1. Заводимо конячку. режими
2. 2. Нестабільний мультивибратор.
3. 3. бістабільності.
4. Здрастуй, світ!
5. Створюємо електронну музику
6. Сервомашинка як подовжувач пальця
7. Постійна кнопка
8. Гаджет для приготування чаю

Мікросхема 555 з'явилася сорок років тому і стала фактично першим таймером на широкому ринку. З тих пір через шаленої популярності мікросхеми її почали випускати майже всі виробники електронних компонентів, і не дивлячись на поважний вік, 555 до цих пір виходить багатомільйонними тиражами.

В цьому році пройшов конкурс проектів ( 555contest.com ), Що використовують її для вирішення найрізноманітніших завдань. Заявки приймалися в декількох категоріях: мистецтво, складні проекти, мінімалістичні і корисні гаджети. Призовий фонд становив близько $ 1500..

Серед кількох сотень проектів була відеогра, зібрана на цілій жмені 555; контролер для пинбола; електрогітара; пристрій, що не дає спати сусідам; замок, отпирающий двері по секретному стуку і ще купа цікавого.

Якщо ти хоч раз в житті тримав паяльник і навіть відрізниш резистор від транзистора, а зі старенькою 555 ще не знайомий, то потрібно терміново виправити ситуацію. Що це за звір? Всередині пластикового корпусу з вісьмома висновками ховається пара десятків транзисторів, діодів і резисторів, але в доскональне вивчення роботи таймера вдаватися не будемо, хай він залишиться для нас чорним ящиком, з якого стирчать ніжки. А ось ніжки обговоримо.

1. Земля. Тут все просто, у всіх схемах її потрібно підключати до мінуса харчування.
2. Тригер, він же пуск. Якщо напруга на пуску падає нижче однієї третини напруги харчування (Vcc) - наприклад, натискається кнопка, притягнута до землі, - то схема стартує.
3. Вихід. Завдання таймера проста - генерувати прямокутні імпульси заданої довжини (тривалість задається парою опорів і конденсатором). Напруга виходу приблизно на 2 У нижче напруги живлення, коли він включений, і майже нуль (менше 0,5 В), коли вимкнений. Максимальне навантаження, яке здатний витримати вихід - близько 200 мА. Цього достатньо для невеликого динаміка, парочки світлодіодів або маленького реле.
4. Скидання. Якщо подати на нього низький рівень (менше 0,7 В), то схема переходить в початковий стан, і вихід стає низьким. Якщо в схемі скидання не потрібен, то краще притягнути його до плюса, щоб він не скидав випадково (наприклад, від дотику пальцем).
5. Контроль. Напруга, прикладена до цієї ноги, може змінювати тривалість виходів таймера. Але використовується він рідко, а висить в повітрі - може збивати роботу, тому в схемах краще приєднати до землі через невеликий керамічний конденсатор на 10 нФ.
6. Поріг, він же стоп. Якщо напруга на ньому вище 2/3 Vcc, то таймер зупиняється і вихід перекладається в вимкненому стані. Працює, тільки якщо вхід при цьому вимкнений.
7. Розряд. Цей вихід з'єднується з землею всередині мікросхеми, коли на виході низький рівень, і використовується, щоб розрядити конденсатор тимчасової ланцюжка. Може пропускати до 200 мА і іноді використовується як додатковий вихід.
8. Харчування. Потрібно підключити до плюса харчування. Мікросхема підтримує напруги від 4,5 В до 16 В. Можна живити від звичайної 9В-батарейки, можна від блоку живлення дитячих іграшок або від проводка USB.

Заводимо конячку. режими

1. моностабільний.

При подачі сигналу на вхід мікросхема включається, генерує вихідний імпульс заданої довжини і вимикається, чекаючи нового вхідного імпульсу. Важливо, що після включення мікросхема не реагуватиме на нові сигнали, скільки б їх не посилали. Довжину імпульсу можна порахувати за простою формулою t = 1,1 R1 C4. Щоб отримати час в секундах, опір потрібно підставляти в мегаомах, а ємність - в мікрофарадах.

Наприклад, при C4 = 100 мкФ і R1 = 2,2 МОм період буде приблизно 4 хвилини. Цю цифру можна змінювати в дуже широких межах: від 0,000001 секунди до 15 хвилин. В теорії можна і ще більше, але на практиці виникнуть проблеми.

2. Нестабільний мультивибратор.

В цьому режимі таймером і управляти щось не треба, він сам собі господар - спершу включиться, почекає час t1, потім вимкнеться, почекає час t2, і все заново. На виході виходить паркан з високих і низьких станів, що в кращих традиція ASCII-арту можна змалювати таку картину: П П П П П. Частота, з якою буде коливатися вся система, залежить від параметрів RC-ланцюжка (точніше - від величин R2, R3 і С1) і її можна порахувати за формулою f = 1,44 / ((R3 + 2R2) C1). Протягом часу t1 = 0,693 (R3 + R2) C1 на виході буде високий рівень, а протягом t2 = 0,693 (R2) C1 - низький.

3. бістабільності.

В цьому режимі мікросхема використовується як вимикач. Натиснув одну кнопку - вихід включився, натиснув іншу - вимкнувся. Досить теоретичного екскурсу, напевно ти вже захотів приступити до практики.

Збирати прості залізяки зручно на макетної платі без пайки - її, як і всі деталі, можна прикупити в будь-який радіолавке, за пару сотень рублів. Але у мене пошта ближче, ніж магазин, і я замовляв всі деталі з Гонконгу на sureelectronics.net, хоча цей варіант на любителя - потрібно багато терпіння: посилка буде йти майже місяць.

Здрастуй, світ!

Завдання №1: зібрати «Хеллоу ворлд» - Моргалки светодіодик. Все просто, як і в світі софта, але в залозі навіть для такої дрібнички можна придумати корисне застосування.

Від яких деталей вже зовсім ніяк не відкрутитися? По-перше, сам таймер 555 (на схемі IC1). Підійде таймер будь-якого виробника, але щоб експериментувати на макетке - бери в корпусі DIP з довгими ніжками. Його назви у різних виробників незначно відрізняються, але три пятерочки в них є завжди. Наприклад, та, що я використовую в прикладах цієї статті, називається NE555N. Існують і інші версії схеми, 556 і 558, у яких в одному корпусі коштує 2 і 4 таймера відповідно.

Вони теж підійдуть для всіх прикладів, просто у них більше ніг і розташовані вони інакше. По-друге, будуть потрібні конденсатори: електролітичний C1 ємністю від 5 до 10 мкФ і керамічний C3 на 10 нФ. Ще будуть потрібні: світлодіод (LED1) будь-якого кольору і до нього токоогранічительний резистор (R5) на 300-600 Ом (у мене 470 Ом), а також резистори, що задають частоту R1 на 1 кОм і R2 на 10 кОм. Останнє з обов'язкової програми - маленька кнопка (типу тієї, що ставлять в миші і на всілякі приладові панелі).

Ще на схемі є конденсатор C2 на 100 мкФ, який перекинуто від плюса до мінуса. Якщо у тебе з харчуванням все добре (наприклад, ти використовуєш батарейку), то необхідності в ньому немає, а з дешевим мережним адаптером без такого конденсатора нікуди. У прикладах я використовував пятівольтовий блок живлення від дитячої китайської іграшки, на випрямлячі якого виробник заощадив - в результаті без цієї згладжує ємності схема не працювала зовсім. Тому на всіх схемах в статті цей конденсатор є, а ставити його чи ні - вирішувати тобі.

Також при бажанні можна опустити і конденсатор C3, який притягує п'яту ногу до землі, але в цьому випадку стабільність гарантувати не стану.
Схема працює в нестабільному режимі і зібрана таким чином, що поки підключена до харчування, то постійно генерує вихідні імпульси, а як тільки ми натискаємо кнопку, то замикаємо її вихід на світлодіод і її робота стає видно. Тепер можеш зібрати всі за схемою.

При натисканні кнопки світлодіод повинен бадьоро почати моргати. Якщо не запрацювало, то перевіряй контакти і полярності. На мікросхемі 555 у одного з країв є виїмка: постав схему так, щоб виїмка була зліва, тоді ніжки в нижньому ряду нумеруватимуться зліва направо від 1 до 4, а у верхньому - справа наліво від 5 до 8. У світлодіода довший вихід повинен підключатися до плюса, а більш короткий - до мінуса. Якщо у діода ніжки однієї довжини, то на допомогу прийде плоска літієва батарейка, на зразок тієї, що стоять на материнських платах. Підключи світлодіод і так і сяк, коли він засвітиться - плюс і мінус у нього будуть розташовані, як на батарейці.

Якщо не заробив в обох положеннях, то або діод горілий, або це не діод - фототранзистори можуть виглядати точно так же, як світлодіоди. У електролітичних конденсаторів мінус, як правило, позначений світлою смугою на корпусі. Для інших деталей полярність не важлива.

Тепер про практичну користь. У деяких іграх буває необхідно клацати по лівій кнопці безперестанку, натираючи мозолі на пальці, але це не наш метод. Можна зібрати цю схему покомпактнее, припаявши деталі безпосередньо до виходів мікросхеми, і запхати в корпус будь-USB-миші - місця там, як правило, вистачає. Зі схеми потрібно тільки викинути світлодіод з його резистором, а третю ніжку мікросхеми підпаяти безпосередньо до плюса лівої кнопки миші.

Визначити, де в мишачої кнопці плюс (зелена точка на фото), а де - мінус, звичайно нескладно: контакт з нулем товщий і йде до чорного проводу від USB, а інший - це плюс, до нього і підпоюють. Для харчування підключайся до червоного і чорного проводів, які йдуть у напрямку комп'ютера, їх контакти також позначені на фото. Просвердли зліва в корпусі мишки отвір (так, щоб було зручно дотягуватися до нього великим пальцем) і встанови туди кнопку за допомогою клейовий пістолет. Все, тепер можеш нещадно валити ворогів.

Створюємо електронну музику

Ще одна схемку, в якій таймер також працює в режимі мультивібратора, але завдання у неї інша. Вона перенесе тебе в минуле, в прокурені студії батьків андеграундної електронної музики, яким доводилося самим ліпити пристрої, за допомогою яких вони створювали безсмертні хіти.

Зміни в попередній схемі доведеться зробити зовсім невеликі. Замість світлодіода з його резистором тут встановлено динамік, підключений до землі через конденсатор C4 - він потрібен, щоб відфільтрувати постійну складову виходу і проганяти через динамік тільки змінний струм. Для максимальної гучності цей конденсатор повинен бути електролітичним, ємністю близько 10 мкФ, але подібний звук буде різати вухо, і якщо такого завдання не варто, постав керамічний на 100 нФ, буде тихіше. Можеш взяти динамік з зламаних великих навушників або бипер зі старого системного блоку. Пьезодінамік (у вигляді круглої металевої пластинки) також підійде, плюс йому не потрібен конденсатор С4.

Оскільки звукові частоти трохи вище, ніж частота моргання діода, то RC-ланцюжок теж доведеться чуйна переробити. Конденсатор C1 замінити на керамічний 100 нФ, резистор R2 замінити на 1 кОм і послідовно з ним поставити змінний резистор R3 на 10 кОм. У змінних резисторів зазвичай 3 ніжки, розташовані в ряд, але тобі потрібно підключити тільки дві - будь-яку з крайніх і центральну. Такі параметри не дозволять частоті втекти за чутний діапазон на всьому діапазоні R3. Резистором виставляй частоту, натискай кнопку і слухай, що звучить. При деякій вправності вийде музика.

Сервомашинка як подовжувач пальця

Ще одна схема в режимі мультивібратора. Тут за допомогою таймера 555 ти будеш керувати сервомашинки. Крути змінний резистор, а машинка буде крутити все, що завгодно. Сервоприводи (або просто серви) використовуються зазвичай в радіокерованих модельки машин / вертольотів / літаків, але це не означає, що ти не знайдеш їм іншого застосування.

Для початку тобі потрібно цю машинку десь дістати. Непоганий вибір недорогих серв є в популярному китайському онлайнмагазінчіке DealExtreme (s.dealextreme.com/search/servo), всі свої я замовляв саме там. У наших магазинах вони теж є, але помітно дорожче.

Типова хобі-серво має три дроти: чорний або коричневий мінус харчування, який потрібно підключити до контакту SERVO-3 на схемі, червоний плюс - до SERVO-1, жовтий або білий для керівників команд - до SERVO-2.

Серво чекає, що по сигнальному проводу 50 раз в секунду будуть приходити короткі імпульси довжиною від 0,9 до 2,1 мс, і тривалість сигналу підкаже, на який кут потрібно відхилитися. Параметри RC-ланцюжка в схемі підібрані таким чином, щоб забезпечити саме такі сигнали. Оскільки час імпульсу має бути менше, ніж час між ними, то в схему потрібно додати діод D1. У схемі вказано 1n4148, так як він один з найпоширеніших, але можна замінити його на інший. Визначити полярність діода просто - перпендикулярна смужка на корпусі відповідає межі на схемі.

Таймер 555 - штука проста, хоч 15 вольт на вхід подавай, їй все дарма. А сервомашинка вимагає більш дбайливого ставлення і працює тільки в діапазоні напруг від 4,8 В до 6 В. Так що якщо для харчування ти використовував батарейку на 9 В, то доведеться напруга знижувати. З цим завданням відмінно справляється стабілізатор 7805, який зрізає все зайве і залишає на виході чисті 5 В. Правда, всі зайві вольти він просто перетворює в тепло і може сильно нагріватися. Хоча, нагріваючись, стабілізатор підтримує приємний теплий мікроклімат в кімнаті, його не варто застосовувати в проектах, які живляться від батарейок - ненажерливий він. Включити його в схему просто: якщо ти візьмеш його за виходи і будеш читати написи на корпусі, то перша нога виявиться зліва - її потрібно під'єднати до плюса батареї, другу - до загальної землі, а третя - вихід +5 В.

Зібравши цю штуку, ти зможеш не просто тестувати серви на працездатність, а ще дистанційно керувати вимикачами і відкривати замки.

Постійна кнопка

Часом необхідно, щоб твоя схемку працювала, як телевізор: натиснув кнопочку, вона включилася, натиснув ще раз - вимкнулася. І це завдання теж можна вирішити на 555. Усередині мікросхеми захований тригер, який для цієї мети можна використовувати.

Основна частина схеми вже не повинна викликати у тебе особливих питань, зупинюся лише на виході третьої ніжки, а саме - резистори R4 і транзисторі T1. Адже ми робимо кнопку, а значить - вона повинна вміти пропускати струм, і не факт, що 200 мА, на які здатний 555, буде достатньо. Тут в якості ключа використовується невеликий NPN-транзистор 2N3904, який здатний пропускати ті ж 200 мА, що і сам таймер, і сенсу в ньому небагато, але його завжди можна замінити на більш потужний МОП-транзистор - наприклад, IRF630, який дозволить підключити навантаження до 9А. Правда, для такого трансу напруга доведеться збільшити на схемі до 12 вольт, інакше затвор не відкриється.

Ще не дуже круто застосовувати такий вимикач в мобільних пристроях, так як навіть у вимкненому стані він споживає струм в 3-6 мА, що помітно підсаджує батарею.

Гаджет для приготування чаю

Коли я тільки почав знайомитися з Linux'ом, мені попалася невелика, але дуже важлива програма для приготування чаю. У ній можна вибрати сорт чаю, і з часом, необхідного для заварки, вона починала поморгують іконкою в треї і пищати. З якого дистрибутива була програма, я вже не пам'ятаю, але вона пару раз допомогла мені випити не остиглий чай. З програмами завжди так: зніс операційну - і немає її, а залізяка на столі куди надійніше!

Для реалізації цієї штуковини знадобиться цілих два таймера 555. Один (той, що на схемі зліва) буде відраховувати 4 хвилини, за які заварка перетворюється в запашний напій, а інший - генерувати імпульси для пищалки.

Генератор на IC2 працьовито і безперервно генерує імпульси. Розглянемо докладніше перший таймер. Він приєднаний в моностабільний режимі. У нормальному стані відразу після включення живлення на виході 3 низький рівень - він притягнутий до землі, а значить - пищить динамік і горить світлодіод LED2 (насправді світлодіод моргає, але дуже швидко, і це непомітно). Як тільки натискається кнопка S1, таймер включається, на виході 3 стає високий рівень, запалюється світлодіод LED1, а динамік вимикається, адже LED2 хоч і «світло», але все-таки діод, і в зворотний бік ток пропускати не буде. Так триває, поки конденсатор C4 заряджається через резистор R1. Коли напруга на ніжці 6 побільшає 2/3 Vcc, то таймер вимкнеться і знову запищите бипер.

Схему можна чуйна модифікувати, додавши послідовно R1 - змінний резистор на 500 кОм, тоді можна буде регулювати час заварки для різних сортів чаю.

Упевнений, цих схем тобі вистачить для натхнення. Якщо немає - спробуй пошукати що-небудь на сайті instructables.com . Також зі схемами може допомогти програма 555 Timer Pro schematica.com/555_Timer_design/555_Timer_PRO_EX.htm , Яка дозволяє в пару кліків розрахувати деталі для будь-якого режиму (правда, коштує вона «всього» $ 29, але якщо постаратися, то можна знайти в мережі старішу безкоштовну версію).