Het timer IC 555

Het
Timer IC
Hassan Moutar
Diederik van Ravenswaaij
Practicum Elektronica Klas E102
Het 555 timer IC
Hassan Moutar en Diederik van Ravenswaaij
20-07-17
Inleiding
In dit verslag beschrijven wij enkele experimenten met het timer IC 555. We hebben
namelijk twee schakelingen gemaakt en geven in daarover enige tekst en uitleg. Het
eerste experiment heeft een dutycycle van 90% en het tweede experiment heeft een
dutycycle van 10%, beide met een periodetijd van 4 ms. Met deze experimenten
worden de eigenschappen van de 555 geïllustreerd.
Over het timer IC 555
Het IC is in 1972 door Signetics ontworpen. De 555 is een schakeling speciaal
ontworpen voor het maken van blokgolven met een verschillende UP en DOWN tijd.
Het IC bestaat uit een comparator die is opgebouwd uit 2 opamps en een flipflop. Het
omslagpunt van deze comparator ligt op 2/3 van de voedingsspanning voor stijgende
signalen en op 1/3 voor dalende signalen. Het IC dient enkelvoudig gevoed te
worden met een spanning variërend tussen de 4,5 en de 16 volt Om de schakeling in
werk te laten treden dient eveneens een actief hoog signaal op de reset pin van het
IC te worden aangebracht. Door het zelf aanbrengen van externe componenten kan
de DOWN en UP tijd ingesteld worden naar wens, door de juiste waarden te nemen
van deze componenten. Het IC is vrij robuust en is ook nog eens goedkoop.
Hieronder een kort overzicht van de pinnummers en de functies van de 555:
1
Ground
2
Trigger
3
Output
4
Reset
5
Control Voltage
6
Threshold
7
Discharge
8
Vcc
Tijdens onze experimenten zullen wij gebruik maken van een voedingsspanning van
10 volt.
-2-
Het 555 timer IC
Hassan Moutar en Diederik van Ravenswaaij
20-07-17
Dutycycle > 50%
De opdracht
De opdracht is om een multivibrator te ontwerpen met een periodetijd van 4
milliseconde. Verder moet de dutycycle 90% zijn. Dit wil zeggen dat de tijd dat het
signaal hoog is 90% van de totaaltijd moet zijn, en de tijd dat het signaal laag is 10%.
Berekening
T = T + T = 4 ms
T = 90% van 4 ms  3,6 ms
T = 10% van 4 ms  0,4 ms
T = (Ra + Rb)  C  Ln 2
T = Rb  C  Ln 2
We kiezen nu voor de condensator een mooie waarde uit en gaan daarmee aan het
rekenen, we nemen er eentje van 56 nF:
Na invullen van C in T:
T = Rb  56 10-9  Ln 2 Uit deze formule is Rb te berekenen  Rb = 10,3K
Nu vullen we C en Rb in T:
T = (Ra + 10,3  103)  56 10-9  Ln 2 En hier volgt Ra uit  Ra = 82,4K
Dit is de schakeling die we gebruikt hebben:
Dit zijn de door ons gemeten waarden:
Instelling van de scoop: 2 ms/div magnifier X5
T = 9 hokjes 
9 div  2 ms/div = 18 ms 
Instelling van de scoop: 1ms/div magnifier X5
T = 2 hokjes 
2 div  1ms/div = 2 ms 
-3-
18 ms / 5 magnifier = 3,6 ms
2 ms / 5 magnifier = 0,4 ms
Het 555 timer IC
Hassan Moutar en Diederik van Ravenswaaij
20-07-17
Het uitgangssignaal en de spanning over de condensator
Het uitgangssignaal
De spanning over de condensator
Verantwoording
Ons ontwerp klopt uitmate goed, dit komt omdat we als eerste een bestaande
condensator waarde hebben gekozen, en aan de hand daarvan de weerstanden
hebben berekend. Het was waarschijnlijk ook nog het geval dat de componenten in
hun afwijking zaten dat ze elkaar precies compenseerde.
-4-
Het 555 timer IC
Hassan Moutar en Diederik van Ravenswaaij
20-07-17
Dutycycle < 50%
De opdracht
Deze opdracht is dezelfde als de vorige met als enige verschil dat het
uitgangssignaal geïnverteerd moet zijn. Hij moet dus een dutycycle hebben van 10%.
De tijd dat het signaal laag is moet dus 90% zijn.
We moeten nu echter het ontwerp van onze schakeling aan gaan passen, dit omdat
met voorgaande schakeling het niet mogelijk is om een dutycycle te bereiken die
kleiner is dan 50%. Dit komt omdat de oplaad weerstand van de condensator altijd
groter (of even groot) is dan de ontlaad weerstand van de condensator: hij kan dus
niet sneller opladen dan ontladen: er kan dus geen kleinere UP tijd bereikt worden
dan 50%.
Berekening
T = T + T = 4 ms
T = 10% van 4 ms  0,4 ms
T = 90% van 4 ms  3,6 ms
T = Ra  C  Ln 2
T = Rb  C  Ln 2
We behouden nu voor de condensator dezelfde waarde uit de voorgaande opdracht
en gaan daarmee aan het rekenen:
Nu vullen we C in T:
T = Ra  56 10-9  Ln 2 Hieruit volgt de waarde Ra  Ra = 10,3K
Na invullen van C in T:
T = Rb  56 10-9  Ln 2 de waarde voor Rb  Rb = 92,7K
Dit is de schakeling die we gebruikt hebben:
Het hierboven beschreven probleem is
gemakkelijk op te lossen door het gebruik van
2 diodes. Bij het opladen wordt alleen nog
weerstand Ra gebruikt, en Rb wordt
overgeslagen omdat D2 spert, en D1 geleid.
Bij het ontladen is de diodewerking precies
andersom zodat weerstand Rb wel wordt
gebruikt. Op deze manier wordt ervoor
gezorgd dat de oplaadtijd snel is en de
ontlaad tijd langzaam.
-5-
Het 555 timer IC
Hassan Moutar en Diederik van Ravenswaaij
20-07-17
Dit zijn de door ons gemeten waarden:
Instelling van de scoop: 0.5 ms/div
T = 0,8 hokjes  0,8 div  0,5 ms/div = 0,4 ms
Instelling van de scoop: 1ms/div
T = 7,8 hokjes  7,8 div  0,5 ms/div = 3,9 ms
Ttotaal = 8,6 aantal hokjes  Totale periodetijd is 4,3 ms
Het uitgangssignaal en de spanning over de condensator
Het uitgangssignaal
De spanning over de condensator
Verantwoording
Zoals is te zien wijken de gemeten waarden nu af van de berekende waarden. De
UP tijd is wel helemaal goed, alleen de DOWN tijd is langer dan berekend. Hierdoor
is de periodetijd ook anders: namelijk 0,3 ms langer. Dit kan verklaard worden door
het gebruik van de diodes: deze zorgen toch voor een kleine spanningsval wat het
verschil kan veroorzaken. Ook al hebben we de condensator van de eerste proef
behouden, kunnen de afwijkingen van de weerstanden toch zó zijn dat de afwijkingen
elkaar versterken. Dit in tegenstelling met ons eerste experiment. De condensator die
we gebruikt hebben, heeft een tolerantie van 10%, wat toch behoorlijk veel kan
betekenen bij zo’n korte UP tijd.
-6-