C	2.9	3.8
Низкий уровень напряжения на выходе	VCC = 15 В, IOL = 10 мA	0.1	0.15	0.1	0.25	В
		TA = от –55°C до 125°C	0.2
	VCC = 15 В, IOL = 50 мА	0.4	0.5	0.4	0.75
		TA = от –55°C до 125°C	1
	VCC = 15 В, IOL = 100 мА	2	2.2	2	2.5
		TA = от –55°C до 125°C	2.7
	VCC = 15 В, IOL = 200 мA		2.5	2.5
	VCC = 5 В, IOL = 3.5 мA	TA = от –55°C до 125°C	0.35
	VCC = 5 В, IOL = 5 мA	0.1	0.2	0.1	0.35
		TA = от –55°C до 125°C	0.8
	VCC = 5 В, IOL = 8 мA		0.15	0.25	0.15		0.4
Высокий уровень напряжения на выходе	VCC = 15 В, IOH = –100 мA	13	13.3	12.75	13.3	В
		TA = от –55°C до 125°C	12
	VCC = 15 В, IOH = –200 мA		12.5	12.5
	VCC = 5 В, IOH = –100 мA	3	3.3	2.75	3.3
		TA = от –55°C до 125°C	2
Потребляемый ток	Низкий уровень на выходе, без нагрузки	VCC = 15 В	10	12	10	15	мA
		VCC = 5 В	3	5	3	6
	Низкий уровень на выходе, без нагрузки	VCC = 15 В	9	10	9	13
		VCC = 5 В	2	4	2	5

(1) Этот параметр влияет на максимальные значения времязадающих резисторов R_A и R_B в цепи Рис. 12. Для примера, когда V_CC = 5 V R = R_A + R_B ≉ 3.4 МОм, и для V_CC = 15 В максимальное значение равно 10 мОм.

Эксплуатационные характеристики

ПАРАМЕТР		УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ (2)	SE555			NA555 NE555 SA555			ЕД. ИЗМ.
			МИН.	ТИП.	МАКС.	МИН.	ТИП.	МАКС.
Начальная погрешность

интервалов времени (3)

Каждый таймер, моностабильный (4) T_A = 25°C 0.5 1.5 (1) 1 3 % Каждый таймер, астабильный (5) 1.5 2.25 Температурный коэффициент временного интервала Каждый таймер, моностабильный (4) T_A = MIN to MAX 30 100 (1) 50 ppm/
°C Каждый таймер, астабильный (5) 90 150 Изменение временного интервала от напряжения питания Каждый таймер, моностабильный (4) T_A = 25°C 0.05 0.2 (1) 0.1 0.5 %/V Каждый таймер, астабильный (5) 0.15 0.3 Время нарастания выходного импульса C_L = 15 пФ,
T_A = 25°C 100 200 (1) 100 300 нс Время спада выходного импульса C_L = 15 пФ,
T_A = 25°C 100 200 (1) 100 300 нс

(1) Соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, эти параметры не проходили производственные испытания.

(2) Для условий указанных как Мин. и Макс. , используют соответствующее значение, указанное в рекомендуемых условиях эксплуатации.

(3) Погрешность интервала времени определяется как разность между измеренным значением и средним значением случайной выборки из каждого процесса .

(4) Значения указаны для моностабильной схемы со следующими значениями компонентов R_A = 2 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

(5) Значения указаны для астабильной схемы со следующими значениями компонентов R_A = 1 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

Металлодетектор на одной микросхеме

Диаметр катушки 70-90 мм, 250-290 витков провода в лаковой изоляции (ПЭЛ, ПЭВ…), диаметром 0,2-0,4 мм.

Вместо динамика можно использовать наушники или пьезоизлучатель.

Схема простая и предназначена рекомендована начинающим радиолюбителям. Так как схема данного металлодектора простая, поэтому и расстояние обнаружения металла тоже будет небольшое.

Видео работы этого металлодетектора

Преобразователь напряжения с 12В на 24В

Анимация игрушек

Совместно со счётчиком 4017 и 555 можно сделать «бегущий огонь» для анимации какой нибудь игрушки или сувенира. При включении питания начинает работать генератор на 555 всего несколько минут, затем выключается. При этом ток потребления падает — батареек хватит на долго. Время выставляется переменным резистором 500 кОм.

Генератор, управляемый светом

Темно- детектор с LM555 . Эта схема будет генерировать звук когда свет падает на фотодатчик Cds .

Эта схема генерирует сигнал тревоги, когда на ЛДР датчик попадает свет солнца, огня или лампы . А на 555 собран мультивибратор частотой генерации около 1 кГц при обнаружении света . Датчика при воздействии света замыкает цепь и 555 генерирует колебания около 1 кГц через открытый транзистор BC158 .

Музыкальная клавиатура

Очень простой музыкальный инструмент (клавиатуру) для воспроизведения музыки можно сделать с помощью чипа 555. Можно собрать необычный музыкальный инструмент на фото выше. В качестве клавиатуры используется графит и лист бумаги с нотами представлены как дырки в бумаге.

Такая же схема, но с обычными резисторами и кнопками.

Таймер на 10 минут

Запускается таймер кнопкой S1 после 10 мин. попеременно мигают светодиоды LED1 и LED2. Время задаётся резистором 550 кОм и конденсатором 150 мкф.

Имитатор сигнализации автомобиля

Светодиод мигает, как будто в автомобиле установлена сигнализация. Светодиод установить на видном месте. Воришка увидит, что машина под сигнализацией и обойдёт её стороной 🙂

Простой имитатор полицейской сирены

Схема собрана на макетной плате.

На двух NE555 можно сделать простой генератор полицейской сирены. Рекомендуются Вам сделать следующее параметры таймера R1=68 кОм (timer №1) настроен в режим медленной генерации и таймер с R4=10 кОм (timer №2) настроен в режиме быстрой генерации. М ожете изменять характеристики время таймера. Выходная частота изменяется посредством цепи резисторов R1, R2 и C1 для компонент timer №1 и R4, R5 и С3 для timer №2.

Похожая схема ниже с транзистором на выходе :

Звуковой генератор уровня жидкости

Вы можете использовать эту схему контроля уровня воды для сигнализации в любом месте как индикатор уровня воды, например в резервуарах , баках, бассейнах или в любом другом месте .

Это далеко не все возможности микросхемы-таймера. Посмотрите также видео работы микросхемы.

Видео о микросхеме-таймере NE555 (аналог КР1006ВИ1)

П О П У Л Я Р Н О Е:

Для анимации каких-либо игрушек, для подарка или просто для творчества можно собрать схему «бегущего огня».

Эффект создания огней бегущих из центра к краям. Очень похоже на лучи солнышко.

Характеристики:

• Кол-во каналов — 3;
• Кол-во светодиодов — 18 шт;
• Uпит.= 3…12В.

Усилитель низкой час­тоты — неотъемлемая часть любого радио-приемника, телевизора, магнитофона, металлоискателя и многих электронных автоматов и приборов. Данный усилитель потребляет мало тока и рекомендуется использовать в аппаратах и устройствах с малым потреблением тока. Подробнее…

Стерео усилитель с дополнительным выходом для наушников своими руками

Усилитель построен на одной интегральной микросхеме TDA2050V, которые производят компании stmicroelectronics. TDA2050V предназначена для использования в качестве усилителя класса AB, в диапазоне напряжений питания от +/-4.5 в до +/-25В. При выходной мощности 25Вт КПД составляет около 65%.

Микросхема серии 555 (NE555, SE555, NA555, SA555 и их аналоги) представляет собой доступный и дешевый таймер – устройство для генерации импульсов с определенными временными характеристиками. На базе этих микросхем может быть построено множество простых устройств – от регулятора оборотов электродвигателя до реле времени и стабилизатора напряжения.
В статье речь пойдет об одном из наиболее распространенных применений NE555 – диммере для регулировки яркости светодиодов, который можно приспособить под самодельный ночник.

Часть 1. Электроника.

Схема устройства представлена ниже:

Диоды VD1 и VD2 можно брать любые, например 1N4148. R1 регулирует яркость светодиодов VD3-VD9. Переменный резистор можно взять совмещенный с выключателем, такой вариант будет хорошо смотреться в стилизации под старые керосиновые лампы, в которых яркость пламени контролировалась специальной ручкой. Если же вы не планируете менять яркость светильника, то подойдет любой подстроечный резистор, выставленный на подходящее значение. Конденсатор C3 может быть и меньшего номинала, либо его вообще может не быть – схема все равно запустится, однако в таком случае диммер будет издавать едва слышимый писк.

Светодиоды разделены на две группы по 4 и 3 светодиода. Их, конечно же, может быть больше или меньше, но нужно помнить, что от количества и мощности светодиодов зависит выбор транзистора VT1. Для небольшого количества маломощных светодиодов, как у меня, подойдет любой NPN транзистор, даже КТ315 или его зарубежные аналоги. Для более “прожорливой” нагрузки (например, светодиодной ленты и мощных светодиодов) лучше выбрать транзистор типа EB13005, который можно найти в любой энергосберегающей лампе, или широко распространенный полевой транзистор IRFZ44N.

NE555 обладает широким диапазоном питающего напряжения, поэтому для схемы можно использовать любой подходящий блок питания (например от ноутбука) или зарядку от телефона. Питать диммер от батареек или акумуляторов не рекомендуется, так как схема включения светодиодов с ограничительными резисторами не предполагает достаточно высокого КПД, и источник питания быстро разрядятся.

От напряжения будет зависеть количество светодиодов и сопротивление их токоограничительных резисторов. Если вы знаете, как оно расчитывается, смело переходите к следующей части, если нет – потратьте пару минут на прочтение краткого руководства.

Итак, сопротивление вычисляется по формуле:
R = Uпит – Uсв / Iсв, где
R – сопротивление токоограничительного резистора;
Uпит – напряжение питания схемы;
Uсв – падение напряжения на светодиоде;
Iсв – ток питания светодиода.

Значения Uсв и Iсв различаются в зависимости от цвета и мощности светодиодов, его следует уточнять в документации к конкретной модели. Если же документации нет (что норма для подавляющего большинства китайской продукции), то можно воспользоваться усредненными значениями из таблицы:

Падение напряжения на светодиоде (вольт)

Ток питания светодиода (ампер)

* Для светодиодов 1 Ватт и более необходим радиатор для охлаждения.
** Ток в 0.05-0.07 А требуется для сверхярких белых светодиодов.

Представленные в таблице параметры приблизительны. Так, например, у 5-миллиметровых светодиодов ток питания может варьироваться в достаточно широком диапазоне – от 5 до 35 мА, однако при минимальном значении они будут светиться тускло, а при максимальном быстро перегреются и выйдут из строя.

Теперь воспользуемся приведенной выше формулой и рассчитаем сопротивление резистора для цепочки из четырех последовательно соединенных светодиодов: трех желтых и одного белого. Пусть напряжение питания схемы составляет 12 вольт.

Для начала узнаем падение напряжения на всей цепочке по формуле
Uсв = U1 + U2 + . + Un, где
U1, U2, Un – напряжение падения на каждом светодиоде цепочки.
Uсв = 1.9 + 1.9 + 1.9 + 2.5 = 8.2 вольт.

Ток при последовательном соединии не изменяется, то есть на всех элементах цепи его значение будет равно 0.02 А.

Переходим к расчету сопротивления:
R = 12 – 8.2 / 0.02 = 3.8 / 0.02 = 190 Ом.
Подбираем из стандартной линейки резистор, близкий к полученному результату – 200 Ом.

Заодно неплохо бы рассчитать и минимальную мощность резистора:
P = (Uпит – Uсв) * Iсв
P = (12 – 8.2) * 0.02 = 3.8 * 0.02 = 0.076 Вт
Ближайший по мощности – 0.125 Вт, но можно выбрать и с запасом – 0.25 Вт.

Резистор может быть и большего сопротивления (в разумных пределах). При сборке схемы я не нашел у себя резистор в 300 Ом и заменил его на 470 Ом, ограничив ток до 0.015 А. Благодаря тому, что соотношение ток/яркость у светодиодов носит нелинейный характер, такая замена не сильно сказалась на конечном результате.

Теперь вы знаете, как самостоятельно расчитать номиналы, подходящие под ваши нужды. Комбинируя различные цвета, можно получить красивые сочетания и оттенки, которые сделают ночник более “волшебным”. Так сочетание оранжевого и теплого белого дают приятный персиковый цвет, а из желтого и зеленого получится мягкий цвет “зеленой лужайки”.

Часть 2. Внешний вид.

Как известно, собранная и рабочая плата – это только половина устройства. Не менее важно и оформление, а с ним зачастую возникают проблемы. Хорошо, если у вас есть подходящий корпус от какого-нибудь китайского ночника за $1, но если нет, не нужно отчаиваться, простые и оригинальные решения могут найтись в самом неожиданном месте. Например, в ванной.
Итак, нам понадобятся:
1. Пустая пластиковая банка (к примеру, от кондиционера для волос) – 1 шт.
2. Крышки от этой и еще одной такой же банки – 2 шт.
3. Матовая самоклейка с рисунком.
4. Кусочек наждачной бумаги.
5. Жидкость для снятия лака или ацетон.

1. Освобождаем банку от наклеенной бумажки. С помощью жидкости для снятия лака удаляем остатки клея. Не забывайте хорошо проветривать помещение! Избавившись от клея, промываем банку теплой водой с мылом и высушиваем ее.
2. Мелкой шкуркой матируем поверхность банки. Отрезаем кусочек самоклейки подходящей длины и ширины, обклеиваем им банку по окружности. Подбирайте такой рисунок, который будет хорошо и красиво рассеивать свет.
3. Теперь приклеиваем одну крышку к нижней части банки – это будет “дно” лампы. Вы можете предварительно окрасить крышки из баллончика, а можете оставить как есть – тогда они будут просвечиваться светодиодами, создавая дополнительный эффект.

4. Во второй крышке сверлим отверстие под провод питания (и, если нужно, под переменный резистор). Их расположение зависит от выбранной конструкции: в подвесном светильнике отверстие под провод лучше располагать в центре крышки, в настольном – сбоку. Кроме того, в настольном варианте плату удобнее располагать внизу светильника, то есть приклеенное “дно” окажется сверху, а прикручиваемая крышка с платой внутри – снизу, так как незаметно лежащий на столе провод выглядит эстетичнее, чем свисающий откуда-то сверху. Продеваем провод в отверстие и припаиваем его к плате. Не забудьте также про разъем для подключения к блоку питания и выключатель, их можно сделать навесными. Саму плату можно закрепить с обратной стороны крышки силиконовым клеем.

5. Прикручиваем верхнюю крышку.

Осталось только соорудить какое-нибудь крепление, если вы планируете делать ночник подвесным.
Светильник готов!

Примером создания электронной схемы, небольшой, но достаточно полезной во многих случаях, является придумка еще в 1970-е годы микрочипа универсального таймера 555. Что это, шедевр электронной схемотехники?

Электронные интегральные схемы — такая отрасль нашей науки и техники, возможности которой еще далеко не исчерпаны. Видимо, это и есть ростки того самого искусственного интеллекта, о котором так много уже сказано. Причем, если наш природный интеллект строится на элементах — нейронах — которые можно назвать электронно-химическими, то созданные руками человека интегральные схемы в природе не встречаются. Это чистое изобретение человеческого разума. Оно получено в результате долгой работы по совершенствованию самых обыкновенных электроприборов, которые понадобились людям сразу после открытия электричества — выключателей, резисторов, конденсаторов, полупроводниковых приборов. Совершенствование шло как в направлении усложнения схем, так и в стремлении уместить большое количество элементов на ограниченной площади или в ограниченном объеме. А также создать из все тех же схемных примитивов нечто универсальное, долгоиграющее и омниполезное.

Таймер NE555

История изобретения этого таймера показывает, что настоящие шедевры делаются не всегда в самые лучшие для изобретателей времена, и часто даже в совершенно не высокотехнологичных условиях. Ганс Камензинд в свои 33 года кроме служебных обязанностей имел мечту. Это не всегда бывает по вкусу начальству, и ему пришлось уволиться. Свой шедевр он придумал, сидя в гараже в 1971 году, а через год микросхема на восьми ножках бойко пошла в производство и продажу. Схема простая и, как оказалась, полезная. Быть может, не последнюю роль в удаче сыграло и название, которое толком и объяснить не могут: почему NE — от названия фирмы Signetics? Почему 555 — потому что им полюбилась пятерка? Таймер? — да, но не такой, как обычные. Те, что всегда только безостановочно тикают импульсами, а этот может выдать очень точный интервал времени, и не в каких-то привычных в импульсной технике микросекундах, а в достаточно ощутимом интервале: взять и включить лампочку на несколько секунд.

Схема, как часто и все гениальное, оказалась на стыке двух техник: импульсной и аналоговой.

Аналоговые — операционные усилители — усиливают сигнал до нужного стандарта (2 на входах (двухпороговый компаратор) и 1 на выходе). А в середине работает импульсный RS-триггер, который может как генерировать импульсы (мультивибратор), так и выдавать одиночный импульс заданной протяженности (одновибратор).

И все очень легко регулируется — практически, соотношением параметров двух резисторов и одной емкости, подключенных к микросхеме на входах, а также подачей других сигналов на входы.

Видимо, схема имеет какое-то неуловимо удачное соотношение простоты управления и простоты конструкции, что в сочетании с неожиданным многообразием работы элементов и придало ей популярности на протяжении стольких лет. Потому что перечисленные свойства, как следствие, выразились в совсем даже невысокой стоимости и в применимости в разных схемах — и ширпотребовских, и профессиональных. Они хороши для использования в детских игрушках, реле времени, кодовых замках, космических аппаратах. А ежегодные продажи исчисляются до сих пор миллиардами штук по всему миру. Причем за все время схема не претерпела практически никаких изменений. По какой причине слово «эволюция» под рисунком выше и взято в кавычки. Таймер 555 выпускают многие фирмы по всему миру. Известны и отечественные аналоги NE555 — микросхема КР1006ВИ1 и ее КМОП вариант КР1441ВИ1.

Функциональная схема и описание прибора

Функционально таймер состоит из 5 компонентов. Выводов у схемы больше, чем внутренних блоков, что и говорит о возможной гибкости включения в различные схемные решения с участием данной микросхемы.

Входной внутренний делитель напряжения задает опорные напряжения для двух компараторов — верхнего и нижнего. RS-триггер принимает их сигналы и формирует выходной сигнал, который отправляет на усилитель мощности. Еще имеется дополнительный транзистор с выведенным наружу коллектором, который используется для подключения внешней времязадающей цепочки.

Выводы схемы расположены одинаково, независимо от исполнения микросхемы

Описание выводов схемы

Приведенный ниже даташит содержит выводы и подаваемые на них сигналы, откуда становится немного понятной работа микросхемы. Хотя очень многое зависит от ее подключения.

Минусовой общий вывод питания

Плюсовой вывод питания – 8

Вход компаратора №2 (нижнего).

Сигнал низкого уровня – аналоговый или импульсный.

Таймер срабатывает на сигнал (аналоговый или импульсный) низкого уровня (порог – 1/3 Vпит)

На 3 выводе появляется выходной сигнал высокого уровня

Выходной сигнал (высокий уровень) зависит от питания: Vпит – 1,7 В

Низкий уровень (нет сигнала) – примерно 0,25 В

Временная характеристика выходного сигнала определяется внешней времязадающей цепочкой, состоящей из резистора (или резисторов) и емкости.

Срабатывает по сигналу низкого уровня (≤ 0,7 В)

Немедленный сброс выходного сигнала

Входной сигнал не зависит от напряжения питания

Управление опорным напряжением компаратора №1

Величина напряжения управляет длительностью выходных импульсов (одновибратор) или их частотой (мультивибратор).

Сбрасывающий сигнал высокого уровня – аналоговый или импульсный

Цепь разряда времязадающего конденсатора С

Плюсовой провод питания

Vпит = от 4,5 В до 18 В

Применение: варианты подключения NE555 (или NE555 аналогов)

Одновибратор

Емкость С и резистор R задают длительность импульса t, выдаваемого схемой в ответ на сигнал по входу Input (вывод 2). Напряжение питания влияет не на длительность, а на амплитуду выходного сигнала. При выдаче импульса изменение входного сигнала схемой не воспринимается. Через время t схема выдает задний фронт выходного сигнала и возвращается в исходное состояние, после чего готова снова реагировать на входной сигнал. Таким образом, она может выделять информативные всплески (низкого уровня) на фоне помех, так как сигнал на входе в общем случае аналоговый. Может работать как антидребезговая схема.

Генератор импульсов (мультивибратор)

Мультивибратору не нужно подавать на вход никаких сигналов, он начинает работать сразу после включения питания.

Разряженный в начале конденсатор С задает на вход низкий уровень, отчего таймер срабатывает, выдавая на выход высокий потенциал. Его длительность определяется зарядкой конденсатора C через резисторы R1 и R2. Далее происходит разрядка C через R2 и вход 7, что и определяет длительность паузы на таймере. После этого все повторяется, и на выходе получаются импульсы заданной напряжением питания амплитуды и длительностями t₁ и t₂, то есть частотой f

и скважностью S = T/t₁. Скважность в данном простейшем подключении более 2 быть не может, так как время импульса t₁ всегда > времени паузы t₂.

Земля –

Запуск

Выход

Сброс

Контроль

Останов

Разряд

Питание +