Časovač NE555
Časovač 555, integrovaný obvod vyvinutý před téměř 40 lety (v roce 1972), se skládá z kombinace
analogových a číslicových obvodů na jediném čipu. Chytré spojení komparátoru, nulovatelného
klopného obvodu a invertujícího zesilovače do jediného monolitického integrovaného obvodu spolu s
několika dalšími prvky dalo vzniknout téměř nesmrtelnému obvodu, který je i dnes používán ve
spoustě moderních přístrojů.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Komparátor porovnává napětí přivedená na vstupy + a -. Pokud je vyšší napětí na vstupu +, je na výstupu
kladné saturační napětí operačního zesilovače, je li vyšší napětí na vstupu -, je na výstupu záporné saturační
napětí operačního zesilovače.
Klopný obvod (nebo také KO) je elektronický obvod, který může nabývat právě dva odlišné napěťové stavy,
přičemž ke změně z jednoho stavu do druhého dochází skokově. Tyto obvody se skládají z několika hradel nebo
jiných aktivních prvků.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vnitřní zapojení časovače NE555
Obrázek 1 Rozdělení pinů časovače
NE555.
Přehled vlastností a funkce časovače
Základ časovače tvoří dva vstupní komparátory, klopný obvod R-S a
invertující výstupní zesilovač s doplňkovými transistory. Takové
zapojení integrovaného obvodu umožňuje časování v mezích od
mikrosekund do hodin.
Základní druhy činnosti časovače 555:
 Astabilní − Nemá žádný stabilní stav. Neustále osciluje (kmitá)
z jednoho stavu do druhého.
 Monostabilní − Jeden stabilní stav, ze kterého se obvod překlopí pouze s příchodem
spouštěcího impulzu.
 Bistabilní – Dva stabilní stavy, do kterých se obvod překlápí na základě impulzu.
Pin Označení Popis
1 GND Uzemnění (ground) obvodu, 0V
2 TRIG Spouštění (trigger), vstup druhého (zapínacího) komparátoru
3 OUT Výstup (output) obvodu
4 RESET Nulovací (reset) vstup umožňuje nulování KO nezávisle na
vstupech
5 CTRL Řídíci (kontrol) napětí. Ovlivňuje překlápění komparátorů
6 THR Práh (threshold), vstup prvního (vypínacího) komparátoru
7 DIS Vybíjení (discharge). Kolektor vybíjí tranzistor
8 VCC Kladné napájecí napětí v rozsahu 4,5 – 15 V
Obrázek 2 Vnitřní schéma časovače
NE555.
Zapojení v astabilním módu
Astabilní klopný obvod je impulzní generátor, na jehož výstupu se
nepřetržitě střídají úrovně napětí – logická nula a jedna. Zapojení
využívá napětí na kondenzátoru, který se periodicky nabíjí a vybijí.
Kondenzátor C2 se nabíjí přes rezistory R3 a R4 a vybíjí se přes rezistor
R4. Proto doba nabíjení kondenzátoru:
Doba vybíjení kondenzátoru:
Délka periody signálu je tedy dána:
Napájecí napětí volíme v rozmezí 5 - 12 V a spojím piny 6 a 2. Po zapnutí je výstup ve vysoké úrovní
(na úrovni Vcc) a přes sériově zapojené rezistory R3 a R4 začne být nabíjen kondenzátor C2. Dosáhne-li
napětí na C2 2/3 napájecího napětí (Vcc -prahová hodnota) dojde k překlopení vnitřního klopného
obvodu, výstup se překlopí na nízkou úroveň a kondenzátor se začne vybíjet. Nyní je C2 vybíjen pouze
přes rezistor R4 a pin 7 a to až do doby, kdy napětí na C2 klesne pod úroveň 1/3 napájecího napětí. V
tu chvíli dojde opět k překlopení vnitřního klopného obvodu a stejně tak i výstupu zpět do vysoké
úrovně a celý cyklus se opakuje.
Hodnotou odporů R3 a R4 a velikostí kondenzátoru C2 tedy měníme signál na výstupu, který
sledujeme osciloskopem. Střída výstupního signálu (duty cycle -poměr impulsu k mezeře) je dána
poměrem rezistorů R3 a R4. Periodu kmitů měníme velikostí kapacity kondenzátoru C2. V obvodech,
kde je potřeba střída 1:1, je výhodnější buď zapojit paralelně s R4 diodu (časovací kondenzátor je
nabíjen pouze přes odpor R3 a vybíjen přes odpor R4 a je tak možné nastavit každé úrovni přesný čas).
Nebo nabíjet kondenzátor
přes odpor R8 (ve
schématu označené čárkovaně)
při odpojených
odporech R3 a R4.
Nesepnuté tlačítko T2 –
logická 1 – proud teče
přes R5 do pinu 4 RESET
Sepnuté tlačítko T2 –
logická 0 – proud je
resetován do země
Obrázek 3 Schéma zapojení v astabilním režimu.
Zapojení v monostabilním módu
Monostabilní klopný obvod má jeden stabilní stav. Proto se nazývá „mono“stabilní, protože je v
klidovém stavu v jednom stavu (nízká úroveň na výstupu). Na vysoké úrovní je
jen dočasně.
Jde tedy o klasické zapojení časovače, kdy v nastaveném čase je výstup ve
vysoké úrovni a po dočasování přejde na nízkou úroveň kde setrvá až do
dalšího spuštění časovače stiskem tlačítka START.
Připojíme signální generátor, nastavíme frekvenci v řádech stovek Hz a
amplitudou do 10 V. Vodičem propojíme cestu k pinu 2. Dobu sepnutí určuje
rezistor R3 a kondenzátor C2 podle vztahu:
Jedná se o druhé základní zapojení, pokud není na
vstupu žádný signál, tak je na výstupu napětí 0 V.
Pokud se na vstupu objeví dostatečně velký impuls,
dojde ke změně napětí na výstupu z 0 V na Vcc , C2 se
nabíjí přes R3 a R4, při dosažení dvou třetin Vcc se změní
napětí na výstupu na 0 V.
Obrázek 4 Schéma zapojení v monostabilním režimu.
Zapojení v bistabilním módu
Bistabilní obvod je stabilní ve dvou stavech – výstup může být trvale přepnut jak do vysoké, tak i
nízké úrovně a mezi těmito stavy lze libovolně přepínat.
Tlačítko T2 SET – funkce „sepni“
Tlačítko T1 RESET – funkce „vypni“
Stisknutím tlačítka T2 SET dojde k poklesu napětí na pinu 2 a na výstupu se změní napětí na vysokou
úroveň Vcc. Stisknutím tlačítka T1 RESET dojde k resetu a na výstupu se napětí změní na 0 V.
Obrázek 5 Schéma zapojení v bistabilním režimu.