Časovno vezje NE555 nam ponuja ogromno različnih možnosti uporabe. Odkar se je pojavil na tržišču, so razvijalci ustvarili z njim različna uporabna vezja, ki do zadnje možnosti izkoriščajo njegove vgrajene funkcije, z dodajanjem zunanjih vezij pa jih še nadgrajujejo. Med osnovna vezja, ki ne potrebujejo dodatnih polprevodniških komponent sodijo poleg monostabilnega multivibratorja, ki je tipično časovno vezje, tudi astabilni multivibrator, schmitt-triger, flip-flop in pulzno-širinski modulator (PWM). O teh vezjih bomo spregovorili v tem prispevku, saj nam bo skozi praktične primere z vezjem NE555 njihova funkcija bolj razumljiva. Kasneje, ko bomo sami poskusi z načrtovanjem elektronskega vezja, ki naj bi opravljalo točno določeno nalogo, bomo vse te potrebne funkcije najprej združili v funkcionalno blok shemo, potem pa narisali podrobno shemo in določili (izračunali) vrednosti elementov, ki jih moramo vgraditi, da bo vezje delovalo tako, kot smo načrtovali.
Spet moram poudariti, da funkcija nekega vezja ostaja funkcija, ne glede na to, ali je realizirana z diskretnimi polprevodniki ( tranzistorji, FET tranzistorji), integriranimi vezji ali z mikrokontrolerji. Obravnavamo torej tudi različne funkcije, ki jih bomo pri načrtovanju svojih lastnih vezij vključili v shemo. Univerzalnost vezja NE555 je le prednost, ki jo pri tem izkoriščamo.
Preprosto in kar se da razumljivo – Astabilni multivibrator
V prejšnjem nadaljevanju Elektronike za začetnike smo si podrobno ogledali osnovno časovno vezje, monostabilni multivibrator, ki v »nestabilnem« (HI) stanju vztraja le toliko časa, da so izpolnjeni določeni pogoji (poteče nastavljeni čas), potem pa se vrne v svoje »stabilno« (LO) stanje, v katerem ostane do naslednjega proženja, ki je običajno zunanje (na primer neko drugo elektronsko vezje ali tipka). Visok napetostni nivo (HI) pomeni napetost, ki je skoraj enaka napajalni napetosti, nizek napetostni nivo (LO) pa je napetost skoraj 0 V. Ker z izhodom NE555 upravlja flip-flop, se preklopi med enim in drugim stanjem zaradi tega zgodijo v trenutku. Oblika izhodnega signala je torej pravokotna in kot nalašč za uporabo z mikrokontrolerji, za pogon motorjev relejev, elektromagnetov, luči in podobnih porabnikov.
Astabilni multivibrator je oscilator. Nima stabilnega stanja in ves čas prehaja iz enega v drugo stanje z neko časovno konstanto, ki je odvisna od vezave in vrednosti zunanjih elementov. Na izhodu se menjata visok (HI) in nizek (LO) napetostni nivo glede na napajalno napetost.
Na sliki 2 sta narisani krivulji polnjenja in praznjenja kondenzatorja C prek priključenih uporov R1 in R2 ter stanje na izhodu NE555, če ga priključimo po shemi na sliki 1. Recimo, da je kondenzator na začetku prazen, zato je izhod na HI nivoju. Kondenzator se začne polniti prek uporov R1 in R2, dokler ne doseže nivoja proženja, kar se zgodi takrat, ko napetost na njem preseže 2/3 napajalne napetosti, ki znotraj čipa kot »Krmilna napetost« določa prag proženja. Izhod se postavi na LO nivo, vgrajeni tranzistor za praznjenje pa sklene tokokrog za praznjenje kondenzatorja prek upora R2. Čas polnjenja kondenzatorja je na spodnjem delu slike označen rdeče, praznjenje pa z zeleno barvo. Črtkano je označeno, kako bi potekala krivulja polnjenja in praznjenja, če polnjenje/praznjenje ne bi bilo prekinjeno (s preklopom). Na zgornjem delu slike sta označena časa THI in TLO ter skupen čas trajanja periode, iz katere lahko izračunamo frekvenco tega oscilatorja po formuli:
f = 1/
f = 1,44/((R1+ 2R2)xC)
t = 1/f
Čas polnjenja in praznjenja kondenzatorja in s tem skupen čas ene periode oscilatorja izračunamo po spodnjih formulah. Prvi dve pojasnjujeta, od katerih elementov je odvisen čas polnjenja in praznjenja, tretja kaže na to, da je skupen čas seštevek obeh časov, v četrti formuli pa sta na osnovi tretje združeni in okrajšani prvi dve v skupno formulo za izračun ene periode oscilatorja.
Elektronika za začetnike – Vezja z NE555 (13)
2010_SE179_44
Avtor: Bojan Kovač
