Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Največji mali čip: uvod v vsestranski 555 časovnik

Leta 1970, ko se je v rodovitnem okolju Silicijeve doline ukoreninilo komaj pol ducata sadik, je podjetje z imenom Signetics kupilo idejo od inženirja Hansa Camenzinda. To ni bil prelomni koncept, le 23 tranzistorjev in veliko uporov, ki bi delovali kot programirljivi časovnik. Časovnik bi bil vsestranski, stabilen in preprost, toda te vrline so bledele v primerjavi z njegovo primarno prodajno točko. Z uporabo nastajajoče tehnologije integriranih vezij je Signeti lahko reproduciral celotno stvar na silicijevem čipu.

To je pomenilo nekaj ročnega dela. Camenzind je nekaj tednov uporabljal mizo za pisanje in posebej pritrjen nož za X-Acto, da je vtaknil svoje vezje v veliko plastično folijo. Signetika je fotografsko fotografijo zmanjšala, vtisnila v drobne ploščice in vstavila vsako rezino v pol-palčni pravokotnik črne plastike s številko izdelka, ki je bila natisnjena na vrhu. Tako se je rodil 555 časovnik.

Izkazalo se je, da je to najuspešnejši čip v zgodovini, tako v številu prodanih enot (več deset milijard, kot tudi pri štetju) in dolgo življenjsko dobo njegovega oblikovanja (nespremenjeno v skoraj 40 letih). 555 je bil povsod uporabljen od igrač do vesoljskih plovil. Lahko osvetli luči, aktivira alarmne sisteme, postavi presledke med piski in ustvari sam piski. Danes lahko na spletu kupite en sam čip za približno 25 centov.

V spodnjem uvodnem projektu lahko uporabite 555CN, Fairchild LM555CN ali KA555, Texas Instruments NE555P ali STMicroelectronics NE555N. Blagovna znamka ni pomembna. Vsak proizvajalec ponuja dopolnilno različico kovinsko-oksidnih polprevodnikov (CMOS), dvojno različico in površinsko montažno različico, poleg starega čipa, ki stoji na osmih kovinskih nogah, razmaknjenih 1/10. Iz različnih razlogov morate uporabiti staro različico.

Najprej bom pokazal, kako lahko 555 napravi in ​​ugasne LED bliskavico. Potem ga bom prilagodil tako, da bo ustvaril glasbeni ton, in končno bom združil tri 555-e, da ustvarim pripomoček, s katerim lahko določite časovno omejitev za ne-video igre, kot so dama ali Scrabble. Na koncu prednastavljenega intervala bo timer naredil zvok zvokov, da bo kasnejšemu tekmovalcu povedal, da je njegov čas iztekel in da je njegov čas konec.

Ravnilo v ozadju je umerjeno v šestnajstinah palca.

Preklopite 555 Chip v Noisemaker

Na sliki 1 je prikazan 555 čip, gledan od zgoraj, z identificiranimi nožicami. Krožna oznaka, vtisnjena v njegovo telo, je v bližini črte 1. Slika 2 prikazuje osnovno svetlobno utripajoče vezje, ki uporablja nepremični način 555, kar pomeni, da se izhod na Pin 3 obrne v smer in nazaj med pozitivnim in negativnim, dokler je vklopljeno. Čas cikla določa kondenzator in dva upora. Kondenzator ima kapaciteto za shranjevanje električne energije (od tod tudi njeno ime), upori pa zmanjšujejo pretok električne energije. Če postavite upor v zaporedju s kondenzatorjem, upor upočasni čas polnjenja in praznjenja kondenzatorja in tako nudi preprost način uporabe električne energije za merjenje časa.

Ko zaprete stikalo S1 v tokokrogu, tok teče skozi R1 in R2 in postopoma začne polniti kondenzator C1. IC1 (555 timer) nadzira ta proces. Ko C1 pridobi 2/3 pozitivne napetosti, ki napaja tokokrog, 555 obrne svoj izhod na Pin 3 iz pozitivnega v negativni in sili C1, da se izprazni skozi R2. Ko se napajanje na C1 zmanjša z 2/3 na 1/3, se čip vrne v prvotno stanje, ponastavi izhod iz negativnega v pozitivno in ponovi cikel.

Z uporabo 0,1 mikrofaradnega (μF) kondenzatorja za C1, 120 kilohm (kΩ) upora za R1 in 1 megohm (MΩ) upora za R2, LED utripa približno 5-krat na sekundo. (Druge komponente v tokokrogu nimajo vpliva na čas: R3 ščiti LED od prekomernega toka, medtem ko C2 ščiti merilnik 555 pred naključnim elektronskim hrupom.)

Tako naj bi izgledalo vezje LED-bliskavice na sliki 2, z uporabo komponent, priključenih na nadzorno ploščo.

Recimo, da uporabljate kondenzator 1μF namesto kondenzatorja 0.1μF kot C1. Zdaj vsak cikel traja 10-krat dlje. Nasprotno, če uporabljate kondenzator 0,01μF za C1, so cikli 1/10. Čas lahko spremenite tudi s prilagajanjem vrednosti upora. Vrednost R1 + R2 vpliva na cikel “on”, medtem ko R2 sam določa cikel “izklop”.

Z visoko odpornostjo in majhnim kondenzatorjem bo 555 zelo hitro kolesaril - enostavno dovolj hitro, da bodo impulzi ustvarjali glasbene zvoke prek zvočnika. Slika 3 prikazuje spremenjeno različico vezja. LED in njegov serijski upor sta zamenjana z različnim uporom, kondenzatorjem C3 in L1, miniaturnim zvočnikom 1 ″ RadioShack. (Opomba: ne morete poganjati zvočnika polne velikosti s časovnikom 555, razen če dodate ojačevalnik.) Poskrbite, da posodobite vrednosti R1, R2 in C1, ki so bile spremenjene, da bi 555 delovali hitreje. Zdaj, ko povežete napajanje, bi morali slišati nizkotonski trn.

Dodajte drugi 555, da sprožite Noisemaker za fiksni interval

Imamo noiseemaker; zdaj ga moramo sprožiti za določen interval. To lahko storite z drugim 555 žičnim v monostabilnem načinu, kar pomeni, da oddaja le en impulz. Slika 4 kaže, da je dodana krogu. S2 je potisni gumb, čeprav lahko improvizirate samo z dotikom dveh žic skupaj. Ko se to zgodi, IC2 odda en impulz, ki traja približno 1 sekundo. To osvetli D2, LED, ki zagotavlja vizualno potrditev. Impulz gre tudi skozi D1, signalno diodo, in aktivira IC1, ki tvori zvok kot prej, razen da ga C4 podaljša in povzroči, da se zmanjša v frekvenci, kar povzroča stokanje.

Prepričajte se, da ta različica vezja deluje, preden nadaljujete.

Dodajte Tretji 555 v Čas čakanja

Imamo napravo, ki se lahko sproži za določen interval; zdaj moramo izmeriti časovni interval, preden pride do zvoka. Tretji 555 časovnik lahko naloži to čakalno obdobje, če ga prilagodimo z višjimi upori in večjim kondenzatorjem.

Na sliki 5 je C7 napolnjen s P1, potenciometrom (spremenljiv upor). P1 lahko nastavite tako, da nastavite interval čakanja in povečate vrednost C7, da bo interval še daljši. Na koncu intervala je izhod na Pin 3 negativen. To se poveže s sprožilnim zatičem IC2 in ji pove, da odda kratek impulz, ki pove, da IC1 dobi svoj zvok.

Verzija realnega kroga na sliki 5. Zgornji čip meri časovni interval (z uporabo fiksnega upora, ki je bil zamenjan s potenciometrom P1). Rdeča LED utripa hkrati, ko se zvok generira z 1 ″ zvočnikom (na levi strani čipa).

Upoštevajte, da je bil S2 premaknjen, tako da nadzoruje IC3. Ko med igro uporabite vezje za določitev časovne omejitve, pritisnite S2 na začetku vsake osebe.

Torej, krog ne bo naredil nesramnega hrupa, če se igralec premakne v dovoljenem času, je bil dodan gumb za ponastavitev ponastavitve, S3. Ta gumb pritisnete, ko igralec naredi premik. "NC" poleg tega vam pove, da je to tipka, ki je normalno zaprta. Še vedno potrebujete stikalo za napajanje, S1, da prekinete napajanje, ko pripomoček ni v uporabi.

Kaj je naslednje?

Namesto časovnih uporov lahko nadomestite druge komponente, da se 555 obnaša na zanimive načine. Na sliki 3, če uporabljate termistor ali fotoresistor namesto R2, lahko zvočno frekvenco nadzorujete s toploto ali svetlobo. Fotorezistor in 555 v monostabilnem načinu lahko delujeta kot detektor gibanja. Poiščite makezine.com za »555« ali si oglejte Doctronics za še več projektnih idej.

Hans Camenzind ni nikoli pomislil, da bi njegov timer postal tak univerzalna korist. Zdaj meni, da notranja zasnova 555 ni še posebej elegantna in bi jo morali preobraziti že pred desetletji. Eleganca v oblikovanju je lahko velik posel za inženirje, za končne uporabnike pa je koristnost običajno pomembnejša. 555 je preprost, natančen in robusten, dopušča širok razpon napajalnikov in omogoča vožnjo ne le LED in zvočnikov, ampak tudi relejev in celo majhnih motorjev.

Za 25 centov je to več kot dovolj.

Delež

Pustite Komentar