Таймер 555: особенности схемотехники

14.11.16

[Домашняя]

 

Таймеры серии 555 (отечественный аналог КР1006ВИ1) известны многим радиолюбителям. Учитывая их популярность, позже были выпущены 2-канальный (NE556/SA556/SE556— рис.9) и 4-канальный (NE558/SA558/SE558—рис.10) варианты. Выпускаемые в корпусах DIP-14 (рис.11а — маркировка NE556N) и SO-14 (рис.11б—маркировка NЕ5560D/DT) микросхемы серии 556 представляют собой два идентичных таймера типа 555.

Работоспособность микросхем 556 сохраняется при напряжении питания в диапазоне 4,5...18 В, максимальный выходной ток—200мА на канал. Микросхемы серии 558 выпускаются в корпусах DIP-16 (рис.12). Работоспособность микросхем 556 сохраняется в диапазоне напряжения питания 4,5... 18 В, максимальный выходной ток каждого канала — 100мА. Используя микросхему таймера, можно построить множество схем различных устройств. Например, термометр для определения температуры воды в аквариуме (рис.13).

Установив терморезистор с отрицательным ТКС (R1) во времязадающую цепь таймера D1. можно получить практически линейную зависимость изменения частоты следования импульсов от изменения температуры. Обычно во времязадающей цепи мультивибратора используются два резистора. Однако в данной схеме вместо одного включен терморезистор R1, а роль второго резистора выполняет транзистор VT1. Когда на выходе D1 высокий уровень, транзисторы VT1 и VT2 открыты, при низком уровне—закрыты. Перед использованием термометра его необходимо откалибровать. Когда терморезистор R1 имеет комнатную температуру (20ОС), резистором R2 выставляют частоту мигания светодиода, равную 1 Гц. При увеличении температуры воды в аквариуме частота миганий светодиода будет линейно возрастать, а при уменьшении температуры — падать. Таким образом, контроль за температурой ведется визуально. Питается термометр от стабилизиро­ванного источника напряжением 10...15 В. Прежде чем опускать терморезистор в воду, его необходимо поместить в ПВХ-трубку и покрыть эпоксидной смолой или каким-нибудь водостойким клеем. Дверной звонок, схема которого приведена на рис.14, воспроизводит звук, напоминающий звук Биг-бена.

Данный эффект достигается в результате применения двух звуковых генераторов, собранных на таймерах 556. Первый генератор на D1.1 настроен примерно на 1 Гц, а второй промодулирован изменяющейся сигналом с выхода первого. Резистором R1 можно изменять скорость переключения с одного тона на другой, а резистором R2—саму тональность. Напряжение питания может быть в пределах 3.. .15 В. Динамическая головка ВА1 мощностью 0.5 Вт и сопротивлением 8 Ом. На рис.15 показано устройство для плавного включения и выключения освещения (в салоне автомобиля или в комнате при использовании 12-вольтовых галогенных ламп).

При подаче питания (12...15 В) и разомкнутой кнопке SA1 на выходе DA1 (выводе 3) устанавливается высокий уровень. Конденсатор СЗ разряжен через открытый коллекторный переход транзистора микросхемы. Конденсатор С1 — также разряжен, транзистор VT1 закрыт, и заряд СЗ невозможен. В это время генерация DA1 отсутствует, мощный полевой транзистор VT2 постоянно открыт, и лампа накаливания светит с максимальной яркостью. После замыкания SA1 конденсатор С1 заряжается через R2 и R3. Через несколько секунд, после того, как напряжение на эмиттерном переходе VT1 дойдет до 0,5...0.6 В. этот транзистор начинает открываться. Когда ток в его коллекторной цепи достигнет достаточного уровня, начнется заряд конденсатора СЗ, и появится генерация DA1, т.е. на выходе 3 возникнут короткие импульсы отрицательной полярности. Первоначально скважность импульсов велика, и снижения яркости лампы незаметно. По мере заряда С1 транзистор VT1 открывается сильнее, время заряда СЗ до порогового напряжения переключения DA1 постепенно уменьшается, а время разряда этого конденсатора не изменяется, так как сопротивление R7 постоянно. Это приводит к тому, что скважность импульсов на выводе 3 постепенно уменьшается, средняя мощность, подаваемая на лампу EL1, также уменьшается, и яркость ее свечения плавно снижается. Примерно через 60...70 с после замыкания SA1 ток коллектора VT1 достигает значения, при котором СЗ уже не в состоянии разрядиться до напряжения ниже порогового (через R7 и транзистор микросхемы). Гене­рация срывается, на выходе 3 DA1 устанавливается низкий уровень, транзистор VT2 закрывается, лампа не светится. При размыкании контактов SA1 процессы протекают в обратном порядке. Обычно желательно получить более быстрое зажигание лампы на полную мощность, чем ее погасание, поэтому разряд конденсатора идет по цепи R3-VD1-R4-R1. Резистор R2 ограничивает напряжение, до которого будет заряжаться конденсатор С1, что позволяет зажечь лампу на минимальную мощность не позднее, чем через 0,5 с после размыкания контактов SA1. На двухцветном светодиоде HL1 и R11. R12. VT3, VT4 собран узел индикации режима работы. При отключенном питании нагрузки светодиод горит зеленым цветом, а при включенном — красным. Подачей логического «0» на контакт ХР1 можно отключить светодиодную индикацию. Так как напряжение в бортовой сети автомобиля нестабильно, для защиты микросхемы и полевого транзистора от повреждении при всплесках напряжения питания применен параметрический стабилизатор на VT5, VD2. R12, Сб. Кроме того, этот узел представляет собой фильтр, снижающий уровень помех от системы зажигания, которые могут оказывать дестабилизирующее воздействие на нормальную работу микросхемы DA1. Схема аналогичного устройства управления освещением, но предназначенного для работы в сети 220В, показана на рис.16.

В этом варианте применен более высоковольтный МОП-транзистор, изменена цепь питания микросхемы и узел индикации. Светящийся светодиод показывает, что устройство подключено к сети 220 В. Чтобы предотвратить мерцание лампы, когда яркость свечения минимальна, увеличена частота генерации микросхемы за счет уменьшения емкости СЗ. Конденсатор С6 — фильтр питания, необходимый для снижения пульсаций выпрямленного напряжения на VD2, которые дестабилизируют совместную работу микросхемы и транзистора VT1. Варистор R10 защищает полевой транзистор от пробоя при импульсных всплесках напряжения сети. В этих конструкциях могут быть применены постоянные резисторы МЛТ. С2-23. С2-33. С1-4 соответствующей мощности. Варистор R10 можно заменить FNR-14K471, FNR-20K431 или аналогичным. Оксидный конденсатор С1 — с малым током утечки, типа Можно использовать и другие танталовые или оксидные конденсаторы с низким током утечки. Хорошо работают и обычные оксидные конденсаторы на рабочее напряжение 35...63 В фирм Rubycon. Samsung. Диоды КД522Б можно заменить любыми из серий КД510. КД521. КД103.1N4148. Стабилитрон Д814Д заменяется КС213Б. КС213Ж. КС512А. 1N600ffi. 1N6003B. Диодный мост BR310 при работе с нагрузкой, потребляющей ток до 1 А, на теплоотвод не устанавливают. Светодиод L383SFU3T красного цвета свечения заменим любым из серий L1503, L1513, АЛ307, КИГЩ15. КИПД21. КИПД66. Транзисторы КТ3107И можно заменить любыми с коэффициентом передачи тока базы не менее 200 из серий КТ3107, SS9015. ВС307. 2SA1174; транзистор КТ3102Г — любым из КТ3102, SS9014, ВС547. 2SC2784.2SC1222. Полевой транзистор IRF540, имеет сопротивление открытого канала не более 0,08 Ом, и способен работать при токе стока до 25 А. Его устанавливают на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 40 см2. Для получения большей нагрузочной способности можно использовать параллельное включение 2-3 однотипных полевых транзисторов. Простая схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока на интегральном таймере NE555представлена на рис.17.

Задающий генератор работает на частоте 500 Гц. Длительность импульсов, а значит, и частоту вращения двигателя М1 можно регулировать в широких пределах. Выход генератора через усилитель тока на транзисторе VT1 управляет М1. Управление оборотами коллекторного электродвигателя с помощью устройства, собранного по  схеме на рис.18, происходит с помощью широтно - модулированных импульсов.

Частота вращения двигателя M1 регулируется изменением сопротивления переменного резистора R2. Когда его сопротивление максимально, разряд конденсатора С1 через резистор R3 и выход 7 микросхемы DA1 происходит быстрее, чем его заряд. Поэтому на выходе 3 DA1 большую часть времени высокий уровень (частота переключения около 50 Гц), полевые транзисторы закрыты, и напряжение питания на нагрузку не подается. При уменьшении сопротивления R2 скорость заряда С1 растет, частота переключения на выходе DA1 возрастает, и на нагрузку поступает примерно половина от максимальной мощности. При дальнейшем уменьшении сопротивления R2 на выходе микросхемы большую часть времени низкий уровень, транзисторы открыты, на нагрузку поступает еще большая мощность, т.е. частота вращения двигателя увеличивается. Резистор R5 и конденсаторы С2, СЗ образуют фильтр питания микросхемы. Стабилитроны VD1 и VD3 препятствуют повреждению полевых транзисторов. Мощный диод VD2 гасит импульсы самоиндукции обмотки двигателя М1, которые при отсутствии этого диода могут достигать сотен вольт. Что­бы обеспечить минимальное переходное сопротивление ползунка переменного резистора R2, использован сдвоенный переменный резистор. В схеме, кроме указанных, можно использовать пару 1RF9532, IRF9Z34. 2SJ17e. КП784А. КП785А или один IRF4905. Транзисторы рекомендуется установить на небольшой теплоотвод размерами 40x25x2,5 мм. Диод VD2 можно заменить на любой из серий КД226, КД257. КД411, КД213, BY398, HFA08TB60S. На месте стабилитрона VD1 могут работать КС213Ж, КС215Ж. КС515А, 1N4744A, TMZC-15. Защитный стабилитрон VD3 можно заменить на Д816 (А-Г) или 1N5361. Конденсатор С1 — К73-17, К73-24В. Остальные конденсаторы—оксидные, К50-35. Схема ШИМ-регулятора для управления оборотами электродвигателя с рабочим напряжением 24 В изображена на рис.19.

Это устройство можно использовать для регулирования мощности и в других устройствах. Частота коммутации определяется конденсатором С2 и составляет 5 кГц (изменяется примерно с 3 до 5 кГц). Переменный резистор R2 служит для регулирования тока через нагрузку. Ток меняется путем изменения коэффициента заполнения ШИМ- импульсов. Диоды VD1, \/D2 определяют цепи заряда и разряда конденсатора С2. С выхода таймера управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах VT1, VT2 и далее на силовые транзисторы \/T3...VT6. включенные параллельно. Демпферный диод VD3 должен иметь рабочее напряжение и ток нагрузки, примерно в 2 раза превышающие таковые у электродвигателя.

Радиомир №11 2012г стр. 25

Домашняя

Дата последнего изменения этого узла 14.11.2016