Raziskovanje časovnika NE555: Ključne značilnosti, načela oblikovanja in aplikacije v resničnem svetu

NE555 je monolitni integrirani časovnik vezja, ki lahko ustvari različne vrste časovnih signalov.Široko se uporablja v različnih elektronskih napravah na območjih, kot so elektronske ure, upravljanje električne energije, kalkulatorji in LED zasloni.Namen tega članka je zagotoviti podrobne informacije o NE555, vključno z njenim rojstnim ozadjem, oblikovanjem, notranjo strukturo, opisom pin, načinov delovanja in načelom ter aplikacijami, da vam pomagajo bolje uporabiti čip.

Katalog

Rojstno ozadje NE555

Že v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je Čip časovnikov NE555 IC zasnoval Hans Camenzind, inženir v podjetju Sigtics Corporation (zdaj del NXP Semiconductors, Inc.) v ZDAcenovno ugodna in močna rešitev časovnika.Ozadje njenega ustvarjanja je povezano predvsem z naslednjimi vidiki:

Zasnova Hans Camenzind: Hans Camenzind je bil inženir elektrotehnike iz Švice, ki se je specializiral za razvoj inovativnih integriranih modelov.Njegova oblikovalska filozofija je ustvariti čip, ki je vsestranski, enostaven za uporabo in široko uporabna.Na podlagi te filozofije je uspešno zasnoval NE555 in ga pripeljal na trg.

Razvoj integrirane tehnologije vezja: šestdeseta in sedemdeseta leta so bila obdobje hitrega razvoja integrirane tehnologije vezja.Z napredovanjem tehnologije in izboljšanjem proizvodnega procesa so imeli oblikovalci čipov možnost vključiti več funkcij v en sam čip, s čimer so zagotovili več aplikacij in rešitev.

Pojav povpraševanja: V takrat elektronski industriji so časovniki igrali ključno vlogo pri vseh vrstah vezij in sistemov.Vendar so bile rešitve zgodnjih časovnikov na splošno nekatere omejitve, kot so visoki stroški, velike velikosti ali funkcionalne omejitve.Zato je na trgu nujno potreben cenovno ugoden in močan čip.

Uvod v NE555

NE555 je eden od modelov v seriji 555 časovnih IC -jev.Funkcije in aplikacije te serije IC so združljive med seboj, vendar se lahko razlikujejo tudi stabilnost, učinkovitost varčevanja z močjo in frekvenca nihanja različnih modelov čipa zaradi razlik v cenah.555 je široko uporabljen in izjemno pogost časovni IC, le majhno število uporov in kondenzatorjev lahko ustvari različne različne frekvenčne impulzne signale, potrebne za digitalna vezja.555 je glavna vloga NE555, da uporabite svoj notranji časovnik za oblikovanje časovnega osnovnega vezja za zagotavljanje časovnih impulzov za druge vezje.Glavna funkcija NE555 je uporaba svojega notranjega časovnika za oblikovanje časovnega osnovnega vezja, da bi zagotovila časovne impulze za druge vezje.Časovno osnovno vezje NE555 je na voljo v dveh glavnih paketih: eden je DIP dvojni 8-pinski paket, drugi pa majhen paket SOP-8.

Alternative in ustrezniki

• BL5372

• NA555

• KR3225Y

Oblikovanje časovnika NE555

Timer 555 je leta 1971 zasnoval Hans R. Camenzind za Sigonitik.Sigognitika je nato Philips pridobil.555 čipov, ki jih proizvajajo različni proizvajalci, se razlikujejo v konstrukciji, s standardnimi 555 čipi, ki vključujejo 25 tranzistorjev, 2 diode in 15 uporov, ki jih vodijo skozi 8 zatičev (v paketu DIP-8.) Derivati ​​555 vključujejo 556(DIP-14 čip, ki vključuje dva 555s), pa tudi 558 in 559.

NE555 ima območje delovne temperature od 0 ° C do 70 ° C, medtem ko vojaški razred SE555 deluje pri ekstremnih temperaturah od -55 ° C do 125 ° C.Obrazci embalaže 555 vključujejo kovinsko embalažo z visoko zanesljivostjo (ki jo predstavlja T) in poceni embalaža epoksi smole (ki jo predstavlja V).Zato so celotne etikete 555 NE555V, NE555T, SE555V in SE555T itd.tri številke naključno.

Obstajajo tudi različice z nizko močjo 555, vključno s 7555 in TLC555 z uporabo CMOS vezja.V primerjavi s standardom 555 ima 7555 manjšo porabo energije.Poleg tega proizvajalec trdi, da krmilni zatič 7555 ne potrebuje ozemljitvenega kondenzatorja, kot je bilo drugih 555 čipov, in med napajanjem in zemljo ni potrebe po odpravljanju ločitve.

Notranja sestava NE555

NE555 je klasično integrirano vezje.Njegova struktura notranjega vezja vključuje tri glavne funkcionalne module: primerjalnik napetosti in izhodna stopnja, primerjalnik in RS Flip-Flop.Naslednje bo podrobno analizo notranjega vezja NE555:

Primerjava napetosti

Znotraj NE555 je za zaznavanje napajalne napetosti.Izhod tega primerjalnika napetosti je priključen na RS Flip-Flop.

Izhodna stopnja

Izhodna stopnja je povezana z RS Flip-Flop in je odgovorna za nadzor stanja izhodnega zatiča (tj. Pin 3).Izhodna arhitektura NE555 je dizajn z odprtim odtokom, kar pomeni, da ne more neposredno zagotoviti signala na visoki ravni, ampak lahko samo izhodni zatič le nizko potegne.Kadar je treba izdati signal na visoki ravni, je običajno treba uporabiti zunanji vlečni upor, da se izhodni zatič potegne v stanje na visoki ravni.

Primerjalnik

V okviru NE555 obstajata dva primerjalnika, in sicer primerjalnik praga in sprožilni primerjalnik.Primerjava praga je povezana s pin 6 (Thr) in sprožilni primerjalnik je povezan s Pin 2 (trig).Ta dva primerjalnika se uporabljata za zaznavanje sprememb v mejnem napetosti in sprožitvi napetosti.

Primerjava praga: Ko se napetost dvigne na pragu (Pin 6), bo ta primerjalnik oddajal signal na visoki ravni.Ko mejna napetost preseže sprožilno napetost, se bo izhod primerjalnika spremenil.

Primerjalnik sprožilca: Ko napetost pade na sprožilni zatič (pin 2), bo ta primerjalnik oddajal signal nizke ravni.Ko je napetost sprožilca nižja od mejne napetosti, se bo izhod primerjalnika spremenil.

Rs sprožilec

NE555 vsebuje notranje flop RS za shranjevanje stanja izhodnega zatiča (pin 3).Vhod RS Flip-Flop nadzoruje izhodi primerjalnika praga in primerjalnika sprožilca.

R vhod: Priključen je z izhodom primerjalnika praga in nadzoruje ponastavitev RS flip-flop.

Vhod: Povezan je z izhodom primerjalnika sprožilca in nadzoruje nastavitev RS Flip-Flop.

Načini delovanja NE555

Časovnik NE555 lahko deluje v treh načinih delovanja:

Nestabilen način: nanaša se na stabilno stanje.Nestabilen način NE555 se pogosto uporablja v stroboh luči, generatorjih tonov, generatorji impulznih signalov, logičnih vezjih, kot so ure in druga vezja.

Dvostabilen način: Ta način je kot kolesarski nosilec, ki ga je mogoče stabilizirati v dvignjenem stanju in v spuščenem stanju in se bo spremenil le, če je podvržen zunanji sili.Imenuje se bistabilno, ker ima dve stabilizirani državi.

Monostabilni način: Ta način je kot vrata, opremljena z vrati bližje, ki jih je mogoče stabilizirati v zaprtem stanju in lahko dosežete odprto stanje šele, ko se uporablja zunanja sila.Ko se zunanja sila umakne, se bodo vrata samodejno vrnila v zaprto stanje.Ker ima samo eno stabilno stanje, se imenuje monostabilno, za aplikacije, kot so časovniki, stikala in meritve kapacitivnosti, pa se lahko uporablja monostabilni način NE555.

Delovno načelo NE555

Ko je vklopljena napajalna napetost VCC, se vezje začne delovati in kondenzator C se začne takoj polniti.Ko napetost kondenzatorja C doseže 2/3 VCC, se bo izhod notranjega primerjalnika spremenil na visoko raven, izhod pa se bo spremenil tudi z nizke do visoke ravni.Nato, ko napetost kondenzatorja C spusti na 1/3 VCC, bo izhod notranjega primerjalnika postal nizka raven, v tem času pa se bo izhodna izhod spremenila tudi z visoke ravni nazaj na nizko raven.Po tem se kondenzator C začne znova polniti in vezje vstopi v nov delovni cikel.

Obdobje T (sekunde) je določeno z vrednostmi zunanjega kondenzatorja C in dveh zunanjih uporov R1 in R2.Formula je: T = 0,693 × (R1 + 2 × R2) × c.Delovni cikel D opisuje delež časa na visoki ravni v kvadratnem valovnem ciklu, njegova formula pa je: D = (R1 + R2) / (R1 + 2 × R2).Zato lahko s prilagajanjem vrednosti kondenzatorja C in uporov R1 in R2 spremenimo obdobje in delovni cikel kvadratne valovne oblike.

Skratka, delovno načelo NE555 temelji na konstrukciji zaporednega vezja.S prilagoditvijo vrednosti zunanjih kondenzatorjev in uporov lahko nadzorujemo obdobje in delovni cikel, da ustvarimo različne potrebne impulzne valovne oblike.

Uporaba NE555

Ne555 infrardeča luč daljinskega upravljalnika

Sodobni domovi so običajno opremljeni z infrardečimi daljinskimi upravljalniki in lahko te obstoječe oddaljene uporabimo za nadzor infrardeče žarnice za zamudo na daljinskem upravljanju.Na sliki H predstavlja integrirano infrardečo glavo sprejemnika, C1 pa filtrirni kondenzator.Ko daljinski upravljalnik oddaja niz digitalnih impulznih signalov, bo po filtru C1 dobil negativen impulz, ta impulz lahko sproži 555 monostabilno vezje, da začne delovati.

Ne555 Alarm za vrelo vode

Vodni alarm je sestavljen predvsem iz treh delov: temperaturnega regulacijskega vezja, nizkofrekvenčnega nihajnega vezja in visokofrekvenčnega nihajnega vezja.Med njimi RP, RT in VT1 skupaj tvorijo vezje za nadzor temperature.Nizkofrekvenčno nihajno vezje je sestavljeno iz IC1, R2, R3, C1 in drugih komponent, njegov prisilni priključek za ponastavitev ④ PIN pa nadzira VT1.Visokofrekvenčni oscilator je sestavljen iz IC2, R4, R5, C2 in drugih komponent, njegovo prisilno ponastavitev terminala pa nadzira IC1.Ko temperatura vode doseže prednastavljeno temperaturo, bo odpornost RT postala manjša, zaradi česar se bo VT1 zmanjšal.V tem času postane PIN ④ IC1 visok, IC1 pa začne nihati in izdati nizkofrekvenčne impulze.Ti impulzi modulirajo visokofrekvenčni oscilator, sestavljen iz IC2, tako da začne delovati in oddaja tikavi zvok.

Stikalo timerja na dotik NE555

IC1 je kos 555 časovnega vezja, ki je tukaj konfiguriran kot monostabilno vezje.Običajno, ker na P terminalu na dotik ni nobene inducirane napetosti, se kondenzator C1 v celoti odpusti skozi zatič 7 od 555Luč se ne bo prižgala.

Ko moramo vklopiti svetlobo, se z roko dotaknite kovinske plošče P, v sprožilni terminal 555 do C2 bo dodana potepuška signalna napetost, ki jo ustvari človeška indukcija telesavisoka raven.V tem času bo rele KS absorbiran, svetilka pa se nato prižge.Hkrati je PIN 7 od 555 notranje odrezan, napajanje pa bo napolnilo C1 do R1, kar pomeni začetek časa.Ko se napetost na kondenzatorju C1 dvigne na 2/3 napajalne napetosti, se bo izvajal Pin 7 od 555, kar se izprazni C1, zaradi česar se izhod pin 3 spremeni z visokega v nizko.Na tej točki se bo rele sprostil, luč ugasne in čas se konča.Časovni čas je določeno predvsem z vrednostjo R1 in C1, formula je: T1 = 1.1R1 * C1.Glede na vrednosti, označene na sliki, je čas časa približno 4 minute.Za D1 lahko izberemo 1N4148 ali 1N4001 ta dva modela.

Pet klasičnih vezij NE555

NE555 Osnovni časovnik

To je eno najpogostejših vezij, ki ga sestavljajo komponente, kot so čip, upori in kondenzatorji NE555.S prilagoditvijo vrednosti uporov in kondenzatorjev lahko uporabnik nastavi različne čase.To vezje se pogosto uporablja za ustvarjanje milisekundnih signalov na ravni milisekund, kot so impulzni signali in kvadratni valovni signali.Za vezje je značilna njegova preprosta struktura, enostavna za izvedbo in lahko ustvari natančnejši časovni signali.

Ne555 monostabilno sprožilno vezje

To je vezje, ki lahko ustvari en sam impulzni signal.Vezje je v glavnem sestavljeno iz NE555 in več uporov in kondenzatorjev in drugih komponent.S prilagajanjem vrednosti uporov in kondenzatorjev lahko uporabnik spremeni širino in zamuda čas impulza.To vezje se običajno uporablja za ustvarjanje enosmernih signalov, kot so sprožilni signali in sinhronizacijski signali.Za vezje je značilna njegova sposobnost ustvarjanja enega samega impulznega signala, čas širine in zakasnitve impulza pa je mogoče prilagoditi.

Ne555 bistable flip-flop vezje

To je vezje, ki uresničuje logično funkcijo flip-flop.S prilagoditvijo vrednosti uporov in kondenzatorjev lahko uporabnik spremeni čas flip-flop in mejno napetost vezja.To vezje se običajno uporablja za izvajanje aplikacij, kot so logične flip-flops in primerjave napetosti.Za vezje je značilna njegova sposobnost izvajanja logične funkcije flip-flop, čas in napetost flip-flop pa je mogoče prilagoditi, zato je primeren za različne različne scenarije logične uporabe.

NE555 Kvadratni vezje generatorja valov

To je vezje, ki ustvarja kvadratni valovni signal.S prilagoditvijo vrednosti upora in kondenzatorja lahko uporabnik spremeni frekvenčni in delovni cikel kvadratnega vala.To vezje se običajno uporablja za ustvarjanje kvadratnih valovnih signalov, kot so digitalni signali in modulirani signali.Za vezje je značilna njegova sposobnost ustvarjanja kvadratnih valovnih signalov, frekvenco in delovni cikel kvadratnega vala pa je mogoče prilagoditi, tako da je primeren za različne digitalne in modulacijske scenarije aplikacij.

Multi-harmonični oscilator vezje NE555

To je vezje, ki ustvarja pravokotne valovne signale.Vezje je v glavnem sestavljeno iz dveh čipov NE555 in več komponent, kot so upori in kondenzatorji.Uporabnik lahko prilagodljivo spremeni frekvenčni in delovni cikel nihanja s prilagoditvijo vrednosti teh uporov in kondenzatorjev.Kot rezultat, lahko to vezje na primer uporabimo za ustvarjanje zvočnih signalov ali moduliranih signalov.Za vezje je značilna njegova sposobnost ustvarjanja pravokotnih valovnih signalov z nastavljivo frekvenco in delovnim ciklom.

Pogosto zastavljena vprašanja [FAQ]

1. Kakšna je funkcija NE555?

SE 555 Timer IC deluje med temperaturnim območjem od -55 ° C do 125 ° C v SE, IC NE 555 pa se uporablja za tam, kjer se temperatura giblje od 0 ° C do 70 ° C.V elektronskem polju ima široko paleto uporabe kot časovnik, zamuda, generiranje impulzov, oscilator itd.

2. Ali sta NE555 in IC 555 enaka?

Da, NE555 Timer IC in 555 Timer IC sta enaka.NE555 je številka dela na časovniku IC.Na splošno se NE555 IC imenuje po imenu 555 Timer IC.

3. Kakšno je delovno načelo NE555?

555 časovnika lahko deluje kot aktivni niz SR (čeprav brez obrnjenega Q izhoda) s priključitvijo vhodnega signala ponastavitve na ponastavitve in priključitev nastavljenega vhodnega signala na TR pin.Tako vlečenje nastavitve trenutno nizko deluje kot "nastavitev" in prehaja izhod v visoko stanje (VCC).