Схемы таймеров на 555 микросхеме, расчет задержки

Таймер-одновибратор 1-120 секунд

Своими руками можно собрать простое устройство, используемое для преобразования кратковременных импульсов в импульсы заданной регулируемой длительности. Такие импульсы могут исходить, например, от каких-либо переключателей, которые при нажатии будут активировать реле на заданное время. Время срабатывания реле времени можно плавно регулировать от 1 до примерно 120 секунд.

Как работает реле времени

Система может использоваться для поддержания открытия засова в дверных замках или воротах, а также может быть полезна для временного управления освещением, действуя как автоматический выключатель по истечении установленного времени.

Принципиальная схема таймера представлена ​​на рисунке, схему сборки смотрите ниже.

Сердцем устройства является популярный таймер NE555, работающий в одном из наиболее часто используемых решений, то есть, как одновибратор. Он формирует импульсы, длительность которых зависит от емкости конденсатора С4 и положения движка потенциометра PR1. Кнопка P1, запускающая таймер, подключена между входом TRI (контакт 2) и общим проводом.

Реле РК1 и светодиод, сигнализирующий о его включении, управляются непосредственно с выхода OUT (вывод 3). Питание устройства может осуществляться напряжением 12…15 В от источника питания или аккумулятора. В представленном примере использовано реле на 12 В с допустимым током нагрузки 10 А при напряжении 220 В переменного тока.

Расчет таймера очень простой. Время задержки реле времени Т=1,1хС4х(PR1+R2). Таким образом, при максимальном значении сопротивления PR1 мы получаем Т=1,1х220мкФх501 кОм=120 сек.

Перечень элементов схемы

РЕЗИСТОРЫ:

  • R1…R3 — 1 кОм;
  • PR1 — 100 кОм.

КОНДЕНСАТОРЫ:

  • С1 — 100 мкФ;
  • C2, C3 — 100 нФ;
  • C4 — 220 мкФ.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

  • U1 — NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1);
  • D1, D2 — 1N4148;
  • LED — светодиод.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

  • РК1 — JQC3FF/121ZS;
  • АРК2/500 — 2 шт.;
  • АРК3/500 — 1 шт.;
  • Р1 — Кнопка сброса.

Циклический таймер на микросхеме NE555

Своими руками нетрудно изготовить чрезвычайно простой, но функциональный вариант таймера, позволяющий управлять любыми устройствами с прерывистым режимом работы. Он используется для включения и выключения подключенной нагрузки.

Основные параметры:

  • размеры печатной платы — 47×35 мм;
  • источник питания 12 В постоянного тока;
  • максимальная нагрузка на контакты реле 8 А/220 В переменного тока;
  • время включения от 0,5 сек до 8 сек;
  • время выключения (0,5 — 60) сек.

Как работает устройство

«Сердцем» системы по-прежнему является все тот же таймер NE555, работающий в одном из наиболее часто используемых решений, т.е. по схеме нестабильного генератора, воспроизводящего импульсы длительностью, зависящей от емкости С3, сопротивления R2 и настройки движка PR2 потенциометра.

На рисунке представлена принципиальная электрическая схема таймера, управляющая реле непосредственно с выхода Q (вывод 3). Схема, состоящая из конденсатора С2, резистора R1 и потенциометра PR1, определяет время паузы между последующими выходными импульсами. Светодиод D4 служит индикатором срабатывания реле RL1. Два потенциометра PR1 и PR2 позволяют независимо регулировать время включения (ок. 0,5…8 секунд) и время выключения (ок. 0,5…60 секунд).

Такой прибор найдет ряд применений не только для управления мигающими лампочками, но и в фотографии, моделировании и различных автоматических системах. Устройство может питаться напряжением 12…15 В от адаптора или аккумулятора и потребляет ток не более 100 мА.

Перечень элементов принципиальной схемы

РЕЗИСТОРЫ:

  • R1…R3 — 1 кОм;
  • PR1 — 47 кОм;
  • PR2 — 1 МОм.

КОНДЕНСАТОРЫ:

  • С1 — 100 нФ;
  • C2, C3 — 100 мкФ/25 В.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

  • U1 — NE555;
  • D1…D3 — 1N4148;
  • D4 — светодиод.

ПРОЧЕЕ:

  • CON1 — АРК2;
  • CJN2 — АРК3;
  • RL1 — RM96P12 или эквивалент.

Таймер с независимой регулировкой включения и выключения

Большинство популярных таймеров, циклически генерирующих прерывистый сигнал, имеют тот недостаток, что регулировка времени включения нагрузки влияет на время ее отключения и наоборот. Иногда не удается получить заполнение менее 50%. Представленная схема лишена этих недостатков, поскольку длительность низкого и высокого состояний на выходах регулируется совершенно независимо. Кроме того, он обладает еще несколькими полезными функциями.

Основные параметры:

  • генерация прямоугольного сигнала;
  • регулирование продолжительности включения и выключения нагрузки с помощью двух потенциометров;
  • два выхода, которые инвертированы относительно друг друга;
  • широкий диапазон регулировок;
  • первый импульс имеет ту же длину, что и последующие;
  • максимальный выходной ток 200 мА;
  • источник питания постоянного тока 5…15 В.

Таймер типа 555 (отечественный аналог КР1006ВИ1) хорошо известен во всем мире уже несколько десятилетий. Число его применений, кажется, не имеет предела, а о его неослабевающей популярности можно также свидетельствовать тот факт, что его производство продолжается, и нет никаких признаков его скорого конца. Несмотря на множество преимуществ, микросхема также имеет ряд недостатков и ограничений.

Наиболее серьезным из них является одновременное влияние продолжительности низкого и высокого состояний в нестабильном режиме — первое определяется одним резистором, а второе — суммой сопротивлений двух резисторов. Это вызывает массу проблем при регулировке и не позволяет получить заполнение менее 50%. Причем первый импульс длиннее, чем остальные, из-за необходимости заряда конденсатора с нуля, а не с 1/3 напряжения питания.

Представленная система содержит две микросхемы типа 555, которые работают совершенно иначе, чем в типичной бистабильной системе. Однако большее количество элементов дает множество ощутимых преимуществ. Первый заключается в том, что один потенциометр определяет продолжительность высокого состояния, а другой — продолжительность низкого состояния на выходе. Существенных ограничений по их длительности нет, можно легко получить импульсы длительностью 200 мс, повторяющиеся каждые несколько минут. И еще: все импульсы, включая первый, имеют одинаковую длительность.

Описание принципиальной схемы

Принципиальная схема обсуждаемого таймера показана на рисунке ниже. Она содержит две микросхемы типа 555 в моностабильном включении, которые соединены вместе. Выход US1 влияет на триггерный вход US2, а выход US2 влияет на триггерный вход US1. Такая обратная связь обеспечивает непрерывную попеременную работу обоих одновибраторов.

Триггерный вход 555 активируется, когда его потенциал падает ниже 1/3 напряжения питания. Поэтому задний фронт выбирается из сигналов, поступающих с цепей US1 и US2, за что отвечают дифференциальные цепочки. Быстрое падение напряжения на выходе UС1, что эквивалентно окончанию измерения времени, вызывает снижение потенциала входа TR микросхемы UС2.

Резистор R4 отвечает за перезаряд емкости С4. В случае с микросхемой US2 ситуация аналогичная — это делают C8 и R1. Расчет задержки можно посмотреть в описании таймера одновибратора.

Однако перезарядка конденсатора в дифференциальной цепи может создать импульсы с потенциалом, превышающим напряжение, питающее остальную электронику. Поэтому входы цепей UС1 и UС2 защищены диодами, а их ток ограничен резисторами сопротивлением 1 кОм.

Для удержания обеих микросхем в состоянии покоя (ожидания триггерного импульса) после включения питания их входы сброса управляются схемой, состоящей из конденсатора С11 и резистора R7. В течение короткого времени после подачи питания на разъем J1 разряженный C11 переводит эти входы в низкое логическое состояние. Через некоторое время он заряжается благодаря R7. Схема может начинать работать.

Чтобы генерация началась, необходимо подать первый импульс запуска. Без этого оба моностабильных генератора зависнут в состоянии ожидания. Для этой цели используется схема с R8 и С12, которая на мгновение обеспечивает на входе US1 низкий потенциал.

Однако длительность этого импульса примерно в 5 раз больше, чем импульс сброса, поскольку конденсатор С8 заряжается результирующим сопротивлением соединенных параллельно R1 и R8. Задача диода D5 – отключить эту часть схемы после срабатывания, потому что она никогда в дальнейшем не откроется. На его катоде буде присутствовать потенциал, равный напряжению питания.

Диоды D6…D9 защищают выходы интегральных схем от повреждений, которые могут возникнуть при прямом подключении индуктивной нагрузки (например, катушки реле) непосредственно к выводам разъема J2.

Длительности запускающих импульсов, которые системы генерируют друг для друга, измеренные в приведенном примере, составляют примерно 500 мкс. Поэтому желаемая длительность импульсов, устанавливаемая потенциометрами P1 и P2, не должна быть короче. Также рекомендую не менять резисторы R2 и R5 на меньшее сопротивление, чтобы не перегружать разрядные транзисторы, содержащиеся в структуре 555.

Сборка и настройка устройства

Устройство собрано на двухсторонней печатной плате размерами 80×40 мм, топология которой представлена ​​на рисунке ниже. На расстоянии 3 мм от края платы имеются монтажные отверстия, каждое диаметром 3,2 мм. Сборку предлагаю начать с элементов с наименьшей высотой корпуса, т.е. резисторов и диодов.

Для интегральных микросхем UС1 и UС2 рекомендуется использовать панельки, чтобы упростить замену активных элементов в случае выхода из строя. Собранная плата представлена на титульной фотографии.

В качестве источника питания к разъему J1 следует подключить источник постоянного напряжения в диапазоне 5…15 В. Потребляемый ток зависит от настроек потенциометра, но в данном примере он не превышает 40 мА при питании 15 В. Чем выше сопротивление потенциометров Р1 и Р2, тем меньше ток, потребляемый устройством, но минимальное значение составляет около 7 мА при 5 В и около 10 мА при 15 В.

Выходы микросхем допускают нагрузку до 200 мА, поэтому с их помощью можно напрямую управлять несколькими светодиодами, катушками небольших электромагнитных реле или небольшими лампочками. Они защищены от обратного выброса индуктивных нагрузок, поэтому подключенная к выходу катушка реле не требует дополнительного защитного диода. Хотя, конечно, добавить его никогда не помешает.

После включения источника питания первым высоким состоянием всегда является выход1, выход 2 находится в логическом низком состоянии. Это гарантируется встроенными цепями обнуления и отключения, описанными ранее. Однако для того, чтобы они работали корректно, напряжение, питающее устройство, должно увеличиться от нуля до номинального значения очень быстро, в течение микросекунд.

Поэтому я рекомендую отключать питание данного устройства электромеханическим элементом (контактами реле, переключателем) или быстродействующим транзистором.
Постоянное подключение источника питания (например, на основе трансформатора) с большой емкостью к разъему J1 может привести к неправильной работе ранее упомянутых схем, поскольку напряжение на его выходе будет возрастать в течение десятков и даже сотен миллисекунд.

Конденсаторы С2 и С6 участвуют в определении длительности низкого и высокого состояний на выходе 1. Рассматриваемый образец предусматривает С2 = С6 = 220 мкФ, что позволяет регулировать время задержки примерно от 200 мс до примерно 4 минут. При необходимости изменить эти номиналы на меньшие или большие можно использовать другие конденсаторы, с рабочим напряжением не менее 25 В. Для них предусмотрено три типа контактных площадок:

  • для неполярного конденсатора с шагом выводов 5 мм;
  • для электролитического конденсатора с шагом выводов 2,5 мм и диаметром не более 7 мм;
  • для электролитического конденсатора с шагом выводов 5 мм и диаметром не более 10 мм.

Таким способом можно удобно припаять как конденсатор большой емкости, например, 1000 мкФ, так и миниатюрный емкостью 100 нФ или 1 мкФ.

Продолжительность высокого состояния на выходе 1 (и низкого состояния на выходе 2) регулируется потенциометром P1. Продолжительность низкого состояния на выходе 1 (и одновременно высокого состояния на выходе 2) задается потенциометром Р2. Поворачивая ручку потенциометра вправо, мы удлиняем заданный интервал времени, а влево – сокращаем его.

Список радиоэлементов

РЕЗИСТОРЫ (0,25 ВТ):

  • R1, R4, R8 — 100 кОм;
  • R2, R3, R5, R6 — 1 кОм;
  • R7 — 10 кОм;
  • P1, P2 — 1 МОм.

КОНДЕНСАТОРЫ:

  • C1, C3, C5, C7, C9, C11, C12 — 100 нФ, шаг 5 мм;
  • C2, C6 — 220 мкФ 25 В шаг 2,5 мм;
  • C4, C8 — 10 нФ;
  • C10 — 220 мкФ, 25 В, шаг 2,5 мм.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

  • D1…D9 — BAT85;
  • US1, US2 — NE555 DIP8.

ПРОЧЕЕ:

  • J1 — АРК2/500;
  • J2 — АРК3/500;
  • две панельки под микросхемы DIP8.
Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: