555 타이머 마스터하기: 원샷 모노스테이블 회로 종합 가이드

1. 555 타이머란?

555 타이머는 오늘날 DIY 전자 분야에서 가장 흔하게 쓰이는 칩 중 하나라고 할 수 있습니다. 크기가 작고 실용적이며, 작동 원리를 더 잘 이해하면 사용하기 쉽습니다.

아래에서 555 타이머가 무엇인지 설명하고, 전자 이론과 회로 원리에 대한 심층적 이해를 돕겠습니다.

(오리지널 555 타입 오실레이터)

555 원샷 타이머는 두 비교기 회로의 레퍼런스 전압을 생성하는 데 쓰이는 내부 세 개의 5kΩ 저항에서 이름을 따왔습니다. 시장에서 가장 인기 있고 가치 있는 정밀 타이밍 장치 중 하나로, 단순 타이머나 단일 펄스 생성, 긴 시간 지연 용도로 유용합니다.

이 타이머들은 기초 전자 분야에서 오랫동안 사용되어 왔습니다.

https://cn.depositphotos.com/427109546/stock-photo-eight-pin-electronic-chip-rendering.html (555 원샷)

2. 555 원샷 회로 - 555 타이머 블록 다이어그램

(555 내부 블록 회로도)

• 핀 1: 접지 핀으로 555 타이머를 음성 공급 레일에 연결합니다.
• 핀 2: 트리거 핀이라고도 합니다. 이 핀에 음성 펄스가 가해지면 전압이 1/3 Vcc 아래로 떨어질 때 내부 플립플롭이 'LOW' 상태에서 'HIGH' 상태로 전환됩니다.
• 핀 3: 출력 핀입니다. 모든 TTL 회로의 '드라이버'는 출력 핀으로, 최대 200mA까지 싱크(sink) 또는 소스(source)할 수 있습니다. 입력 트리거 펄스는 출력 펄스보다 짧습니다.
• 핀 4: 리셋 핀입니다. 타이밍 출력(핀 3)을 제어하는 내부 플립플롭을 리셋합니다. 사용하지 않을 때는 일반적으로 로직 '1' 레벨에 연결되며, 이 입력은 액티브 로우(active-low) 입력입니다.
• 핀 5: 제어 전압 핀입니다. 전압 분배 네트워크의 오버라이드 레벨은 2/3 Vcc입니다. 이 핀에 가해지는 전압은 RC 타이밍 네트워크와 무관하게 출력 신호 폭을 변경할 수 있습니다. 사용하지 않을 때는 10nF 커패시터를 핀 1에 연결해 노이즈 간섭을 방지합니다.
• 핀 6: 임계값 핀(Threshold pin)입니다. 2/3 Vcc를 초과하는 전압에 도달하면 플립플롭이 리셋되고 출력이 'HIGH'에서 'LOW' 상태로 전환됩니다.
• 핀 7: 방전 핀(Discharge pin)이라고도 합니다. 출력 전압(핀 3)이 로우로 전환되면 내부 NPN 트랜지스터의 컬렉터를 통해 커패시터가 접지로 방전됩니다.
• 핀 8: 공급 전압/Vcc 핀입니다. 범용 555 타이머의 공급 전압은 4.5V ~ 15V 사이입니다.

3. 555 원샷 회로 - 모노스테이블 555 타이머

(모노스테이블 멀티바이브레이터 회로도)

모노스테이블 타이머 회로의 트리거 입력(핀 2)에 음성 펄스가 가해지면 플립플롭 출력이 'LOW'에서 'HIGH' 상태로 바뀝니다. 외부 타이밍 커패시터 양단의 단락을 제거하면 방전 핀에 연결된 방전 트랜지스터가 꺼집니다. 이로써 단락이 제거되고 노이즈 내성이 생깁니다. 직류 및 교류 제품에 모두 포함됩니다. AC 전기 회로가 AC 회로에서 전압, 전류, 저항의 근본적 관계라는 걸 아셨나요?

다른 말로 하면, 이 과정을 통해 타이밍 커패시터가 저항을 통해 충전됩니다. 핀 6이 정한 임계값에 전압이 도달할 때까지, 비교기 출력이 'HIGH' 상태에서 트랜지스터를 'ON'으로 전환하고 방전 핀을 통해 커패시터를 방전시킵니다.

현재 모노스테이블 타이머에는 두 개의 열려 있는 작동 회로가 있습니다. 출력이 안정된 상태인 'LOW'로 돌아가면 또 다른 트리거 펄스를 원해 타이밍 프로세스를 다시 시작합니다. 본질적으로 이는 이 정확한 시점에 모노스테이블 멀티바이브레이터에 오직 하나의 안정된 상태만 있음을 의미합니다.

4. 555 원샷 회로 - 모노스테이블 회로 방정식

(모노스테이블 타이머 방정식)

T = 전기적 출력 길이(초)

R = 저항의 저항값(옴)

C = 커패시턴스(패럿)

위 방정식에서 볼 수 있듯, 더 큰 저항이나 더 많은 전기를 감당할 수 있는 더 큰 커패시터를 사용해 전기적 출력을 늘릴 수 있습니다. 더 작은 커패시터와 저항을 쓰면 출력을 줄일 수도 있습니다.

(아두이노와 555 타이머 탑뷰 일러스트)

예를 들어 핀 1과 핀 3 사이에 LED를 연결했다고 합시다. 이는 전류가 555 타이머 출력 단자로 싱크(sink, 흡수)됨을 의미합니다. LED가 켜지고 출력은 'Low'가 됩니다.

다른 회로에서 핀 3과 접지 핀이 LED에 연결된 경우, 전류가 출력 단자로 소스(source, 공급)됩니다. 출력이 'High'일 때 LED가 켜집니다.

555 타이머가 출력 부하를 동시에 싱크하고 소스할 수 있습니다. 이 반응으로 두 LED가 같은 출력 단자에 동시에 연결되어 동시에 켜집니다. 즉, 추가 회로의 힘이 있지만 단일 전류 회로만 사용하는 셈입니다.

마무리

555 원샷 회로는 원샷 펄스를 가집니다. 타이머 회로가 회로의 심장입니다. 회로에는 릴레이 스위치도 있습니다. 릴레이는 IC 출력에 연결됩니다. 그런 다음 원샷 타이머 회로에 AC 또는 DC 전기 회로 기기를 연결할 수 있습니다.