Dejan PETROVIĆ

1. septembar 2020.

Obilazili smo oko ovog integralnog kola „kao kiša oko Kragujevca”. Razlog je taj što smo želeli da ga ostavimo za kraj, ali, ne bude uvek onako kako smo zamislili. Pričamo o NE555 tajmeru, integralnom kolu koje je „staro koliko i svet”, a koje možemo naći svuda. U mnogim uređajima/projektima, NE555 je sam sebi dovoljan, ali u ovoj našoj seriji tekstova o integralcima, fokus je na njihovu upotrebu uz mikrokontrolere. Kao must-know integralac, smatramo da zaslužuje koji red teksta više.

Čip je konstruisan još davne 1971. godine i našao je svoje mesto u mnogim uređajima. Naziv je dobio po tri 5K otpornika koji se nalaze u njemu, a u to vreme je bio jedan od prvih masovno proizvođenih čipova. Sam čip se sastoji iz 25 tranzistora, 15 otpornika i dve diode. Najčešća podela je po blokovima, gde imamo blok otpornika, dva komparatora, flip-flop blok, izlazni blok i tranzistor za pražnjenje. Kao ne tako složeno integralno kolo, na mreži se može naći dosta DIY varijanti, naravno, na većem prostoru. Ako govorimo o njegovom funkcionisanju, razlikujemo četiri radna režima. Astable je takozvani free-running režim, gde NE555 radi kao elektronski oscilator i proizvodi kvadratne pulseve na izlazu. U takvoj varijanti se može koristiti kao generator pulsa, kod LED lampi, alarma i drugo. Može se koristiti i kao prosti analogno-digitalni konverter. Kao Monostable,NE555 pravi one-shot puls, a nije mali broj primera na mreži gde se u takvoj kombinaciji koristi za prekidače osetljive na dodir, dok se još može koristiti za praćenje pulsa, PWM i drugo. Bistable ili set-reset flip-flop ima primenu kod latched prekidača. I, na kraju, može se koristiti i u Inverter režimu (Schmitt Trigger), koji će konvertovati input pun šuma u čist digitalni output. Čip je u stanju da proizvede veoma stabilna vremenska zadržavanja i oscilacije. Uz par eksternih komponenata, od NE555 se može napraviti mnogo toga.

Sam čip dolazi sa osam izvoda, a mi ga, kao i kod prethodno opisanih, koristimo u DIP pakovanju. Čip se napaja naponima od 4,5 do 16 volti preko GND i VCC izvoda. CONT upravlja/kontroliše pragove. Ovo je IO izvod i na izlazu ima dve trećine napona na VCC, preko unutrašnjeg naponskog razdelnika. U zavisnosti od toga koji napon dovedemo ovde, menjaće se i parametri tajmera. Ako se neće koristiti, zgodno je na njega povezati kondenzator od 10 nanofarada, radi eliminisanja šuma na naponskom razdelniku. TRIG je tajming ulaz. Ako je TRIG manji od pola CONT napona, OUT pin ide na HIGH i počinje tajming interval. OUT(put) pin može biti LOW ili HIGH. Preko pina RESET resetujemo tajmer, tako što ga postavimo LOW. Da bi tajmer otpočeo ponovo, dovoljno je ovde dovesti i svega 0,7 volti. Ako se pin neće koristiti, preporuka je vezati ga na VCC, radi eliminacije šuma. THRES(hold) je suprotan TRIG pinu i on završava tajming. Ako je na njemu napon veći od dve trećine u odnosu VCC, tajming interval staje, što dovodi do LOW stanja na OUT. DISCH(arge) je otvoreni kolektor koji prazni tajming kondenzator.

Uzmimo Monostable režim, gde se precizan tajming može ostvariti uz upotrebu jednog otpornika i jednog kondenzatora. Tajming ide od mikrosekundi do čak časova. Na primeru ispod NE555 sa kondenzatorom na CONT od 10 mikrofarada (C1) daje vreme od jedne sekunde.

U Astable režimu, uz upotrebu po dva otpornika i kondenzatora, NE555 daje konstantan kvadratni puls uz određenu frekvenciju. S obzirom na to da nema mirno stanje, otuda i naziv ovog radnog režima. Najčešće vrednosti otpornika su 8,2K i 68K, što je blaga varijacija u odnosu na primer iznad. Uz promene vrednosti kondenzatora na samom TRIG izvodu menjamo i frekvenciju. Onaj na CONT ostaje istih 10 mikfofarada, dok dodavanjem još jednog takvog na TRIG (C2) dobijamo frekvenciju od jednog kiloherca.

Treći Bistabilni režim je stabilan u dva stanja na izlazu, HIGH i LOW. Drugim rečima, flip-flop. U našem primeru ispod, ako pritisnemo taster na TRIG, na OUT imamo HIGH, dok ako pritisnemo taster na RESET, na izlazu imamo LOW.

S obzirom na to da NE555 na ulazu ima veoma veliku otpornost (1M), dovoljno je i nekoliko mikroampera na njemu, dok je izlaz i dalje sposoban da ima i do 200 miliampera. Imajući ovu činjenicu u vidu, NE555 možemo koristiti kao invertujući bafer. U primeru ispod, ulazni signal ide preko kondenzatora do THRES i TRIG izvoda. Na ovo čvorište dodajemo i naponski razdelnik.

U našem primeru ćemo uz par komponenata imati očitavanja dužine pulsa, a koji ćemo generisati putem 10K potenciometra. Kondenzatori od po 100 nanofarada vezuju CONT i TRIG sa GND. DISCH u formi razdelnika povezujemo sa potenciometrom i otpornikom od 10K. Ceo setup napajamo sa pet volti, a očitavamo preko digitalnog pina 7 našeg Arduina.

U skeču funkcijom pulseIn() čitamo puls na OUT izvodu NE555 i uz malo matematike dobijamo dužinu pulsa u procentima.

int outPin = 7;

unsignedlong highPulse;

unsignedlong lowPulse;

float ciklus;

void setup(){

pinMode(outPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop(){

highPulse = pulseIn(outPin, HIGH);

lowPulse = pulseIn(outPin, LOW);

ciklus = float (highPulse) / (highPulse + lowPulse) * 100;

Serial.print("Duzina pulsa je: ");

Serial.print(ciklus);

Serial.println(" %");

delay(500);

}

NE555 ima zaista široku primenu i na mnogim projektima na mreži se može naći baš njegova upotreba. Godine mu nisu naudile, rekli bismo čak da mu se vremenom samo nalaze nove uloge. Tome u prilog ide i činjenica da se i dalje proizvodi, ali i da se ide na minijaturizaciju. Najčešće pakovanje je DIP8 koji smo i mi koristili, ali sada imamo i SOT23-5, kao SMD varijantu. Takođe, osim NE555, postoji i NE556, kao kolo sa dva NE555 u sebi, ali i NE558 sa čak četiri NE555 u jednom pakovanju.