Микросхема серии 555 была разработана довольно давно, но до сих пор сохраняет свою актуальность. На базе чипа может быть собрано несколько десятков самых различных устройств с минимальным количеством дополнительных компонентов в схеме. Простота расчета номиналов компонентов обвески микросхемы также является важным её достоинством.
В данной статье речь пойдет о двух вариантах применения микросхемы в схеме реле времени с:
- Задержкой включения;
- Задержкой отключения.
В обоих случаях 555-ый чип будет функционировать как таймер.
Как работает микросхема 555
Перед тем, как перейти к примеру устройства реле, рассмотрим структуру микросхемы. Все дальнейшие описания будут делаться для микросхемы серии NE555 производства Texas Instruments.
Как видно из рисунка, основа - это RS-триггер с инверсным выходом , управляемый выходами с компараторов. Положительный вход верхнего компаратора называется THRESHOLD , отрицательный вход нижнего - TRIGGER . Другие входы компараторов подключены к делителю напряжения питания из трех резисторов по 5 кОм.
Как вы скорее всего знаете, RS-триггер может находиться в устойчивом состоянии (обладает эффектом памяти, объемом 1 бит) либо в логическом «0», либо в логической «1». Как он функционирует:
- R (RESET ) устанавливает выход в логическую «1» (именно «1», а не «0», так как триггер инверсный - об это говорит кружок на выходе триггера);
- Приход положительного импульса на вход S (SET ) устанавливает выход в логический «0» .
Резисторы по 5 кОм в количестве 3-х штук делят напряжение питания на 3, что приводит к тому, что опорное напряжение верхнего компаратора (вход «–» компаратора, он же, вход CONTROL VOLTAGE микросхемы) составляет 2/3 Vcc. Опорное напряжение нижнего - 1/3 Vcc.
С учетом сказанного, можно составить таблицы состояний микросхемы относительно входов TRIGGER , THRESHOLD и выхода OUT . Обратите внимание, что выход OUT - это инвертированный сигнал с RS-триггера.
С помощью такой функциональности микросхемы можно легко делать различные генераторы сигнала с частотой генерации, независимой от питающего напряжения.
В нашем случае, для создания реле времени применяется такая хитрость: входы TRIGGER и THRESHOLD объединяются вместе и к ним подается сигнал с RC-цепочки. Таблица состояний в таком случае будет выглядеть так:
Схема включения NE555 для такого случая следующая:
После подачи питания конденсатор начинает заряжаться, что приводит к постепенному увеличению напряжения на конденсаторе с 0В и далее. В свою очередь, напряжение на входах TRIGGER и THRESHOLD будет наоборот, убывать, начиная с Vcc+. Как видно из таблицы состояний, на выходе OUT присутствует логический «0» после подачи питания Vcc+, а переключение выхода OUT в логическую «1» произойдет, когда на указанных входах TRIGGER и THRESHOLD напряжение опустится ниже 1/3 Vcc.
Важен тот факт, что время задержки реле , то есть промежуток времени между подачей питания и зарядкой конденсатора до момента переключения выхода OUT в логическую «1», можно рассчитать по очень простой формуле:
T = 1.1 * R * C
И как видите, это время не зависит от напряжения питания. Следовательно, при проектировании схемы реле времени можно не заботиться о стабильности питания, что значительно позволяет упростить схемотехнику.
Также стоит упомянуть, что кроме 555 серии производится серия 556 в корпусе с 14-ю выводами. Серия 556 содержит два таймера 555.
Устройство с функцией задержки включения
Перейдем непосредственно к реле времени. В этой статье мы разберем с одной стороны схему максимально простую, но с другой стороны не имеющую гальванической развязки.
Внимание! Сборка и наладка рассматриваемой схемы без гальванической развязки должна выполняться только специалистами, имеющими соответствующее образование и допуски. Устройство является источником опасности, так как в нем присутствует опасное для жизни напряжение.
Такое устройство в своей конструкции имеет 15 элементов и делится на две части:
- Узел формирования питающего напряжения или блок питания;
- Узел с временным контроллером.
Блок питания работает по бестрансформаторному принципу. В его конструкцию входят компоненты R1, C1, VD1, VD2, C3 и VD3. Само напряжение питания 12 В формируется на стабилитроне VD3 и сглаживается конденсатором C3.
Во вторую часть схемы включены интегральный таймер с обвеской. Роль конденсатора C4 и резистора R2 мы описали выше, и теперь по указанной ранее формуле мы можем вычислить значение времени задержки реле:
T = 1.1 * R2 * C4 = 1.1 * 680000 * 0.0001 = 75 секунд ≈ 1.5 минуты Изменив номиналы R2-C4, вы можете самостоятельно определить необходимое вам время задержки и своими руками переделать схему на любой временной интервал.
Принцип работы схемы следующий. После включения устройства в сеть и появления напряжения питания на стабилитроне VD3, а, следовательно, и на микросхеме NE555, конденсатор начинает заряжаться до тех пор, пока напряжение на входах 2 и 6 чипа NE555 не опустится ниже 1/3 от питающего, то есть, примерно до 4 В. После наступления этого события на выходе OUT появится управляющее напряжение, которое запустит (включит) реле K1. Реле, в свою очередь, замкнет нагрузку HL1.
Диод VD4 ускоряет разрядку конденсатора C4 после отключения питания для того, чтобы после быстрого повторного включения в сеть устройства время сработки не сократилось. Диод VD5 гасит индуктивный выброс от K1, чем защищает схему. C2 служит для фильтрации помех по питанию NE555.
Если правильно подобраны детали и без ошибок выполнен монтаж элементов, то устройство в проведении настройки не нуждается.
При испытании схемы, чтобы не выжидать полторы минуты, необходимо сопротивление R1 снизить до значения 68–100 кОм.
Вы, наверное, обратили внимание, что в схеме нет транзистора, который бы включал реле K1. Сделано это не из экономии, а по причине достаточной надежности выхода 3 (OUT) микросхемы DD1. Микросхема NE555 выдерживает на выходе OUT максимальную нагрузку до ±225 мА.
Такая схема идеально подходит для контроля времени работы вентиляционных приборов , установленных в санузлах и других подсобных помещениях. За счет ее наличия вентиляторы включаются только при условии присутствия в помещении в течение длительного времени . Такой режим значительно снижает расход электрической энергии, и продлевает срок службы вентиляторов за счет меньшего износа трущихся деталей.
Как сделать реле с задержкой отключения
Приведенную схему, благодаря особенностям NE555, можно легко переделать в таймер задержки отключения. Для этого необходимо поменять местами C4 и R2-VD4. В таком случае K1 замкнет нагрузку HL1 сразу после включения устройства. Отключение нагрузки произойдет после того, как напряжение на конденсаторе C4 увеличится до 2/3 от напряжения питания, то есть примерно до 8 В.
Недостатком такой модификации является тот факт, что после отключения нагрузки схема будет оставаться под воздействием опасного напряжения. Устранить такой недостаток можно включив контакт реле в цепь подачи питания на таймер параллельно с кнопкой включения (именно кнопкой, а не выключателем! ).
Схема такого устройства с учетом всех доработок приведена ниже:
Внимание! Для того, чтобы опасное напряжение в действительности снималось со схемы контактом реле, необходимо, чтобы ФАЗА была подключена именно так, как показано на схеме.
Обратите внимание, что таймер 555 применен и описан на нашем сайте еще и в другой статье, в которой рассмотрена . Приведенная там схема более надежна, содержит гальваническую развязку и позволяет изменять интервал выдержки времени с помощью регулятора.
Если при изготовлении изделия вам потребуется чертеж печатной платы, напишите об этом в комментариях.
Видео по теме
В данной статье я расскажу, как сделать простой таймер на микросхеме NE 555P, в сборке которой нам поможет кит-набор, заказать который можно по ссылочке в конце статьи. На основе данного кит-набора можно сделать, например, мигалку или периодическое включение какого-либо устройства.
Данный кит-набор подойдет для начинающих радиолюбителей, чтобы освоить работу с паяльником, так как не требует особых навыков.
Перед тем, как перейти к прочтению статьи, предлагаю посмотреть видео с полным процессом сборки, а также проверки готового кит-набора.
Для того, чтобы сделать таймер на NE 555P, понадобится:
* Кит-набор
* Паяльник, припой, флюс
* Бокорезы
* Приспособление для пайки "третья рука"
* Отвертка с плоским шлицем
* Блок питания для проверки готового устройства
Шаг первый.
Для начала рассмотрим комплект поставки радиоконструктора.
В комплекте у нас есть печатная плата, выполнена она довольно неплохо и имеет контакты с двух сторон со всеми подписанными компонентами, чтобы не ошибиться, так как инструкции к радиоконструктору нет.
В основе таймера лежит микросхема NE 555P, также в кит-наборе есть два переменных резистора для подстройки времени срабатывания таймера.
На своей плате таймер имеет разъемы, при помощи которых переставляя перемычку будет изменяться конденсаторы разной емкости, что повлияет на время срабатывания таймера.
Шаг второй.
Первым делом устанавливаем плату в специальный зажим для пайки "третья рука".
Зачинаем расставлять компоненты. В комплекте у нас всего один резистор, поэтому измерять его номинальное сопротивление не нужно.
При необходимости сопротивление можно измерить при помощи мультиметра или же цветовой маркировке на корпусе.
Шаг третий.
Устанавливаем неполярные керамические конденсаторы, на их корпусе присутствует номер, также они указаны и на плате.
Вставляем компоненты и загинаем их выводы, чтобы при пайки они не выпали.
Далее вставляем полярные конденсаторы, их у нас в схеме три и имеют разную емкость. На их корпусе нанесена белая полоска, напротив нее находится минусовой вывод, плюс конденсатора это длиная ножка. На плате минус обозначен штриховкой, вставляем конденсаторы согласно номиналам на корпусе и плате.
Шаг четвертый.
Теперь установим сердце таймера, а именно микросхему NE 555P, устанавливаем ее согласно ключу на корпусе, выполненный в виде круглой выемки, которая повторяется на маркировке печатной платы.
Ставим красный светодиод на свое место, его длиная ножка это плюс, короткая минус. На плате черточка это минусовой контакт, треугольник- плюсовой. Далее вставляем два переменных резистора и выводы для подключения питания и перемычки для смены времени срабатывания таймера.
Шаг пятый.
Все компоненты на плате установлены. Наносим флюс для лучшей пайки и припаиваем выводы к контактам платы.
После пайки удаляем остатки выводов при помощи бокорезов. При откусывании выводов бокорезами будьте аккуратны, так как нечаянно можно удалить и дорожку с платы.
Шаг шестой.
Пришло время протестировать таймер. Подключаем блок питания к контактам на плате и устанавливаем перемычку в любое из четырех положений. Светодиод мигает, а значит кит-набор рабочий, время срабатывания можно изменить при помощи отвертки, вращая винт переменных резисторов, а также переставляя перемычку в другое положение, тем самым переключая емкость в зависимости от подключенного конденсатора.
Этот очень простой хозяйственный таймер имеет 6 фиксированных выдержек времени: 1, 2, 5, 10, 15 и 30 минут (в зависимости от ваших потребностей, вы можете легко увеличить или уменьшить число выдержек времени). Этот таймер может пригодиться как в домашнем хозяйстве так и в промышленных условиях.
Схему таймера можно условно разделить на две части: блок питания и собственно таймер. Блок питания содержит понижающий сетевой трансформатор X1, диодный мостик BR1, электролитический конденсатор большой емкости C1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и 12-вольтовый регулятор напряжения типа LM7812
Простой таймер на микросхеме NE555
В случае необходимости схема может работать от батареи напряжением 12 вольт. Эта батарея показана на схеме (BATT.1). Переключателем S2 можно выбрать источник питания для таймера - батарея или выпрямитель. если питание от батареи не требуется, элементы BATT.1 и S2 не нужны.
Основа устройства
- микросхема интегрального таймера типа NE555 , сконфигурированная для работы в моностабильном режиме . Схема обеспечивает отработку временных интервалов в диапазоне от 1 до 30 минут. Желаемое время выбирается переключателем S1 в соответствии с таблицей:
Для начала процесса отработки времени служит кнопка "START" (S1). При нажатии на эту кнопку сработает электромагнитное реле RL1 и подключит нагрузку к сети 220в. По истечении заданного промежутка времени реле отпустит и разомкнет цепь питания нагрузки.
Работа схемы
очень проста. Конденсатор С1 заражается через резистор ил цепочку резисторов R1 - R6. В момент нажатия на кнопку "START" (S3) таймер включается и на его выходе (3) появляется высокий уровень напряжения. Высокий уровень напряжения на выходе микросхемы остается таким в течение времени, которое выбирается переключателем S1. Высокий уровень напряжения на выходе микросхемы 555 открывает транзистор Т1, в цепь коллектора которого включена обмотка электромагнитного реле RL1. Реле срабатывает, его контакты замыкаются и включают нагрузку в сеть 220 вольт.
Всю нашу житье мы отсчитываем промежутки времени, что друг за другом определяют определенные события нашей существования. В целом без отсчета времени в нашей жизни не обойтись, ведь собственно по часам и минутам мы распределяем свой распорядок дня, а эти дни складываются в недели, месяцы и годы. Можно произнести, что без времени мы бы потеряли какой-то определенный смысл в наших действиях, а еще буквальнее, в нашу жизнь однозначно бы ворвался хаос. Но в этой статье мы вовсе не о фантастических реалиях вероятного и даже не о гипотетически невероятном, а все же о реально доступном. Ведь если это нам надо, если то к чему мы свыклись так необходимо, так зачем же отрешаться от удобного!? Мы о том, как и с помощью чего можно измерять пора. Нет, этот лозунг о том с помощью чего можно измерять время несколько забавен, так как это знает даже первоклассник. Возьми обычные часы любой из вероятных конструкций, будь то механические, песочные, электронные и измеряй время. Однако часы не вечно могут быть удобны. Скажем если нам необходимо запускать или отключать какое-то электронное конструкция, то лучше всего это реализовать на электронном таймере. Именно он возьмет на себя долги по включению и выключению устройства, путем автоматической электронной коммутации управления конструкциями. Именно о таком таймере на микросхеме NE 555 мы и расскажем в нашей статье.
Схема таймера на микросхеме NE555
Взгляните на рисунок. Как это может показаться банально, но микросхема NE555 собственно в этой схеме работает в своем штатном режиме, то есть по ровному назначению. Хотя на самом деле может быть применяться как мультивибратор, как преобразователь аналогового сигнала в цифровой, как микросхема обеспечивающая стол нагрузки от датчика света.
Давайте кратко еще раз пробежимся по подключению микросхемы и принципу труды схемы.
После нажатия на кнопку «reset» мы обнуляем потенциал на входе микросхемы, так как по сути заземляем вход. При этом конденсатор на 150 мКФ оказывается разряжен. Сейчас в зависимости от емкости подключенной к ножке 6,7 и земле (150 мКФ), будет зависеть этап задержки-выдержки таймера. Заметьте, что здесь также подключен и ряд резисторов 500 кОм и 2.2 мОм, то кушать эти резисторы тоже участвуют в формировании задержки-выдержки. Регулировать задержку можно с поддержкой переменного резистора 2.2 М. Но наиболее эффективно время можно менять линией замены конденсатора. Так при сопротивлении цепочки резисторов около 1 мОм, задержка будет возле 5 мин. Соответственно если выкрутить резистор на максимум и сделать так, чтобы конденсатор заряжался максимально медлительно, то можно достичь задержки в 10 минут. Здесь надо произнести, что при начале отсчета таймера загорается зеленый светодиод, когда же срабатывает таймер, то на выводе является минусовой потенциал и из-за этого зеленый светодиод гаснет, а загорается алый. То есть в зависимости от того, что вам надо, таймер на включение или выключение, вы можете воспользоваться соответственным подключением, к красному или зеленому светодиоду. Схема простая и при правильном соединении всех элементов в настройке не бедствует.
P/S Когда я нашел в интернете эту схему, то в ней было еще соединение между выводом 2 и 4, но при таком подключении схема не трудится!!! 2 вывод надо подключать к 6 контакту, это заключение было сделано исходя из иных аналогичных схем в интернете. При таком подключении все работало!!!
В случае нужды управления таймером силовой нагрузкой, можно использовать сигнал после резистора в 330 Ом. Эта о точка показана алым и зеленым крестиком. Используем обычный транзистор, скажем КТ815 и реле. Реле можно применить на 12 вольт. Образец такой реализации управления силовым питанием приведен в статье датчик свет, сморите ссылку рослее. В этом случае можно будет выключать-включать мощную нагрузку.
Подводя итог о таймере на микросхеме NE555
Приведенная тут схема хотя и работает от 9 вольт, но вполне допускает питание и на 12 вольт. Это значит, что такую схему можно использовать не лишь для домашних проектов, но и для машины, когда схему напрямую можно будет подключить к бортовой сети автомашины.
В этом случае такой таймер может быть применен для заминки включения камеры или ее выключения. Возможно применить таймер для «ленивых» указателей заворотов, для обогрева заднего стекла и т.д. Вариантов действительно много.
В автомобиле очень много устройств призванных работать временно, то есть не постоянно а время от времени. Это и различные подогреватели и указатели поворотов (ленивый указатель поворотов) и турботаймеры и устройства включающие камеры заднего хода не сразу, а через какое-то время, то есть с задержкой. Так вот, везде в этих случаях используется таймер, который и задет для исполняющего устройства период его работы или отключения. То есть таймер в машине применяется часто и много где. Мы даже уверены в том, что не все случаи смогли упомянуть и еще несколько вариантов вы можете предложить сами, а может ради них и зашли к нам на страничку. Если это действительно так, то вы здесь как раз и найдете что вам надо, то есть таймер для включения, а равно и отключения исполнительного устройства на машине, в автомобиле.
Таймер включения - отключения в автомобиле на микросхеме NE555
Вначале о самой микросхеме, о сердце нашего таймера. Микросхема выпускается а с 70 годов прошлого века и о том, какими компаниями она выпускалась, сколько штук было выпущено уже можно и не вспоминать. Во-первых, это очень значительная информация, а вследствие этого если даже привести статистику, то она будет сильно искажена. Во-вторых, и так понятно, что если микросхема столь востребована, то мы с вами на верном пути, то есть именно эту микросхему целесообразно применять для построения таймера. Здесь кстати стоит отметить, что эта микросхема как раз и задумывалась как таймер, хотя на само деле применяется часто не совсем по назначению, как в одной из наших статьей «Датчик света на микросхеме ». Что же, это лишь снова добавляет значимости и плюсиков нашей микросхеме. Теперь о ее подключении и работе схемы.
Схема таймера включения - отключения в автомобиле
Теперь взгляните на классическую схему подключения микросхемы NE555. 1 ножка это земля, 8 это питание «+». Напряжение питания микросхемы 9-12 вольт вполне подойдет. При этом входом микросхемы можно считать ножки 6 и 7, которые соединены между собой, именно на них формируется потенциал от зарядки электролитического конденсатора. В то время, пока конденсатор заряжается, на выходе микросхемы напряжение равно напряжению питания. При этом получается что верхний светодиод не горит, так как для него плюсовое питание осуществляется с двух сторон, а нижний горит из-за разности потенциалов между его ножек. При этом как только электролитический конденсатор заряжается, то потенциал на 3 ножке, на выходе, становится отрицательным, то есть 3 вывод становится землей. В этом случае уже нижний светодиод гаснет, так как для него теперь с двух сторон «минус», а загорается верхний светодиод.
Вот так работает эта микросхема. Некоторые уже догадались, что заряжается электролитический конденсатор фактически через резистор 1 мОм и 10 кОм, то есть именно от их потенциала, номинала и будет зависеть время зарядки конденсатора, а значит и время срабатывания таймера. В итоге есть два пути изменения время срабатывания таймера. Первый, это изменять номинал резисторов. Второй, изменять емкость конденсатора. Сразу скажем, что изменение емкости конденсатора дает более значимый результат.
А вот весь алгоритм срабатывания таймера реализован в самой микросхеме. Вот собственно и вся схема и принцип ее работы. Осталось лишь сказать, что если вам необходимо управлять большими токами, то здесь как раз и используется сборка на транзисторе (можно взять КТ815Б) и реле 12 вольт, которая так неумело подрисована к рисунку. Само собой реле можно использовать с нормально замкнутым или разомкнутыми контактами, а значит на выходе можно получить включение или отключение. То есть нужным образом коммутировать цепь. Это как раз и будет подтверждать наш заголовок, что микросхема – таймер может обеспечивать как включение, так и отключение каких – либо устройств в автомобиле.
Также если закоротить ножки 6 и 7, как на схеме в видео (ниже) то таймер будет срабатывать и тут же переходить в первоначальное состояние. В итоге он будет циклично срабатывать вновь и вновь, по истечению времени зарядки конденсатора и его разрядки. Иногда на микросхеме NE 555, так выполняют электронные реле указателя поворотов. Если же ножки 6 и 7 будут разомкнуты, то таймер сработает один раз и на этом "остановится".
Последнее о чем хотелось сказать, так это о том, что будьте внимательны при монтаже. Подключайте все и вся только проверив все выводы и контакты схемы. Так как микросхема NE 555 сама по себе «нежная», защиты в ней нет, и она просто напросто перегорит. В общем, будьте внимательны и ответственны, тогда у вас все получится!
