555 단안정 멀티바이브레이터

부품 및 재료

<울>

9V 배터리 1개

배터리 클립(Radio Shack 카탈로그 번호 270-325)

미니 후크 클립(배터리 클립에 납땜, Radio Shack 카탈로그 # 270-372)

초침/디스플레이가 있는 시계 또는 스톱워치

11/2인치 ~ 2인치(3.8mm ~ 5mm) 길이의 와이어, 반으로 접혀 있음(그림에서 빨간색 와이어로 표시)

U1 - 555 타이머 IC(Radio Shack 카탈로그 번호 276-1723)

D1 - 적색 발광 다이오드(Radio Shack 카탈로그 번호 276-041 또는 동급)

D2 - 녹색 발광 다이오드(Radio Shack 카탈로그 번호 276-022 또는 동급)

R1,R2 - 1KΩ 1/4W 저항기

RT - 27KΩ 1/4W 저항기

RT - 270KΩ 1/4W 저항기

C1,C2 - 0.1µF 커패시터(Radio Shack 카탈로그 272-1069 또는 동급)

Ct - 10µF 커패시터(Radio Shack 카탈로그 272-1025 또는 동급)

Ct - 100µF 커패시터(Radio Shack 카탈로그 272-1028 또는 동급)

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 1권, 13장:"전기장 및 커패시턴스"

전기 회로의 교훈 , 1권, 13장:"축전기와 미적분"

전기 회로의 교훈 , 1권, 16장:"전압 및 전류 계산"

전기 회로의 교훈 , 1권, 16장:"미지의 시간에 대한 풀이"

전기 회로의 교훈 , 4권, 10장:"단안정 멀티바이브레이터"

학습 목표

<울>

단안정 멀티바이브레이터의 작동 원리 알아보기

RC 시상수에 대한 실제 적용 알아보기

555 타이머를 단안정 멀티바이브레이터로 사용하는 방법

개략도

그림

지침

이것은 가장 기본적인 555 회로 중 하나입니다. 이 회로는 사양에 맞게 설계하는 데 필요한 수학이 포함된 이 칩 데이터시트의 일부이며 555를 타이머라고 하는 이유 중 하나입니다.

그림에 표시된 녹색 LED는 555 출력이 높으면(즉, Vcc로 전환) 켜집니다. 빨간색 LED는 555 출력이 낮을 때(접지로 전환) 켜집니다.

이 특정 단안정 멀티바이브레이터(단안정 또는 타이머라고도 함)는 재트리거 가능한 유형이 아닙니다.

즉, 트리거되면 다음 단락에서 논의될 한 가지 예외를 제외하고는 타이밍 주기 동안 추가 입력을 무시합니다.

입력이 낮아지거나 접지 레벨로 전환되면 타이머가 시작되고 출력은 높아집니다.

그림과 같이 빨간색 선을 접지와 B점 사이에 연결했다가 분리했다가 다시 연결하면 이를 증명할 수 있다.

이 디자인에 대해 시간 초과를 초과하여 입력을 낮게 유지하는 것은 불법적인 조건입니다.

이러한 이유로 R3 및 C1을 추가하여 신호 조절기를 생성하여 에지에서만 트리거링을 허용하고 잘못된 입력을 방지합니다.

접지와 점 A 사이에 빨간색 선을 연결하여 이를 증명할 수 있습니다.

와이어가 이 두 지점 사이의 프로토보드에 삽입되면 타이머가 시작되고 추가 접촉은 무시됩니다.

타이머 입력이 타임아웃 후에도 낮게 유지되도록 강제하면 타이머가 완료되더라도 출력은 높게 유지됩니다. 이 접지가 제거되는 즉시 타이머가 낮아집니다.

Rt 및 Ct는 3초의 시간 기간 동안 선택되었습니다. 이것은 시계로 확인할 수 있습니다. 3초는 느린 사람이 실제로 측정할 수 있을 만큼 충분히 길습니다.

Rt와 Ct를 27KO 저항과 100μF 커패시터로 교체해 보십시오. 공식에 대한 답은 동일하므로 작동 방식에 차이가 없어야 합니다.

다음으로 Rt를 270KO 저항으로 교체해 보십시오. RC 시간 상수가 이제 10배 더 커지기 때문에 30초에 가까워야 합니다.

저항과 커패시터는 각각 5%와 20%의 허용 오차가 있으므로 측정하는 계산 시간은 25%까지 달라질 수 있지만 일반적으로 훨씬 더 가깝습니다.

555의 또 다른 좋은 기능은 전원 공급 장치 전압에 대한 내성입니다.

9V 배터리를 6V 또는 12V 배터리로 교체하면 LED 조명 강도가 변경되지만 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

C2는 실제로 필요하지 않습니다. 555 IC는 전원 라인에 노이즈가 많은 환경에서 타이머를 사용하는 경우에 이 옵션이 있습니다.

당신은 그것을 제거하고 차이를 느낄 수 있습니다. 555 자체는 출력 양쪽의 트랜지스터가 모두 전도되는 매우 짧은 기간이 있어 전원 공급 장치에서 전력 서지(나노초 단위로 측정)를 생성하기 때문에 노이즈의 원인입니다.

작동 이론

표시된 기능 회로도를 보면 핀 7이 접지로 가는 트랜지스터임을 알 수 있습니다.

이 트랜지스터는 일반적으로 핀 2(내부 플립플롭에 전원을 공급하는 비교기 C1을 통해 연결됨)가 낮아질 때까지 정상적으로 전도되어 커패시터 Ct가 충전을 시작할 수 있도록 하는 스위치입니다.

핀 7은 Ct의 전압이 전원 공급 장치 전압의 2/3로 충전될 때까지 꺼진 상태로 유지됩니다. 여기서 타이머 시간이 초과되고 핀 7 트랜지스터가 다시 켜집니다. 이 회로에서는 정상 상태입니다.

아래 그림은 스위칭 순서를 보여줍니다. 빨간색은 더 높은 전압이고 녹색은 접지(0볼트)이며 스펙트럼은 기본적으로 아날로그 회로이기 때문에 그 사이에 있습니다.

이 그래프는 Ct의 전하 곡선을 보여줍니다.

그림 1은 트리거가 타이밍 사이클을 시작하기를 기다리는 이 회로의 시작점과 끝점입니다.

이 시점에서 핀 7 트랜지스터가 켜져 커패시터 Ct가 방전된 상태를 유지합니다.

그림 2는 555가 트리거를 수신하여 시퀀스를 시작할 때 일어나는 일을 보여줍니다.

Ct는 전압을 축적할 시간이 없었지만 충전이 시작되었습니다.

그림 3은 커패시터 충전을 보여줍니다. 이 시간 동안 회로는 안정적인 구성에 있고 출력은 높습니다.

그림 4는 시간 초과에 도달했을 때 스위치를 끄는 동안의 회로를 보여줍니다.

커패시터가 555 회로의 상한선인 67%까지 충전되어 내부 플립플롭이 상태를 전환합니다.

그림과 같이 트랜지스터는 아직 전환되지 않았으며 전환되면 Ct가 방전됩니다.

그림 5는 안정화된 후의 회로를 나타내며 기본적으로 그림 1과 같습니다.

관련 워크시트:

<울>

타이머 회로