Реле времени на ne555: об устройстве и сборка своими руками

об устройстве и сборка своими руками

Один из наиболее часто используемых компонентов электроники – таймер-генератор. Современный формат выпуска его конструкций организован в виде специализированных сборок, применяемых в миллионах различных устройств. Наиболее распространенный таймер такого типа, или, с другим названием, – реле времени, 555 серия микросхем, впервые выпущенная и разработанная компанией Signetic в 1971 году.

За неимением конкуренции на тот период, она получила очень высокое признание и распространение в схемах электрических приборов. Характеристики и выдаваемый сигнал серии таймеров NE555 (изначальное название) позволил применять их при разработке генераторов, модуляторов, систем задержки, различных фильтров, преобразователей напряжения. С развитием цифровой техники, микросхема не потеряла свою актуальность и применяется уже в качестве ее элемента.

Основная задача таймера 555 – создавать одиночные или множественные импульсы с точным разграничением временных интервалов между ними.

Внешний вид микросхемы NE555

Содержание

1. Особенности и характеристики
2. Достоинства и недостатки
3. Режимы работы устройства
4. Одновибратор
5. Мультивибратор
6. Прецизионный триггер Шмитта
7. Область применения НЕ555
8. Отечественные и зарубежные производители
9. Как сделать реле времени 555 своими руками

Особенности и характеристики

Простой генератор импульсов на основе 555

Наиболее известная особенность 555 серии микросхем, снижающей количество областей их применения – внутренний делитель напряжения. Он задает фиксированный уровень порога срабатывания обоих компараторов устройства, сменить который невозможно.

Питание таймера 555 серии осуществляется напряжением от 4,5 до 16 вольт. Ток потребления непосредственно зависит от этого параметра и составляет от 2 до 15 мА. Характеристики выходного сигнала отличаются у различных производителей. В основном, его ток не превышает 200 мА.

Температурные режимы также зависят от сборки.

Обычные NE555 рассчитаны на эксплуатацию в промежутке от 0 до 70°С. Военные варианты таймера (исторически обозначенные серией SE) допускают более широкий диапазон – от -55 до 125°С.

В период активности таймера на выходе присутствует напряжение, оно равно приходящему на шине питания за вычетом 1,75В. В остальных случаях на этом контакте 0,25В, при общем напряжении +5В. Терминология описывает эти состояния, как высокий и низкий уровень сигнала.

Запуск таймера к генерации производится импульсным сигналом 1/3 вольт от питания устройства. Форма его любая – синусная или прямоугольная. Элементы схемы, определяющие временные параметры срабатывания

Время срабатывания изменения состояния устанавливается характеристиками внешнего конденсатора между контактом разряда и землей, а также сопротивлением двух резисторов. Первый расположен на шине питания и соединяет ее с входом останова работы микросхемы. Второй находится на линии между предыдущим и контактом разряда, но до описанной ранее емкости.

Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.

Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом. Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство

Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.

Режимы работы устройства

Основные режимы использования микросхемы 555 серии – одновибратор, мультивибратор и триггер Шмитта.

Первый применяется для создания единовременного сигнала заданной длительности при подаче входного напряжения на стартовый контакт чипа.

Второй – для генерации множества автоколебательных импульсов прямоугольной формы.

Третий, благодаря эффекту памяти предыдущего сигнала и трех вариантов исходящих согласно внутренней логики, в системах задержки и цифровых устройствах.

Одновибратор

В этой схеме, при подаче сигнала любой формы на второй вход 555 серии, будет генерироваться импульс на третьем ее выходе. Его длительность зависит от характеристик сопротивления R и емкости C. Вычислить необходимое время действия исходящего сигнала можно по формуле t=1,1*C*R. Схема одновибратора

Мультивибратор

В отличие от предыдущей схемы, мультивибратору для начала постоянной генерации не нужна подача внешнего сигнала. Достаточно только произвести подключение питания. На выходе импульсы прямоугольной формы с изменением состояния в течение t

2 и с периодом действия t₁.

Их время рассчитываться от параметров R1 и R2 по формулам:

Период и частота:

Чтобы достичь времени импульса большего, чем время паузы, используют диод, соединяющий катодом 7 контакт микросхемы (разряд), с 6 (останов) через свой анод.

Мультивибратор

Прецизионный триггер Шмитта

Функциональность в рамках инвертирующего прецизионного переключателя в 555 серии обеспечивается наличием двух порогового компаратора и RS — триггера. Напряжение на входе разделяется на три части, при достижении пороговых значений которых и изменяется состояние выдачи сигнала устройством.

Разграничение делается по полярности, причем для переключения достаточно 1/3 общего вольтажа питания любого из полюсов. На выходе, при получении порогового сигнала на входе, возникает импульс, инвертированный полярно относительно изначального. Его уровень постоянен и длится он ровно то время, которое действует инициирующий импульс.

Проще говоря, триггер Шмитта — это инвертирующий одновибратор с памятью полярности предыдущего сигнала.

Используется подобная схема в системах, где требуется избавление от излишнего шума и приведение его последовательностей к необходимым пороговым значениям. Схема триггера Шмитта с графиком выравниваемых уровней сигнала

Область применения НЕ555

Возможности микросхемы дают широкий спектр техники, в которой она используется. Мультивибраторы на 555 серии встречаются практически во всех схемах генерации сигналов.

Примером служат различные звуковые и световые оповещающие устройства, детекторы металла, освещенности, влажности или касания. Таймер, заложенный в микросхему, позволяет создавать реле времени, для контроля работы различного оборудования по определенным человеком периодам.

Варианты исполнения в виде триггера Шмитта применяются как фильтрующие преобразователи зашумленных сигналов, для придания им правильной прямоугольной формы. Актуальность подобные схемы имеют и в цифровой технике, в которой используются только два вида импульсов – его наличие и отсутствие.

Отечественные и зарубежные производители

Микросхема-таймер 555 серии настолько популярна, что ее аналоги изготавливаются мощностями практически всех известных брендов микроэлектронной промышленности. Причем территориально расположенных не только в США, но и других странах мира. Среди них: Texas Instrument, Sanyo, RCA, Raytheon, NTE Silvania, National, Motorola, Maxim, Lithic Systems, Intersil, Harris, Fairchild, Exar ECG Phillips и множество других.

Зачастую номер серии от конкурентов содержит отсылку к оригинальной NE555. Встречается маркировки NE555N, НЕ555Р или им подобные. Российская КР1006ВИ1

Производится таймер и в России, с маркировкой микросхемы КР1006ВИ1 с биполярными транзисторами и КР1441ВИ1 по КМОП технологии. Национальный вариант немного отличается от классического 555 серии – в нем вход остановки обладает большим приоритетом, чем сигнал запуска.

Как сделать реле времени 555 своими руками

Одним из вариантов ознакомления с таймером 555 серии будет изготовление своими руками реле времени. Схема достаточно проста, считается классической и доступна к повторению специалистом любого уровня. Схема таймера отключения

Запуск производится нажатием тумблера SB1. Длительность подстраивается резистором R2. На представленной схеме среднее время работы находится в пределах 6 секунд. Для его увеличения, без изменения характеристик R2 повышают емкость C1.

Если требуется суточный цикл работы, то понадобится конденсатор на 1600 мкФ.

Если устройство будет применяться в условиях, близких к реальности, – количество фарад меняют на более подходящее к нужному времени работы. Расчет производится согласно формуле: T=C1*R2, где C1 емкость соответствующего конденсатора на схеме, R2 среднее сопротивление мегаом подстроечного резистора.

Более точная калибровка времени действия будет устанавливаться в процессе использования переменным резистором R2.

Немного о нумерации используемых контактов микросхемы 555 серии, то есть ее распиновка:

1. «Земля» (GND) – минус питания.
2. «Запуск» (Trigger) – на контакт поступает импульс, начинающий работу таймера. Инициируется нажатием тумблера.
3. «Выход» (Output) – пока таймер активен, на контакте генерируется исходящий сигнал. Его вольтаж равный Vпитания-1,7В, через ограничивающий резистор R3 позволяет открыть базу транзистора VT1. В свою очередь, полупроводниковый усилитель начинает пропускать напряжение на пусковое реле К1, которое уже коммутирует ток к потребителю.
   Диод VD1 в схеме предотвращает бросок паразитных токов в моменты активации.
4. «Сброс» (Reset) – при подаче отрицательного сигнала таймер переводится в 0 и останавливается. Чтобы такого не произошло, в схеме сделан подвод положительного полюса питания через сопротивление к этому контакту.
5. «Контроль» (Control Voltage) – для такого простого устройства, этот вход микросхемы соединяется массой через емкость. Подобная конструкция повышает помехоустойчивость всей сборки.
6. «Остановка» (Threshold) – в схеме контакт просто присоединен к положительному полюсу питания. В более сложных системах, кратковременное его замыкание на минус остановит работу таймера.
7. «Разряд» (Discharge) – контакт предназначен для соединения 555 микросхемы с задающей временный интервал емкостью.
8. «Питание» (VCC) – плюс напряжения схемы.

реле времени и фотореле. Использование таймера 555 в качестве триггера Шмитта

Микросхема NE555 — аналоговый таймер, состоит из делителя напряжения, двух компараторов, асинхронного RS-триггер и ключа. Может работать как одновибратор, мультивибратор, прецизионный триггер Шмитта. В даташите приведены схемы детектора пропуска импульсов, широтно-импульсного модулятора, позиционно-импульсного модулятора. В интернете можно найти массу схем на основе таймера NE555.

Микросхема NE556 содержит два, а NE558 — четыре таймера в одном корпусе. Помимо биполярной, существует также КМОП версии этого таймера: LMC555, GLC555, TS555, ICM7555 и другие. Напряжение питания биполярной версии таймера от 5 до 15В, потребляемый ток до 15мА. В момент переключения таймера возникает скачок потребляемого тока, причиной которого является сквозной ток выходного каскада микросхемы. Поэтому для повышения надежности работы схемы рекомендуется ставить конденсатор по питанию емкостью 0.1-1 мкФ как можно ближе к выводам, а также вывод 5 соединить с общим проводом через конденсатор 0.01-0.1мкФ. КМОП версии таймера не требуют этих конденсаторов. Они могут работать при понижении питания до 2В, а потребляемый ток значительно меньше, порядка 100 мкА. Выходной ток может достигать 200мА.

Назначение выводов

1. общий провод
2. запуск, если напряжение на этом выводе будет меньше 1/3 Vcc
3. выход
4. сброс триггера
5. контроль напряжения делителя
6. остановка, если напряжение на выводе превысит 2/3 Vcc
7. разряд конденсатора через транзистор
8. плюс питания

Если нужен одиночный импульс заданной длительности, используем таймер в режиме одновибратора:

Конденсаторы C2, C3 как говорилось выше, нужны для защиты от помех во время переключения. Их ставить необязательно. Цепь R1C1 нужна для запуска одновибратора сразу после подачи питания. Конденсатор C4 и резистор R3 задают длительность формируемого импульса. Она определяется по формуле:

t = 1.1 * RC

Емкость нужно брать в фарадах, а сопротивление в Омах, но для удобства лучше емкость подставлять в микрофарадах, а сопротивление в мегаомах. Результат будет в секундах. Для указанных на схеме номиналов расчетное время работы составит 11 секунд. В реальности чуть более 12 секунд из-за тока утечки конденсатора.

После подачи питания загорается нижний по схеме светодиод, спустя примерно 12 секунд загорается верхний, а нижний гаснет. Схема будет оставаться в этом состоянии пока мы не нажмем на кнопку или кратковременно не прервем питание.

Нигде не нашел информации о максимальной емкости конденсатора времязадающей цепочки. Дело в том что слишком большая емкость может вывести из строя внутренний транзистор, который замыкает конденсатор на землю для его разряда. Максимальный ток этого транзистора 200мА и чтобы его не превысить я на всякий случай поставил резистор R2 номиналом 47 Ом. При емкости конденсатора C4 менее 100мкФ его можно не ставить.

Теперь схема мультивибратора:

Здесь светодиоды будут гореть по очереди. Конденсатор C1 в этой схеме уже обязателен, без него у меня переход из низкого уровня в высокий был плавным: нижний светодиод начинал слабо светиться еще до того как погасал верхний. Частота импульсов находится по формуле:

f = 1.443 / C * (R1 + 2R2)

длительность импульса:

t_H = 0.693 C * (R1 + R2)

длительность паузы:

t_L = 0.693 C * R2

Для указанных на схеме номиналов:

f = 1.443 / 0.0001 * (1000 + 2 * 100000) = 0.072Гц

t_H = 0.693 * 0.0001 * (1000 + 100000) = 6.99с

t_L = 0.693 * 0.0001 * 100000 = 6.93с

Получить коэффициент заполнения меньше 50% в этой схеме нельзя, т.к. ток заряда и ток разряда проходят через общий резистор R2. Можно поставить параллельно R2 диод, исключив таким образом этот резистор из цепи заряда конденсатора.

Теперь заряд конденсатора идет по цепи R1D1C3, а разряд через резистор R2 и внутренний транзистор. Длительность импульса и длительность паузы находяться по одной формуле t = 1.1 R * C Для нахождения длительности импульса в формулу подставляется сопротивление R2, а для нахождения длительности паузы — R1. Для указанных на схеме номиналов:

длительность импульса:

t_H = 1.1 * 10000 * 0.0001 = 1.1c

длительность паузы:

t_L = 1.1 * 100000 * 0.0001 = 11c

Заменив резистор на переменный и добавив еще один диод можно получить простой шим-регулятор. Вот его схема:

Вращая ручку переменного резистора можно менять время горения диодов. Переменный резистор лучше взять с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота. Российские маркируются буквой «А», импортные — «B». Но и без маркировки отличить линейный от логарифмического не составит труда: в среднем положении ручки у линейного сопротивление обоих плеч будет примерно одинаковым, а у логарифмического отличаться в разы. Уменьшив емкость конденсатора можно увеличить частоту шим, при этом яркость светодиодов будет меняться плавно. Для управления более мощной нагрузкой можно добавить в схему полевой транзистор.

Таймер NE555 можно использовать в качестве триггера Шмитта и построить на нем фотореле:

Резистором R1 задается уровень освещенности при котором реле срабатывает, а подбором резистора R3 устанавливается гистерезис. Гистерезис без резистора R3 будет 1/3 от напряжения питания. Для фотореле такой гистерезис в большинстве случаев будет приемлем и можно резистор R3 не ставить. Но вот для термореле гистерезис нужен минимальный и без этого резистора не обойтись.

Заменив фототранзистор на терморезистор можно получить термореле. Но мне такая схема не понравилась: для получения минимального гистерезиса требуется точный подбор резистора R3. Проще сделать термореле на компараторе.

Реле времени

с использованием микросхемы таймера 555

7 месяцев назад 8 июля 2020 г. 20 883 просмотра

В этом уроке мы покажем вам, как сделать схему реле задержки времени, используя микросхему таймера 555. Эта схема способна активировать реле от нескольких секунд до нескольких минут после нажатия переключателя S1. Это легко сделать и использует только несколько компонентов.

Реле представляет собой переключатель, который приводится в действие электрически между двумя нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми клеммами. Это зависит от включения и выключения катушки реле. Есть реле, в которых процесс переключения не мгновенный и требует времени, они обеспечивают «временную задержку» между включением и выключением катушки. Эти реле называются реле времени задержки, которые мы собираемся использовать сегодня.

Основное различие между этими реле заключается в том, что обычные реле переключаются с нормально замкнутой клеммы на нормально разомкнутую клемму немедленно, тогда как в реле задержки времени контакты замыкаются или размыкаются только по истечении заданного интервала времени.

Купить на Amazon

Аппаратные компоненты

Следующие компоненты необходимы для изготовления схемы реле задержки времени

Серийный номер	Компонент	Значение	Кол-во 31
1.	DC Supply	9V-12V	1
2.	Switch		1
3.	555 Timer IC		1
4.	Resistor	1M, 470 ohms	1, 1
5.	Ceramic Capacitor	100uF	1
6.	Relay	12V	1
7.	Diode	1N4007	1
8.	LED	5mm	1
9.	Breadboard

555 Распиновка микросхемы

Для получения подробного описания цоколевки, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание таймера 555

Цепь реле задержки времени

Рабочее объяснение

Рабочее напряжение этой схемы

. -12 В постоянного тока. Мы используется электролитический конденсатор 1000 мкФ, который отвечает за настройку задержка около 2 минут. Задержку времени можно увеличить увеличить номинал конденсатора. Например, конденсатор на 220 мкФ даст вам задержка ок. 5 минут.

Переключатель используется на входном контакте микросхемы таймера 555 вместе с конденсатором, когда мы включаем переключатель, реле активируется и обеспечивает временную задержку.

В этой схеме мы также используем светодиод с резистором 470 Ом, чтобы указать, находится ли реле в состоянии ВКЛ или ВЫКЛ. Использование светодиода и резистора совершенно необязательно, вы можете пропустить этот шаг, если хотите сделать эту схему еще проще.

Применение и использование

• Защита чувствительных электронных устройств от всплесков и скачков напряжения
• Управление мигающим светом
• Управление задержкой плавного пуска двигателя

Связанные сообщения:

Схема простой схемы с временной задержкой

с использованием микросхемы таймера 555

В этом проекте мы собираемся спроектировать простую схему с временной задержкой с использованием микросхемы таймера 555 . Эта схема состоит из 2 переключателей, один для запуска времени задержки, а другой для сброса. Он также имеет для регулировки времени задержки , где вы можете увеличить или уменьшить время задержки, просто вращая потенциометр.

Здесь мы использовали батарею 9 В и дополнительное реле 5 В для переключения нагрузки переменного тока. Регулятор напряжения 5 В используется для подачи постоянного напряжения 5 В в схему. Также проверьте нашу схему таймера на 1 минуту, используя 555.

Требуемые компоненты:

1. ИС таймера 555
2. Резистор- 1 кОм (3)
3. Резистор- 10k
4. Переменный резистор — 1000k
5. Конденсатор – 200 мкФ, 0,01 мкФ
6. Светодиод — красный и зеленый
7. Кнопки- 2

ИС таймера 555:

Перед детальным рассмотрением схемы с временной задержкой , сначала нам нужно узнать об ИС таймера 555. Ниже вы можете найти схему выводов микросхемы таймера 555 вместе с деталями каждого контакта.

Контакт 1. Заземление:  Этот контакт должен быть подключен к земле.

Вывод 2. ТРИГГЕР: Пусковой вывод перетаскивается с отрицательного входа второго компаратора. Второй выход компаратора подключен к выводу SET триггера. При высоком уровне сигнала на выходе компаратора два мы получаем высокое напряжение на выходе таймера. Если этот контакт подключен к земле (или меньше, чем Vcc/3), выход всегда будет высоким.

Контакт 3. ВЫХОД:  У этого контакта также нет специальной функции. Это выходной контакт, к которому подключена нагрузка.

Контакт 4. Сброс: В чипе таймера есть триггер. Контакт сброса напрямую подключен к MR (основной сброс) триггера. Этот контакт подключен к VCC, чтобы триггер не сбрасывался.

Контакт 5. Контакт управления: Контакт управления подключен к отрицательному входному контакту первого компаратора. Обычно этот вывод опущен с помощью конденсатора (0,01 мкФ), чтобы избежать нежелательных шумовых помех при работе.

Контакт 6. ПОРОГ: Пороговое напряжение на контакте определяет, когда сбрасывать триггер в таймере. Пороговый вывод берется с положительного входа компаратора 1. Если контакт управления открыт. Тогда напряжение, равное или превышающее VCC * (2/3) (т. е. 6 В для источника питания 9 В), сбросит триггер. Таким образом, выход становится низким.

Контакт 7. РАЗРЯД:  Этот контакт выведен из открытого коллектора транзистора. Поскольку транзистор (на котором был взят разрядный вывод, Q1) получил свою базу, подключенную к Qbar. Всякий раз, когда выход становится низким или триггер сбрасывается, разрядный штифт притягивается к земле.

Контакт 8. Питание или VCC:  Подключается к положительному напряжению (от +3,6 В до +15 В).

 

Если вы хотите подробно узнать об микросхеме 555, ознакомьтесь с нашей подробной статьей об микросхеме таймера 555.

 

Моностабильный режим ИС таймера 555:

ИС таймера 555 настроен на моностабильный режим для этой схемы задержки времени . Итак, здесь мы объясняем моностабильный режим микросхемы таймера 555.

Ниже представлена ​​внутренняя структура таймера 555 IC 9.0152 :

Работа проста, изначально 555 находится в стабильном состоянии, т.е. ВЫХОД на PIN 3 низкий. Мы знаем, что неинвертирующий конец нижнего компаратора находится на уровне 1/3 В пост. тока, поэтому, когда мы подаем отрицательное (< 1/3 В пост. тока) напряжение на вывод триггера 2, подключая его к земле (через кнопочный переключатель), происходят две вещи:

1. Во-первых, нижний компаратор становится ВЫСОКИМ, а флип-флоп устанавливается, и мы получаем ВЫСОКИЙ ВЫХОД на PIN-коде 3.
2. Во-вторых, транзистор Q1 отключается, а времязадающий конденсатор C1 отключается от земли и начинает заряжаться через резистор R1.

 

Это состояние называется квазистабильным и сохраняется некоторое время (T). Теперь, когда конденсатор начинает заряжаться и достигает напряжения, немного превышающего 2/3 В пост. тока, напряжение на пороговом выводе 6 становится больше, чем напряжение на инвертирующем конце (2/3 В пост. тока) верхнего компаратора, снова происходят две вещи:

1. Во-первых, Верхний компаратор становится ВЫСОКИМ, триггер сбрасывается, а ВЫХОД микросхемы на PIN 3 становится НИЗКИМ.
2. И, во-вторых, транзистор Q2 включается, и конденсатор начинает разряжаться на землю через контакт разрядки 7.

 

Таким образом, IC 555 автоматически возвращается в стабильное состояние (LOW) по истечении времени, определяемого сетью RC. Эта продолжительность квазистабильного состояния может быть рассчитана с помощью этого моностабильного калькулятора 555 или может быть рассчитана по формулам, приведенным ниже:

T= 1,1*R1*C1 секунд, где R1 в омах, а C1 в фарадах. 

Итак, теперь мы можем видеть, что МОНОСТАБИЛЬНЫЙ режим имеет только одно стабильное состояние и требует отрицательного импульса на PIN 2 для перехода в квазистабильное состояние. Квазистабильное состояние сохраняется только в течение 1,1*R1*C1 секунд, а затем автоматически переключается обратно в стабильное состояние. Помните одну вещь при разработке этой схемы, что триггерный импульс на выводе 2 должен быть достаточно короче импульса ВЫХОДА, чтобы у конденсатора было достаточно времени для зарядки и разрядки.

 

Принципиальная схема:

Ниже приведена принципиальная схема простой схемы задержки с использованием микросхемы 555 Первоначально, когда никакая кнопка не нажата, выход IC 555 остается НИЗКИМ, и схема остается в этом состоянии, пока вы не нажмете кнопку START и конденсатор C1 не останется в разряженном состоянии.

Как мы объяснили выше, временная задержка для квазистабильного состояния (нестабильного) зависит от значения временного конденсатора и резистора. При изменении этих значений время задержки для квазистабильного состояния также будет изменено. Здесь синий светодиод светится в квазистабильном состоянии в течение определенного времени, а красный светодиод светится в стабильном состоянии.