Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 555 είναι ένα από τα πιο διάσημα τσιπ που θα βρείτε μεταξύ των ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ. Μπορεί να έρθει σε διάφορες μορφές, όπως π.χ NE555, NE555C, LMC555, TLC555, uA555, MC1455, LM555, κ.λπ. Ο λόγος που είναι ένα από τα πιο δημοφιλή είναι η ευελιξία του και ο αριθμός των εφαρμογών για τις οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί, όπως μπορείτε να δείτε εδώ.
Σε αυτόν τον οδηγό θα μάθετε όλα όσα χρειάζεστε για αυτό το τσιπ, καθώς και πώς να το χρησιμοποιήσετε στα μελλοντικά σας έργα, συστάσεις για να το αγοράσετε φθηνά κ.λπ.
Τι είναι το NE555;
Το NE555, ή απλά 555, είναι ένα IC που χρησιμοποιείται για παράγουν παλμούς, ταλαντώσεις ή ως χρονόμετρο. Ως εκ τούτου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ταλαντωτής, για τη δημιουργία καθυστερήσεων κ.λπ. Μπορείς να το βρεις γενικά σε διάφορες συσκευασίες, αν και το πιο συνηθισμένο είναι το 8-pin DIP (υπάρχουν παραλλαγές 14 ακίδων), αν και μπορεί να είναι και σε κυκλική μεταλλική συσκευασία ακόμα και σε SMD για επιφανειακή τοποθέτηση.
Είναι επίσης δυνατό να βρείτε εκδόσεις του NE555 με χαμηλή κατανάλωση, και μάλιστα διπλές εκδόσεις. Σε αυτές τις διπλές εκδόσεις, περιλαμβάνονται 2 πανομοιότυπα κυκλώματα, με διπλάσιο αριθμό ακίδων και είναι συνήθως γνωστά ως 556.
Σε τεχνικό επίπεδο, αυτό το κύκλωμα πρέπει να τροφοδοτείται συνεχώς με τάση Vcc και η έξοδος μπορεί να έχει αρκετά υψηλή ένταση ρεύματος για να είναι ολοκληρωμένο κύκλωμα. Στην πραγματικότητα, αυτό το τσιπ θα μπορούσε ακόμη και απευθείας κίνηση ρελέ και άλλα κυκλώματα υψηλής αποστράγγισης χωρίς την ανάγκη πρόσθετων εξαρτημάτων. Όμως, χρειάζεται έναν ελάχιστο αριθμό εξωτερικών εξαρτημάτων για να μπορεί να λειτουργήσει (να ελέγχεται).
Πολλοί θα αναρωτηθούν τι είναι τι υπάρχει μέσα σε αυτό το ολοκληρωμένο κύκλωμα. Μέσα στο NE555, όπως φαίνεται στην προηγούμενη εικόνα, υπάρχει ένα μπλοκ διάγραμμα με δύο Λειτουργικοί ενισχυτές τοποθετημένο ως συγκριτές, ένα δισταθερό κύκλωμα τύπου RS που χρησιμοποιεί την άρνηση της εξόδου του, ένα αναστροφικό buffer εξόδου για την υποστήριξη αυτού του ρεύματος εξόδου και ένα τρανζίστορ που χρησιμοποιείται για την εκφόρτιση του εξωτερικού πυκνωτή για χρονισμό.
Από την άλλη, υπάρχουν και 3 εσωτερικές αντιστάσεις που είναι υπεύθυνες για τη ρύθμιση επίπεδα αναφοράς της εισόδου του μετατροπέα του πρώτου λειτουργικού, και στη μη αναστροφή του δεύτερου, στα 2/3 και 1/3 της τάσης Vcc αντίστοιχα. Αναφερόμενος σε οριακή τάση του ακροδέκτη 6, όταν υπερβαίνει τα 2/3 της τάσης τροφοδοσίας ή Vcc, τότε η έξοδος θα πάει σε υψηλό λογικό επίπεδο (1) και εφαρμόζεται στην είσοδο R της δισταθής, οπότε η αρνούμενη έξοδος πηγαίνει στο 1, κορεσμός το τρανζίστορ και ξεκινά την εκφόρτιση του εξωτερικού πυκνωτή. Ταυτόχρονα, η έξοδος του 555 θα πέσει χαμηλά (0).
En ο άλλος ενισχυτής op, εάν η τάση που εφαρμόζεται στην είσοδο αναστροφής πέσει κάτω από το 1/3 του Vcc, η έξοδος του ενισχυτή θα πάει στο υψηλό επίπεδο (1), τροφοδοτώντας έτσι τη δισταθή είσοδο S, περνώντας την έξοδό της στο χαμηλό επίπεδο (0), περιστρέφοντας το τρανζίστορ απενεργοποιείται και προκαλεί την έξοδο NE555 να πάει λογικά ψηλά (1).
Τέλος, υπάρχει επίσης ένα επαναφορά τερματικού στην ακίδα 4, συνδεδεμένη στην είσοδο R1 του δισταθούς flip flop. Όταν αυτή η ακίδα ενεργοποιείται λογικά χαμηλά (0), μπορεί να επαναφέρει την έξοδο του NE555 στο χαμηλό (0) κάθε φορά που απαιτείται επαναφορά.
NE555 Προδιαγραφές
ο τεχνικές προδιαγραφές του NE555, αν και μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τις εκδόσεις και τον κατασκευαστή, το πιο συνηθισμένο είναι ότι βρίσκετε:
- Vcc ή τάση εισόδου: 4.5 έως 15V (υπάρχουν εκδόσεις έως 2V). Τα 5V είναι συμβατά με τη λογική οικογένεια TTL.
- Ρεύμα εισόδου (Vcc +5v): 3 έως 6 mA
- Ρεύμα εισόδου (Vcc 5v): 10 έως 15 mA
- Μέγιστο ρεύμα εξόδου: 500 mA
- Μέγιστη ισχύς που καταναλώνεται: 600 mA
- Ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας: 30mW@5V και 225mW@15V
- Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας: 0ºC έως 70ºC. Η σταθερότητα συχνότητας είναι 0,005% ανά ºC.
NE555 Pinout
Το NE555, στην πιο συνηθισμένη συσκευασία του, έχει 8 καρφίτσες. το pinout είναι το ακόλουθο:
- GND(1): είναι ο αρνητικός πόλος για το τροφοδοτικό, το οποίο γενικά πηγαίνει στη γείωση.
- Βολή ή σκανδάλη (2): Αυτή η ακίδα ορίζει την έναρξη του χρόνου καθυστέρησης εάν έχει ρυθμιστεί ως μονοσταθής. Όταν αυτή η ακίδα έχει λιγότερο από το 1/3 της τάσης τροφοδοσίας, θα εμφανιστεί η σκανδάλη.
- Έξοδος ή έξοδος (3): είναι όπου προκύπτει το αποτέλεσμα του χρονοδιακόπτη, είτε σε σταθερή λειτουργία, σε μονοσταθή, κ.λπ.
- Επανεκκίνηση ή επαναφορά (4): Αν πέσει κάτω από 0.7 βολτ, θα τραβήξει τον πείρο εξόδου χαμηλά. Εάν αυτή η ακίδα δεν χρησιμοποιείται, θα πρέπει να συνδεθεί στο ρεύμα για να αποτρέψετε την επαναφορά του χρονοδιακόπτη.
- Έλεγχος ή έλεγχος τάσης (5): Όταν το NE555 βρίσκεται σε λειτουργία ελεγκτή τάσης, η τάση σε αυτόν τον ακροδέκτη θα ποικίλλει από Vcc έως σχεδόν 0V. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατή η τροποποίηση των χρόνων ή μπορεί επίσης να ρυθμιστεί ώστε να δημιουργεί παλμούς ράμπας.
- Όριο ή κατώφλι (6): είναι μια ακίδα εισόδου για έναν εσωτερικό συγκριτή που χρησιμοποιείται για να τραβήξει την έξοδο χαμηλά.
- Λήψη ή εκφόρτωση (7): Χρησιμοποιείται για την αποτελεσματική εκφόρτιση του εξωτερικού πυκνωτή που χρησιμοποιείται για το χρονισμό.
- Vdc (8): είναι η τάση τροφοδοσίας, ο ακροδέκτης όπου τροφοδοτείται το τσιπ με τάσεις που κυμαίνονται από 4.5v έως 16v.
Πάντα να θυμάσαι διαβάστε το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή, καθώς θα μπορούσαν να υπάρχουν διαφορές μεταξύ των διαφόρων προϊόντων 555. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε σωστά το τσιπ, σημειώνοντας ότι η εγκοπή στο μπροστινό μέρος είναι στραμμένη προς τα επάνω για να ταιριάζει με αυτό το pinout.
Ιστορία του 555
Το κύκλωμα 555 ή NE555 ήταν σχεδιάστηκε από τον Hans R. Camenzind το 1971. Τότε εργαζόμουν για τη Signetics (που ανήκει επί του παρόντος στην NXP Semiconductors). Ο Hans είχε ήδη εμπειρία σε αυτού του είδους τα έργα, σχεδιάζοντας στο παρελθόν ενισχυτές από διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) για ηχητικό εξοπλισμό ενδιαφερόταν και για PLL κ.λπ.
Ο Camenzind θα πρότεινε στη Signetics να αναπτύξει ένα παγκόσμιο κύκλωμα βασίζεται σε PLL και θα ζητούσε από τη διοίκηση της εταιρείας να το αναπτύξει ο ίδιος, χρησιμοποιώντας πόρους της εταιρείας με αντάλλαγμα τη μείωση του μισθού του στο μισό. Ο διευθυντής μάρκετινγκ της εταιρείας αποδέχτηκε την πρόταση, παρά το γεγονός ότι άλλοι συνάδελφοι της εταιρείας ισχυρίστηκαν ότι η λειτουργικότητα του μελλοντικού 555 θα μπορούσε να αντικατασταθεί με άλλα υπάρχοντα τσιπ.
Το έργο θα έπαιρνε την αρίθμηση 5xx που έχει εκχωρηθεί σε αναλογικά IC. Και τελικά θα επιλέγονταν ο αριθμός 555. Το πρώτο σχέδιο θα αναθεωρηθεί το 1971 και, αν και δεν υπήρχαν σφάλματα, είχε 9 καρφίτσες. Ο Camenzind είχε την ιδέα να χρησιμοποιήσει μια άμεση αντίσταση αντί για μια πηγή σταθερού ρεύματος και μείωσε την ανάγκη για ακίδες στο ρεύμα 8.
Ο λειτουργικός σχεδιασμός με 8 καρφίτσες θα περνούσε ένα δεύτερη αναθεώρηση σχεδιασμού και το πρωτότυπο παρουσιάστηκε τελικά τον Οκτώβριο του 1971. Ένας από τους μηχανικούς της Signetics που ήταν παρόντες στην πρώτη αναθεώρηση θα συνέχιζε να ιδρύει μια άλλη εταιρεία και να κάνει τη δική του έκδοση 9 ακίδων. Η Signetics εν τω μεταξύ άρχισε να κατασκευάζει και να εμπορεύεται το NE555 το συντομότερο δυνατό. Το 1972 κατασκευάστηκε από 12 εταιρείες και έγινε ένα από τα κυκλώματα με τις περισσότερες πωλήσεις.
Εφαρμογές NE555
Μεταξύ Εφαρμογές NE555 υπάρχουν εκείνα του να είναι χρονόμετρο ή χρονόμετρο ακριβείας. Αν και αρχικά παρουσιάστηκε ως κύκλωμα καθυστέρησης ακριβείας, σύντομα βρήκε αναρίθμητες εφαρμογές, όπως το να χρησιμεύει ως ασταθής ταλαντωτής, γεννήτρια ράμπας, διαδοχικός χρονοδιακόπτης κ.λπ. Έτσι έγινε ένα από τα πιο χρησιμοποιημένα τσιπ ακόμα και σήμερα.
555 διαμορφώσεις
ο NE555 διαμορφώσεις κατασκευάζονται με μια σειρά από πυκνωτές και αντιστάσεις που συνδέονται με τις ακίδες τους. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να αλλάξετε το χρονισμό ή τους τρόπους λειτουργίας αυτού του IC. Ακολουθούν μερικές από τις πιο συνηθισμένες ρυθμίσεις:
- Μονοστατική διαμόρφωση: σε αυτήν την περίπτωση, η έξοδος του NE555 θα είναι αρχικά 0 (χαμηλό επίπεδο) και το τρανζίστορ θα είναι κορεσμένο εμποδίζοντας τη φόρτιση του πυκνωτή C1. Εάν πατηθεί το κουμπί, εφαρμόζεται χαμηλή τάση στον ακροδέκτη της σκανδάλης και αναγκάζει το flip-flop να αλλάξει κατάσταση και η έξοδος να πάει στο 1 (υψηλό επίπεδο). Σε αυτή την περίπτωση, το εσωτερικό τρανζίστορ σταματά να αγώγει και ο πυκνωτής C1 φορτίζεται μέσω της εξωτερικής αντίστασης R1. Όταν η τάση του πυκνωτή υπερβαίνει τα 2/3 της τάσης τροφοδοσίας (Vcc), ο δισταθής αλλάζει την κατάστασή του και η έξοδος επιστρέφει στο 0.
- Σταθερός: σε αυτήν την άλλη διαμόρφωση, όταν συνδέεται στο τροφοδοτικό, ο πυκνωτής αποφορτίζεται και η έξοδος NE555 ανεβαίνει ψηλά (1) έως ότου ο πυκνωτής φτάσει τα 2/3 του Vcc με το φορτίο του. Εκείνη τη στιγμή, το flip-flop RS αλλάζει επίπεδο και η έξοδος 555 γίνεται 0 ή χαμηλή. Εκείνη τη στιγμή, ο πυκνωτής C1 (ή C στην εικόνα) αρχίζει να εκφορτίζεται μέσω της αντίστασης R2 και όταν φτάσει στο 1/3 της τάσης τροφοδοσίας, αρχίζει να φορτίζει ξανά και ούτω καθεξής ενώ η τροφοδοσία διατηρείται.
- Διαμόρφωση για επαναφορά: σε περίπτωση που θέλετε να επαναφέρετε το κύκλωμα, μπορείτε να συνδέσετε τον ακροδέκτη επαναφοράς απευθείας στον θετικό πόλο ή να διατηρήσετε τη στάθμη ψηλά μέσω μιας αντίστασης. Όταν πατηθεί το κουμπί που φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, το NE555 θα έχει την έξοδο στο 0 όταν το επιθυμείτε. Είναι σαν να επανεκκινείτε το χρονόμετρο ή να το βάζετε σε κατάσταση ύπνου.
- Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM): μπορεί να εφαρμοστεί ένα σήμα μεταβλητής στάθμης στην είσοδο ελέγχου του NE555, με αποτέλεσμα ο παλμός εξόδου να αυξάνεται σε πλάτος καθώς αυξάνεται το επίπεδο αυτής της τάσης. Ο παλμός μπορεί επίσης να φθάσει με μεγαλύτερη ή λιγότερη καθυστέρηση καθώς η τάση που εφαρμόζεται στην είσοδο ελέγχου αυξάνεται ή μειώνεται.
Πού να αγοράσετε το φτηνό NE555
Μπορείτε να το βρείτε σε πολλά εξειδικευμένα καταστήματα ηλεκτρονικών ειδών, αν και είναι εύκολο να το βρείτε και στο Amazon σε καλές τιμές. Μερικοί παραδείγματα συνιστώμενων προϊόντων ήχου:
- Θήκη με 50 γεννήτριες παλμών NE555P
- Μονάδα NE555 για να μπορείτε να τη χρησιμοποιείτε πιο εύκολα με το Arduino.
- Πακέτο 10 μονάδων NE555N με τις αντίστοιχες πρίζες.