555-ajastinlaskuri

Mika on 555-ajastinlaskin?

555-ajastin on yksi suosituimmista integroiduista piireista ikinaa, jota kaytetaan yksinkertaisista LED-vilkkuista monimutkaisiin PWM-ohjaimiin. Tama laskin auttaa valitsemaan vastus- ja kondensaattoriarvot halutulle taajuudelle ja pulssisuhteelle.

Astabiilissa tilassa 555 tuottaa jatkuvan kanttiaaltoulostulon. Taajuus ja pulssisuhde maaraytyvat kahden vastuksen (R1, R2) ja yhden kondensaattorin (C) arvoilla. Tama laskin ratkaisee minka tahansa muuttujan tunnettujen arvojen perusteella.

555-ajastimen jalajärjestys ja kunkin jalan tehtävä

555-ajastin-IC on 8-jalkaisessa DIP-kotelossa. Kunkin jalan toiminnon ymmärtäminen auttaa sinua kytkemään piirit luotettavasti ja selvittämään vikoja nopeammin.

• Jalka 1 — GND: piirin maapotentiaali.
• Jalka 2 — TRIGGER: tämän jalan vetäminen alle 1/3 Vₛₛₛ asettaa lähdön korkeaksi. Astabiilikytkynnässä se yhdistetään kynnysjalalle.
• Jalka 3 — OUTPUT: päälähtö, heilahtelee lähimaapotentiaalin ja lähiVₛₛₛ:n välillä. Voi lähteä tai upottaa virtaa jopa 200 mA.
• Jalka 4 — RESET: aktiivinen matala. Kytke Vₛₛₛ:ään, kun ei käytetä; matalalsi vetäminen pakottaa lähdön välittömästi matalaksi.
• Jalka 5 — CONTROL VOLTAGE: antaa pääsyn sisäiseen 2/3 Vₛₛₛ -jakajaan. Kytke maahan 10 nF kondensaattorilla, kun ei käytetä.
• Jalka 6 — THRESHOLD: kun tämä jalka ylittää 2/3 Vₛₛₛ, lähtö nollautuu matalaksi.
• Jalka 7 — DISCHARGE: avoimen kollektorin lähtö, joka oikosulkee ajoituskondensaattorin maahan matalan vaiheen aikana.
• Jalka 8 — Vₛₛₛ: käyttöjännite, 4,5 V–15 V bipolaariselle NE555:lle (2 V–15 V CMOS-versioille).

Astabiilin tilan kaavat

Astabiilissa tilassa laehtotaajuus on: f = 1,44 / ((R1 + 2*R2) * C). Pulssisuhde (prosenttiosuus ajasta, jolloin laehto on korkealla) on: D = (R1 + R2) / (R1 + 2*R2) * 100 %. Standardi-555:lla pulssisuhde on aina yli 50 %.

Monostabiili tila

Monostabiilissa (kertapulssi-) tilassa liipaisupulssi nostaa laehdon korkealle ajaksi T = 1,1 * R * C. Taman jakson jalkeen lahtoe palaa matalaksi ja odottaa seuraavaa liipaisua. Kaytetaen ajastimena tai viiveena.

Käytännön esimerkkejä

Astabiilikytky: 1 kHz äänisignaaligeneraattori

Tavoite: noin 1 kHz:n kanttiaalto pienen piezokellon ajamiseen. Valitaan R1 = 1 kΩ, R2 = 720 Ω, C = 1 µF. Soveltamalla kaavaa f = 1,44 ÷ ((R1 + 2×R2) × C) = 1,44 ÷ ((1 000 + 1 440) × 0,000 001) = 1,44 ÷ 0,002 44 ≈ 590 Hz. Käytännön huomio: standardikomponenttiarvojen pitämiseksi käytä R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ, C = 100 nF. Tämä antaa f = 1,44 ÷ ((1 000 + 20 000) × 0,000 000 1) = 1,44 ÷ 0,0021 ≈ 686 Hz käyttösuhteella 91,7 %. Hyvä lähtöpiste summeripiirille.

Noin 50 %:n käyttösuhteella toimivaan LED-vilkkuriin noin 1 Hz:llä, käytä R1 = 1 kΩ, R2 = 22 kΩ, C = 100 nF: f = 1,44 ÷ ((1 000 + 44 000) × 0,000 000 1) = 1,44 ÷ 0,0045 = 320 Hz. Hidastamaan ~1 Hz:iin, skaalaa C arvoon 100 µF: f = 1,44 ÷ (45 000 × 0,000 1) = 1,44 ÷ 4,5 ≈ 0,32 Hz — noin yksi vilkkuminen kolmen sekunnin välein. R2:n lisääminen 68 kΩ:iin 100 µF kondensaattorilla antaa noin 1 vilkkumisen sekunnissa.

Monostabiilikytky: 1 sekunnin ajastin

1 sekunnin lähtöpulssin tuottamiseksi käytä t = 1,1 × R × C. Järjestämällä standardiarvoille uudelleen: jos C = 10 µF, niin R = 1,0 ÷ (1,1 × 0,000 010) = 90 909 Ω ≈ 91 kΩ (käytä lähintä E24-standardiarvoa 91 kΩ). Tarkista: t = 1,1 × 91 000 × 0,000 010 = 1,001 s — riittävän tarkka useimmille ajoitussovelluksille.

Lyhyempää 11 ms:n pulssia varten — hyödyllinen mekaanisen kytkimen pomppimisen poistamiseen — käytä R = 10 kΩ, C = 1 µF: t = 1,1 × 10 000 × 0,000 001 = 0,011 s = 11 ms. Tämä kattaa mukavasti tavallisen taktisen painikkeen 5–10 ms:n pomppimisikkunan.

Komponenttivalinnan vinkit

Vastusten tulisi olla 1 kΩ:n ja 1 MΩ:n välillä. Alle 1 kΩ:n ulostulovaihe ei pysty toimittamaan tarpeeksi virtaa kondensaattorin lataamiseen molempien vastusten kautta; yli 1 MΩ:n kondensaattorin ja IC-tulojen vuotovirrat vääristävät ajoitusta. Käytä 1 %:n metallifilmivastuksia, kun tarkkuudella on merkitystä.

Kondensaattorit: useita kymmeniä millisekunteja pidemmissä ajoituksissa tarvitset todennäköisesti elektrolyyttisiä tai tantaalikondensaattoreita. Elektrolyyttisillä on merkittävä vuotovirta, joka lisää tehollisen rinnakkaisvastuksen ja aiheuttaa todellisen ajoitusjakson olevan laskettua lyhyemmän, erityisesti suurilla arvoilla. Käytä korkealaatuisia, pienen vuodon kondensaattoreita tarkkaan työhön. Alle millisekunnin ajoituksissa keraamiset tai kalvokondensaattorit ovat suositeltavia.

Sijoita aina 100 nF:n keraaminen ohituskondensaattori Vₛₛₛ:n (jalka 8) ja GND:n (jalka 1) väliin mahdollisimman lähelle piiriä. Ilman sitä käyttöjännitteen vaihtelevat siirtymät voivat aiheuttaa vääriä laukaisuja ja epäsäännöllistä ajoitusta.

Yleisiä virheitä

• Yksikkösekaannus: kaava käyttää ohmeja, faradeja ja sekunteja. Jos syötät C mikrofaradeina (esim. 0,1), muunna faradeiksi kertomalla 10⁻⁶:lla ennen kaavan soveltamista. Tämän sivun laskin hyväksyy mikrofaradit suoraan ja käsittelee muunnoksen automaattisesti.
• 50 %:n käyttösuhteen rajan ylittäminen: standardisessa astabiilikytkynnässä käyttösuhde on aina yli 50 %, koska R1 on latauspolulla, mutta ei purkauspolulla. Saavuttaaksesi käyttösuhteen 50 % tai alle, lisää 1N4148-diodi rinnakkain R2:n kanssa, katodi jalalle 7 päin. Tämä ohittaa R2:n latauksen aikana, joten tHigh ≈ 0,693 × R1 × C ja tLow ≈ 0,693 × R2 × C.
• Jalan 5 ohituskondensaattorin unohtaminen: ohjausjännitejalan kytkentä menee suoraan sisäiselle jakajalle. Häiriöt tässä jalassa siirtävät kynnyjännitteitä ja aiheuttavat heilahtelua lähtötaajuudessa. Vaikka et käytä jalkaa 5 taajuusmodulaatioon, kytke se maahan 10 nF:n keraamisella kondensaattorilla.
• RESET-jalan (jalka 4) jättäminen kellumaan: kelluvaa resetjalkaa voi häiriö satunnaisesti vetää matalaksi, nollaten piiristisi arvaamattomina aikoina. Kytke jalka 4 aina Vₛₛₛ:ään, ellei aktiivisesti käytetä.

Tyokalun kayttohje

Valitse astabiili tai monostabiili tila. Syota haluttu taajuus (astabiili) tai pulssinleveys (monostabiili) ja tyokalu ehdottaa sopivia vastus- ja kondensaattoriarvoja standardisarjoista.

Yleisst sovellukset

• LED-vilkkujat — klassinen aloittelijan elektroniikkaprojekti.
• Aeaenigeneraattorit ja yksinkertaiset aeanioskillaattorit.
• Pulssinleveysmodulaatio (PWM) moottorin nopeusohjaukseen.
• Kimmoisuudenpoistopiirit mekaanisille kytkimille.
• Puuttuvan pulssin ilmaisimet ja vahtikoira-ajastimet.

Usein kysytyt kysymykset

Miksi sita kutsutaan 555-ajastimeksi?

Nimi tulee kolmesta 5 kilohmin vastuksesta piirin sisalla, jotka muodostavat jaennitteenjakajan. Naemae kolme vastusta luovat 1/3 ja 2/3 kaennostejaennitteet, jotka ohjaat piirin ajastuskaeyttaeytymistae.

Voiko 555-ajastin toimia korkeilla taajuuksilla?

Standardi NE555 toimii luotettavasti noin 500 kHz:iin asti. CMOS-versio (LMC555 tai TLC555) voi saavuttaa useita megahertseja. Todella korkeilla taajuuksilla harkitse tarkoitukseen suunniteltuja oskillaattori-IC:ita.

Mikä on 555-ajastimen maksimikäyttöjännite?

Bipolaarinen NE555 toimii 4,5 V:sta 15 V:iin; SA555 ja SE555 on mitoitettu jopa 18 V:iin. CMOS-versiot, kuten TLC555, LMC555 ja ICM7555, toimivat niinkin matalalla kuin 1,5 V:lla jopa 15–16 V:iin asti ja kuluttavat paljon vähemmän lepovirtaa (tyypillisesti 60–200 µA bipolaarisen osan 3–15 mA:iin verrattuna), mikä tekee niistä suositellun valinnan akkukäyttöisiin suunnitelmiin.

Voiko 555:n lähtö ajaa suoraan LEDin?

Kyllä. Jalka 3 voi sekä lähettää että upottaa virtaa jopa 200 mA:iin (vaikka turvallinen jatkuva nimellisarvo on lähempänä 100 mA:ta). Aja LED kytkemällä se sarjaan virranrajoitusvastuksen kanssa jalan 3 ja Vₛₛₛ:n väliin (LED palaa, kun lähtö on matala, aktiivimatalana) tai jalan 3 ja GND:n väliin (LED palaa, kun lähtö on korkea, aktiivikorkea). 5 V:n käyttöjännitteelle ja tyypilliselle punaiselle LEDille (Vf = 2 V), 150 Ω:n vastus antaa noin 20 mA: (5 − 2) ÷ 150 = 20 mA.