Jste zde

Časovač 555, zábava fandů a noční můra inženýrů

Při příležitosti čtyřicátého výročí uvedení časovače na trh se zeptali Boba Peaseho na jeho zkušenosti s obvodem 555. A odpověď zkráceně zněla: “Nikdy jsem nepoužil 555, protože nepracuje přesně ani polopřesně. Moje oblíbené zapojení s časovačem  555 je prázdný kus papíru.“

A v článku na electronicdesign.com se nectnosti obvodu postupně vyjmenovávají. Špatnou funkcí vstupu RESET počínaje a citlivostí na napájecí napětí a teplotu konče. A protože funkce je dána časovou konstantou RC, tak se k tomu přidávají problémy s reálnými rezistory a kondenzátory. S tím, že nemohu použít velké odpory a při malých hodnotách kapacit se uplatní i kapacita kontaktního pole a koaxiálního kabelu k osciloskopu jsem naposledy udělal zkušenost i já. U kondenzátoru k tomu přistupuje mikrofoničnost keramik a svody elektrolytů. A dále se uvádí, že skutečnou hodnotou 555 je dnes spíš výuka principů elektroniky, protože už dlouhou dobu existuje spousta mnohem lepších řešení pro generování obdélníků či odměřování časového intervalu. Ale na rozdíl od mnoha ostatních obvodů ze sedmdesátých let se časovač stále vyrábí a vyrábět bude, protože prostě tento obvod má v sobě nějaké kouzlo. A můžete si ho dokonce spájet i jako výukový kit.

A následně i ověřit základní zapojení astabilního a monostabilního klopného obvodu a pak se pochlubit svou šikovností na youtube.

A nakonec jsem našel i chybějící druhou část videa s panem Camenzindem, ve kterém kterém konstruktér provádí návštěvu svou laboratoří. A má v ní systém a vzorný pořádek, byl to opravdu moc sympatický pán.

A na internetu si při troše štěstí dá dohledat ledacos. Třeba i ofocený datasheet Signetics z roku 1973.

A je vidět, že tenkrát měli elektronici smysl pro humor a dokázali i datasheet odlehčit komiksem. To jsou opravdu malůvky z originálního datasheetu. A já v té době zoufale sháněl germaniové tranzistory 103NU70 a GC520 abych si mohl postavit své první blikátko podle podle knížky J.Kyzlinka Sestroj si doma (edice OKO). Ta knížka se mi moc líbila.

článku o vztazích konstruktérů k referenčním zapojením  je uvedeno, že v klasické kuchařce IC Timer Cookbook, kterou autor věnoval své mamince, je velká část návrhů spekulativních a nikdy nebyly realizovány. Také to často dělám. Spokojím se s tím, že nápad jde odsimulovat a pravděpodobně by to po vychytání much fungovalo i v reálném zapojení. Mám to místo křížovek, abych oddálil nástup Alzheimra. Berte to jako varování, pokud je na internetu nějaký návod, tak věnujte pozornost především těm návrhům, které byly opravdu zrealizovány a je k nim foto nebo videodokumentace.

Nejsem konstruktér, ale zato jsem veliký fanda časovače. Ale když jsem před třiceti lety chtěl potomkovi sestrojit blikátko do zadního světla na bicykl, zjistil jsem, že se tam AKO s 555 i s AAA články prostě nevejde. V té době už existovaly blikací ledky, ale ty zase skoro nesvítily. V blikací ledce je varianta relaxačního generátoru a vybíjecí proud kondenzátoru blikne svítivkou. Napadlo mne tenkrát tedy, že blink led využiji jako přerušovač proudu do báze tranzistoru a vysoce svítivé ledky dám do kolektoru. Nápad vypadal úžasně. Byl v tom ale háček, ledky nezhasínaly, jen pohasly. A tak mne napadlo prohodit kolektor s emitorem se správnou úvahou, že získám tranzistor s mizerným proudovým zesílením (reverse forward beta). A do svítilny se to potom vešlo a dmul jsem se konstruktérskou pýchou a uveřejnil to v Amatérském radiu. Někomu, kdo nepochopil funkci tranzistoru, to tenkrát stálo za to, aby napsal spekulativní oponenturu, že zapojení fungovat nemůže, protože tranzistor bez odporů okamžitě shoří. Ješitně jsem se urazil a přestal amaro kupovat. Dnes samozřejmě žádný časovač v blikátkách není. A řešení je dokonalé, teda až na tu praskající upínací gumu.

V tomto článku se rozebírá náhrada časovače mikrokontrolérem PIC. Nejen, že to bude mít lepší vlastnosti, ale vyjde to i levněji. A obvod 555 se proto už v nových zařízeních nepoužívá. Ale přesto se stále vyrábí, protože se to tenkrát panu Camenzindovi povedlo. A je s tím opravdu spousta zábavy.

Změnou rozhodovací úrovně připojením vnějšího odporu k vnitřnímu děliči na řídící vývod 5 lze změnit dobu nabíjení. Doba vybíjení zůstává stejná, protože vždy to bude klesat na polovinu (RCln2). Alternativně lze zapojit vnější tvrdší dělič (potenciometr) než je vnitřní a ovládat tak střídu, ale bohužel i kmitočet vnějším napětím. Nicméně lze tak reagovat počet záblesků.

Při simulaci se krokovalo nastavení potenciometru a tím vznikne nepřehledná změť čar. Nejsnadnější úprava průběhů spočívá ve funkci rozpojení křivek v nabídce grafu (separate curves-oddělit kurvy). Pak se snadno umažou nepotřebné křivky a zpětnou volbou (collect curves) se to poskládá do žádaného tvaru grafu. No a zbývá to už jen zrealizovat. Vzal jsem novější provedení kontaktního pole, protože ho mám na destičce se svorkami a nemusím se otravovat s krokodýlky. Ale raději mám klasické staré provedení Svazarm. Do toho nového pole se obtížně zastrkává i zvonkový propojovací drát a součástky s tlustšími dráty (odpory) zasunout nejdou vůbec a trimry mají tendenci vypadávat samovolně z dutinek ven.

V zapojení se jedním trimrem mění kmitočet a druhým se nastavuje střída signálu. Výstup byl snímán klasicky, takže v tomto případě mezera a ne impuls trvá pořád stejně dlouho (RCln2). A vrátil jsem se i k nápadu použít voltmetr jako přepínací nabíjecí odpor. Jen jsem zvolil voltmetr s menší konstantou (5kohm/volt). Voltmetr je s usměrňovačem, takže ručička kmitá rychleji.

Zkusil jsem proto UNI10 na stejnosměrném rozsahu a odpor přístroje jsem zmenšil připojením trimru paralelně ke svorkám. A abych demonstroval změnu směru proudu při nabíjení a vybíjeni kondenzátoru posunul jsem mechanicky nulovou polohu ručky přístroje.

A zbývá úplný závěr, sloučit do série žárovku s reproduktorem. To se v elektronice používalo jako ochrana výškového reproduktoru. Za normálního provozu má žárovka malá odpor a při poruše ohřátá velký. Zde bude reproduktor dělat akustickou kontrolu blinkru. Použil jsem dva kondenzátory paralelně (0,1uF a 83uf). Na konci videa je elektrolyt odpojen, takže se kmitočet zvedne a začne to místo klapání bzučet jako alarm. Prostě jak říkám, je s tím spousta nepraktické zábavy.

A ze základních zapojení 555 zbývá ještě monostabilní klopný obvod, který dal časovači jméno. Při simulaci je v příkladu programu TinaPro použit spouštěcí zdroj na vstup 2 (trigger). V reálném zapojení se tento vstup připojí na napájecí napětí a pro znovuvygenerování impulsu se tlačítkem vstup krátce uzemní (pokles pod 1/3Un).

Při realizaci se ukázalo, že je nutné poctivě připojit obě země osciloskopu, protože jinak se to spustit nechtělo. A výkonové řešení s žárovkou použito nebylo, protože doma nemám NPN tranzistor.

No a na závěr jako vždy, co o tom soudí Myšák. Tak tentokrát tvrdí, že takový Titanic 555 svět ještě neviděl.

Přílohy: 
PřílohaVelikost
Package icon tsc-files.zip33.02 KB
Hodnocení článku: