Багатофункціональні времязадающіе пристрої (таймери) являють собою проміжну сходинку між аналоговими і цифровими пристроями і дозволяють виробляти перетворення аналогових сигналів в послідовність імпульсів по заданому закону, забезпечувати формування або генерацію імпульсів з регульованою тривалістю і скважностью і багато іншого.

Комбінація компараторов з елементами цифрової логіки, реалізована на початку 70-х рр. минулого століття фірмою Philips Semiconductor у вигляді мікросхеми під фірмовим найменуванням 555, виявилася настільки вдалою, що відкрила новий клас мікросхем – багатофункціональних времязадающіх пристроїв (таймерів).

Мікросхема таймера КР1006ВІ1 має як вітчизняні – КР1087ВІ1, КР1087ВІ2, КР1087ВІЗ, К1441ВІ1, так і зарубіжні аналоги (в тому числі здвоєні пристрої, остання цифра в позначенні – 6) – мікросхеми SE555, SA555, NE555, NE556, NE558 (счетверенний), ICM7555, ICM7556, TLC555, TLC556, TS555, TS556, TS3V555, TS3V556, LMC555, MIC1555, MIC1557 і т. П.

Рис. 19.1. Еквівалентна схема таймера КР1006ВІ1

Як правило, мікросхема КР1006ВІ1 і її аналоги складаються з двох компараторів, RS-тригера і вихідного каскаду, рис. 19.1. Вхідний резистивний дільник при подачі на нього напруги живлення формує на входах компараторов напруги, рівні 1/3 і 2/3 від величини напруги живлення.

Примітка.

Втім, ці напруги можна коригувати на розсуд користувача, використовуючи зовнішні навісні елементи.

Напруга живлення мікросхеми КР1006ВІ1 становить 5-15 В, вихідний струм – до 100 мА. Для мікросхем інших модифікацій, наприклад, ICM7555, діапазон живлячих напруг значно ширше – від

Рис. 19.2. Схема чекаючего генератора (мультивибратора) на мікросхемі КР1006ВІ1

2 до 18 В при струмі навантаження до 100 мА. Для LMC555 вихідний струм до 200 мА при напрузі живлення 4,5-18 В. Мікросхеми, відповідно, відрізняються і граничними частотами використання (від менш 1 до 5 МГц).

На рис. 19.2-19.5 наведені типові схеми включення мікросхеми КР1006ВІ1

[19.1] .

Генератор сигналів пилкоподібної форми з регульованою тривалістю фронтів може бути зібраний за схемою, наведеною на рис. 19.6

Рис. 19.3. Типова схема генератора імпульсів на мікросхемі КР1006ВІ1

[19.2]. На транзисторі VT1 виконаний генератор стабільного струму, від якого виробляється заряд времязадающего конденсатора С1. Частота роботи генератора – близько 1 кГц, для зазначених на схемі номіналів, пропорційно залежить від величини зарядного струму, ємності конденсатора і напруги живлення пристрою. Гранична частота генерації – 30 кГц. Перемикачем SA1 можна задавати форму пилообразного сигналу.

Рис. 19.4. Схема широтно-імпульсного модулятора на мікросхемі КР1006ВІ1

Генератор прямокутних імпульсів на мікросхемі КР1006ВІ1 (рис. 19.7) має лінійну частотну залежність генеруються сигналів від кута повороту ручки потенціометра R2 [19.3]. Діапазон генеруючих імпульсів можна східчасто задавати перемиканням ємності времязада- ющего конденсатора С1. Цей конденсатор заряджається від джерела живлення через генератор стабільного струму, виконаного на транзисторах.

Частота вихідного сигналу визначається як, Де

К – нижня часткова частина потенціометра R2 (0-1,00). При вказаних на схемі номіналах частота вихідного сигналу регулюється в межах від од. герц до 5 кГц.

В якості npn (MPSA06) транзисторів пристрою можна використовувати КТ201А; pnp (MPSA56) – КТ203А або їх аналоги.

Оптоелектронні пристрій (рис. 19.8) може бути використано в складі охоронних систем, пристроїв для підрахунку кількості деталей на конвеєрі і т. Д. [19.4]. Оптичний сигнал світлодіода HL1 приймається фотоприймачем, до складу якого входить:

♦ фотодіод VD1;

підсилювач на транзисторі VT1.

Вихідний сигнал з підсилювача управляє роботою генератора імпульсів на мікросхемі DA1 КР1006ВІ1. При перетині світлового пучка стан транзистора перемикається, на виході пристрою формується прямокутний імпульс тривалістю 1 с (визначається твором R5C1). Цей сигнал можна використовувати для запуску лічильника предметів, включення звукового або світлового сигналу, включення системи охоронної сигналізації. Для забезпечення прихованості роботи пристрою слід використовувати світлодіод HL1 інфрачервоного діапазону.

Порогове пристрій на мікросхемі DA1 КР1006ВІ1 з чутливим елементом – фотосопротівленіем R2 (рис. 19.9) дозволяє индицировать звуковим сигналом момент зміни освітленості, наприклад, индицировать наступ сутінків [19.5]. Пристрій можна використовувати в системах охоронної сигналізації, як фотореле і т. Д.

Як чутливого елемента можна включати резистивні перетворювачі інших величин, наприклад, терморезистор, тензорезистор.

Раду.

Вихідний сигнал порогового пристрою можна подавати не тільки на Пьезозуммер (генератор звукових сигналів, розрахований на живлення від б В) але й на іншу систему індикації, або виконує або комутуюче пристрій.

Перетворювач напруги (рис. 19.10) працює за досить поширеною схемою: мікросхема КР1006ВІ1 генерує прямокутні імпульси частотою 70 кГц [19.6]. Ці імпульси надходять на діодний подвоювач напруги і найпростіший конденсаторний фільтр (конденсатор С4). Позитивною властивістю перетворювача є те, що вихідна напруга розв’язане по постійному струму від решти схеми. ККД перетворювача невеликий: при споживаної струмі 7 мА пристрій віддає в навантаження лише 1 мА.

Рис. 19.10. Схема перетворювача напруги на мікросхемі КР1006ВІ1

Перетворювачінвертор напруги (рис. 19.11) дозволяє перетворити (інвертувати) полярність вхідного (позитивного) напруги в рівне напруга протилежного знака [19.7]. Частота роботи преобразователя- генератора імпульсів на мікросхемі DA1 визначається номіналами елементів R2, R3, С5. Ланцюжок зворотного зв’язку VD1 і R1 забезпечує при відповідній настройці стабілізацію вихідної напруги (-12 В).

Перетворювач напруги (рис. 19.12) дозволяє при напрузі 11-18 В отримати на виході біполярні напруги ± 5 В при струмі навантаження до 50 мА [19.8]. На мікросхемі DA1 КР1006ВІ1 виконаний генератор імпульсів, що працює на частоті близько 160 кГц, Вихідні імпульси з генератора надходять на два випрямляча, що формують на виході різнополярні нестабілізовані напруги. Для стабілізації цих напруг використані мікросхеми DA2 і DA3. За певних умов рівень вихідних стабілізованих напруг можна синхронно змінювати за бажанням користувача.

Простий перетворювач напруги для живлення малопотужної неонової лампи виконаний на мікросхемі DA1 КР1006ВІ1. Його схема представлена ​​на рис. 19.13 [19.9].

Рис. 79.7 7. Схема інвертора напруги на мікросхемі КР 7006ВІ 7

Рис. 19Л2. Схема бестрансформаторного перетворювача напруги з вихідним напругою ± 5 В

Рис. Ί9.Ί3. Схема перетворювача напруги на мікросхемі КР1006ВІ1

Регулятори потужності в активній навантаженні часто мають малий ККД. У регуляторі, рис. 19.14, використаний принцип широтно-імпульсної модуляції вихідного сигналу, що дозволяє регулювати вихідну потужність в навантаженні практично від 0 до 100% з малими втратами (в основному на вихідному транзисторі) [19.10].

Як генератор задають імпульсів використана мікросхема DA1 КР1006ВІ1. Завдяки використанню компаратора DA2 СА3130с регульованим порогом перемикання вдається регулювати ширину вихідного сигналу в широких межах. Оскільки на виході компаратора формуються імпульси прямокутної форми з крутими краями, а вихідні транзистори працюють в режимі насичення, втрати на них мінімальні, хоча з міркувань далеч-

Рис. Ί9.Ί4. Схема широкодіапазонного регулятора активної потужності в резистивной навантаженні

ковитого підвищення ефективності роботи пристрою у вихідному каскаді переважніше застосовувати польові транзистори.

Максимальний струм навантаження – до 3,15 А. Частота генерації – 65 Гц. Хоча пристрій може працювати і на більш високих частотах (до 10 кГц), підвищувати частоту генерації вище 200 Гц не рекомендується, оскільки зростають втрати на транзисторах.

У порядку зіставлення розглянемо далі особливості практичного використання найбільш високочастотних (до 5 МГц) мікросхем таймерів М1С1555 і MIC1557, вироблених фірмою Micrel, рис. 19.15 [19.11]. Ці мікросхеми здатні працювати від джерела живлення напругою 2,7-18 В, споживають струм до 0,2 мА при напрузі живлення 3 В (при низькому рівні на входах TRG і THR – для мікросхеми MIC1555) у можуть працювати на опір навантаження менше 15 Ом, витримують 10 з перегрів до температури 300 ° С.

Типове пристрій, в якості якого зазвичай застосовують мікросхеми таймерів – чекає мультивибратор, може бути виготовлене за схемами, рис. 19.16-19.18. Варіант схеми з дифференцирующей вхідний ланцюгом наведено на рис. 19.17. Спрацювання-перемикання схеми відбувається в момент, коли вхідна напруга досягне порогового значення спрацьовування вхідного компаратора таймера.

Рис. 7 9.75. Еквівалентна схема мікросхеми-таймера MIC 1555

Рис. 19.16. Схема чекає мультивібратора на мікросхеме- таймері MIC 1555

Рис. 19.17. Варіант схеми чекає мультивібратора на мікросхеме- таймері MIC 1555

Тривалість вихідного імпульсу визначається виразом £ = 1,1R2C2, де I – тривалість імпульсу, с,

Рис. 79.78. Варіант схеми чекає мультивібратора на мікросхемі MIC 1555

Рис. 7 9.7 9. Схема релейного пристрою управління потужної навантаженням на основі тригера Шмітта

Рис. 7 9.20. Схема звукового індикатора напруги на мікросхемі MIC1555

Рис. Ί9.21. Еквівалентна схема мікросхеми-таймера MIC1557

R – опір, Ом, С – ємність, Ф. Для того, щоб перевести схему чекає мультивібратора в режим Автоматичне імпульсів, досить вхід схеми з’єднати з виходом. Частота генерації при зазначених на рис. 19.16 номіналах близька 8 кГц.

На основі мікросхеми-таймера може бути зібрано порогове пристрій, призначений для комутації потужної навантаження, управління якою (включення / відключення) визначається рівнем вхідного сигналу, рис. 19.19. Подібне схемне рішення може бути використано в системах автоматичного регулювання, підтримки заданого рівня, наприклад, освітлення, температури і т. Д.

З використанням мікросхеми– таймера може бути виготовлене пристрій для звукової індикації рівня вхідної напруги, рис. 19.20. По висоті генерованого звукового сигналу або його відсутності можна судити про рівень вхідної напруги.

Мікросхема таймера MIC 1557 відрізняється від MIC1555 не тільки внутрішньою будовою, а й цоколевкой, рис. 19.21.

Рис. 79.22. Схема генератора імпульсів на мікросхеме- таймері MIC 1557

Рис. 19.23. Варіант схеми генератора імпульсів на мікросхемі-таймері MIQ1557

Рис. 7 9.24. Схема підвищувального бестрансформаторного перетворювача напруги на мікросхемі-таймері MIC 1557

Найпростіший генератор прямокутних імпульсів на мікросхемі MIC1557 може бути реалізований з використанням всього трьох навісних елементів, рис. 19.22.

Схема генератора прямокутних імпульсів на мікросхемі MIC1557у в якій можна незалежно регулювати тривалість імпульсу / паузи (при використанні як резисторів R2 і R3 потенціометрів), зображена на рис. 19.23. Період проходження імпульсів визначається з виразу: f = 0,7 (R2 + R3) Cl, де t – період імпульсів, с, R – опір,

Ом, С – ємність, Ф.

На основі мікросхеми-таймера можна виготовити перетворювач напруги, рис. 19.24. Вихід генератора прямокутних імпульсів на мікросхемі MIC1557 з’єднаний з помножувачем напруги, навантаженим на стабілітрон VD1. Вибір цього стабилитрона і числа каскадів множення напруги визначає величину вихідної стабілізованої напруги.

Шустов М. А., Схемотехніка. 500 пристроїв на аналогових мікросхемах. – СПб .: Наука і Техніка, 2013. -352 с.