Мікросхема серії 555 була розроблена досить давно, але до цих пір зберігає свою актуальність. На базі чіпа може бути зібрано кілька десятків самих різних пристроїв з мінімальною кількістю додаткових компонентів у схемі. Простота розрахунку номіналів компонентів обвески мікросхеми також є важливим її гідністю.
У даній статті мова піде про два варіанти застосування мікросхеми в схемі реле часу з:
- Затримкою включення;
- Затримкою відключення.
В обох випадках 555-ий чіп буде функціонувати як таймер.
Як працює мікросхема 555
Перед тим, як перейти до прикладу пристрої реле, розглянемо структуру мікросхеми. Всі подальші описи будуть робитися для мікросхеми серії NE555 виробництва Texas Instruments.
Як ви швидше за все знаєте, RS-тригер може перебувати в стійкому стані (має ефект пам'яті, об'ємом 1 біт) або в логічному «0», або в логічній «1». Як він функціонує:
- Прихід позитивного імпульсу на вхід R (RESET) встановлює вихід в логічну «1» (саме «1», а не «0», так як тригер інверсний - про це говорить гурток на виході тригера);
- Прихід позитивного імпульсу на вхід S (SET) встановлює вихід в логічний «0».
Резистори по 5 кОм в кількості 3-х штук ділять напруга живлення на 3, що призводить до того, що опорна напруга верхнього компаратора (вхід «-» компаратора, він же, вхід CONTROL VOLTAGE мікросхеми) становить 2/3 Vcc. Опорна напруга нижнього - 1/3 Vcc.
З урахуванням сказаного, можна скласти таблиці станів мікросхеми щодо входів TRIGGER, THRESHOLD і виходу OUT. Зверніть увагу, що вихід OUT - це інвертований сигнал з RS-тригера.
THRESHOLD <2/3 Vcc
Схема включення NE555 для такого випадку наступна:
Після подачі живлення конденсатор починає заряджатися, що призводить до поступового збільшення напруги на конденсаторі з 0В і далі. У свою чергу, напруга на входах TRIGGER і THRESHOLD буде навпаки, зменшуватися, починаючи з Vcc +. Як видно з таблиці станів, на виході OUT присутній логічний «0» після подачі живлення Vcc +, а перемикання виходу OUT в логічну «1» відбудеться, коли на зазначених входах TRIGGER і THRESHOLD напруга опуститься нижче 1/3 Vcc.
Важливим є той факт, що час затримки реле. тобто проміжок часу між подачею харчування і зарядкою конденсатора до моменту перемикання виходу OUT в логічну «1», можна розрахувати по дуже простій формулі:
T = 1.1 * R * C
І як бачите, цей час не залежить від напруги живлення. Отже, при проектуванні схеми реле часу можна не турбуватися про стабільність харчування, що значно дозволяє спростити схемотехнику.
Далі наведемо малюнок варіанти виконання мікросхеми в DIP-корпусі і покажемо розташування висновків чіпа:
Також варто згадати, що крім 555 серії проводиться серія 556 в корпусі з 14-ю висновками. Серія 556 містить два таймера 555.
Пристрій з функцією затримки включення
Перейдемо безпосередньо до реле часу. У цій статті ми розберемо з одного боку схему максимально просту, але з іншого боку не має гальванічної розв'язки.
Увага! Збірка і налагодження даної схеми без гальванічної розв'язки повинна виконуватися тільки фахівцями, що мають відповідну освіту і допуски. Пристрій є джерелом небезпеки, так як в ньому присутня небезпечне для життя напруга.
Такий пристрій у своїй конструкції має 15 елементів і ділиться на дві частини:
- Вузол формування напруги живлення або блок живлення;
- Вузол з тимчасовим контролером.
Блок живлення працює по безтрансформаторним принципом. У його конструкцію входять компоненти R1, C1, VD1, VD2, C3 і VD3. Саме напруга живлення 12 В формується на стабілітроні VD3 і згладжується конденсатором C3.
До другої частини схеми включені інтегральний таймер з обвеской. Роль конденсатора C4 і резистора R2 ми описали вище, і тепер за вказаною раніше формулою ми можемо обчислити значення часу затримки реле:
T = 1.1 * R2 * C4 = 1.1 * 680000 * 0.0001 = 75 секунд ≈ 1.5 хвилини Змінивши номінали R2-C4, ви можете самостійно визначити необхідну вам час затримки і своїми руками переробити схему на будь-який часовий інтервал.
Принцип роботи схеми наступний. Після включення пристрою в мережу і появи напруги живлення на стабілітроні VD3, а, отже, і на мікросхемі NE555, конденсатор починає заряджатися до тих пір, поки напруга на входах 2 і 6 чіпа NE555 не опуститься нижче 1/3 від яке живить, тобто, приблизно до 4 В. Після настання цієї події на виході OUT з'явиться керуючу напругу, що запустить (включить) реле K1. Реле, в свою чергу, замкне навантаження HL1.
Діод VD4 прискорює розрядку конденсатора C4 після відключення живлення для того, щоб після швидкого повторного включення в мережу пристрою час спрацювання не скоротилася. Діод VD5 гасить індуктивний викид від K1, ніж захищає схему. C2 служить для фільтрації перешкод з харчування NE555.
Якщо правильно підібрані деталі і без помилок виконаний монтаж елементів, то пристрій в проведенні настройки не потребує.
При випробуванні схеми, щоб не вичікувати півтори хвилини, необхідно опір R1 знизити до значення 68-100 кОм.
Ви, напевно, звернули увагу, що в схемі немає транзистора, який би включав реле K1. Зроблено це не з економії, а через достатньої надійності виходу 3 (OUT) мікросхеми DD1. Мікросхема NE555 витримує на виході OUT максимальне навантаження до ± 225 мА.
Така схема ідеально підходить для контролю часу роботи вентиляційних приладів. встановлених в санвузлах та інших підсобних приміщеннях. За рахунок її наявності вентилятори включаються тільки за умови присутності в приміщенні протягом тривалого часу. Такий режим значно знижує витрату електричної енергії, і продовжує термін служби вентиляторів за рахунок меншого зносу деталей, що труться.
Як зробити реле із затримкою відключення
Наведену схему, завдяки особливостям NE555, можна легко переробити в таймер затримки відключення. Для цього необхідно поміняти місцями C4 і R2-VD4. В такому випадку K1 замкне навантаження HL1 відразу після включення пристрою. Відключення навантаження відбудеться після того, як напруга на конденсаторі C4 збільшиться до 2/3 від напруги живлення, тобто приблизно до 8 В.
Недоліком такої модифікації є той факт, що після відключення навантаження схема буде залишатися під впливом небезпечної напруги. Усунути такий недолік можна включивши контакт реле в ланцюг подачі живлення на таймер паралельно з кнопкою включення (саме кнопкою, а не вимикачем!).
Схема такого пристрою з урахуванням всіх доопрацювань приведена нижче:
Увага! Для того, щоб небезпечна напруга в дійсності знімалося з схеми контактом реле, необхідно, щоб ФАЗА була підключена саме так, як показано на схемі.
Зверніть увагу, що таймер 555 застосований і описаний на нашому сайті ще і в іншій статті, в якій розглянуто схема реле часу з затримкою вимикання 220В. Наведена там схема надійніша, містить гальванічну розв'язку і дозволяє змінювати інтервал витримки часу за допомогою регулятора.
Вітаю. Хотів би попросити, якщо можна, викласти в статті друковані плати. Буду Вам дуже прізнателен.Спасібо.
А хіба не потрібно ставити баластовий резистор паралельно стабілітрону для зниження його навантаження?
Ні звичайно, це призведе тільки до зростання енергоспоживання схеми і скорочення її ККД.
Зацікавила схема з затримкою відключення. Скажіть, чи можна використовувати геркон замість Кнопки К2 в схемі? Хочу застосувати її для затримки відключення точкових світильників над вхідними дверима квартири. Ланцюг планується замикати і розмикати парою геркон-магніт. Буду вдячний, якщо надішлете друковану плату. Дякуємо.
Геркон застосувати можна, але підберіть його з достатньою напругою, 250-300В AC.
Добрий день.
Підкажіть, я задав час на відключення 3 години (10МОм. 1000мкФ), але через 3 години не відключає, як і через 6 годин. Перевіряв схему з 10МОм, 10мкФ - відключає. Схоже через 10 МОм - Неможливо зарядити телефон конденсатор. Як бути?
Справа в тому, що при таких значеннях опору формула вже не працює. Дана формула не враховує струм витоку конденсатора (Leakage Current) - параметр, який різний у всіх моделей конденсаторів, він тим більше, чим більше ємність. Струм, створюваний резистором 10 МОм близько 1,2 мкА, а струми витоку можуть бути від 0.4мкА до 5000мкА, можливо і більше. Тобто ваш конденсатор просто не заряджається, так як його струм розряду перевищує 1,2 мкА. Ви можете застосувати конденсатор з низьким струмом витоку, або, що простіше - просто зменшувати опір доти, поки конденсатор не почне заряджатися, підібравши таким чином необхідний опір.