Giới thiệu về Ic timer 555 và chức năng của nó.

Ic timer  555 là 1 trong những Ic phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất mọi thời đại .Ic này được thiết kế bởi Hans Camenzind vào năm 1971 và nó có thể được tìm thấy nhiều trong các thiết bị điện tử từ những thiết bị đồ chơi trẻ em và đồ dùng nhà bếp cho đến cả tàu vũ trụ .Nó là mạch tích hợp ổn định cao có thể tạo ra độ trễ ổn định cao và dao động .Vậy nó hoạt động như thế nào  và có cấu tạo chân ra làm sao hôm nay bachkhoadientu.com chúng tôi sẽ giúp bạn đọc hiểu hơn về  nó nhé.

Vi mạch NE555 dùng để tạo trì hoãn ( định thời -Delay time ) và tạo xung vuông (dao động ) với độ ổn định và chính xác cao .

Khi hoạt  động định thời gian trì hoãn từ us đến hàng giờ được chỉnh bằng một tụ điện trở và một tụ điện bên ngoài Ic.

Khi hoạt động tạo xung tần số và hệ số độ rộng xung (duty cycle) được chỉnh  bằng hai điện trở và một tụ điện bên ngoài Ic.

Sơ đồ cấu tạo chân Ic 555

Chức năng của các chân trong Ic 555

Chân 1 (ground) là chân nối mass để tạo dòng điện ,nếu không nối mass thì ic sẽ không làm việc theo ý muốn .

Chân 2 (Trigger) Đây là chân so sánh với mức áp chuẩn là 1/3 Vcc .Nếu chân này lớn hơn 1/3Vcc thì sẽ cho ra tín hiệu S = 0 và nếu nhỏ hơn 1/3Vcc thì sẽ cho ra là S = 1.

Chân 3 (Output) : Chân tín hiệu ra ở dạng xung vuông 

Chân 4 (Reset) Chân này tích cực ở mức thấp khi nối lên dương nguồn thì Ic hoạt động bình thường còn khi ở mức thấp thì nó sẽ xóa về 0.

Chân 5 ( Control Voltage) Chân này là chân điều chỉnh điện áp ,chân này chỉ dùng để điều chỉnh độ rộng của Ic 555 nếu nó làm nhiệm vụ điều chế độ rộng của xung còn nếu làm việc ở mạch dao động hoặc trì hoãn thì chân này có thể bỏ hở hoặc mắc thêm 1 con tụ để chống nhiễu.

Chân 6 ( Threshold) Chân so sánh mức áp chuẩn 2/3 Vcc.Nếu chân này lớn 2/3Vcc thì sẽ cho ra tín hiệu S = 1 và nhỏ hơn thì sẽ cho ra S = 0.

Chân 7 (Discharge) Chân có chức năng để xả tụ khi nó làm việc ở chế độ dao động và trì hoãn .

Chân 8 (Vcc) Đây là chân cấp nguồn nuôi.Bất kì một Ic nào muốn làm việc thì phải có nguồn nuôi cấp cho nó. Ic 555 cũng vậy nó được cấp nguồn trong khoảng từ 5V đến 15V.

Để hiểu rõ hơn về Ic 555 ta sẽ xem xét cấu trúc bên trong của nó .

Sơ đồ cấu tạo bên trong Ic 555

Ic 555 gồm 25 bóng bán dẫn ,2 diode và 15 điện trở ,có thể mô tả nó thông qua sơ đồ khối gồm 2 bộ so sánh, 1 Flip flop,một bộ chia điện áp và một bóng bán dẫn và đầu ra như hình 2.

sơ đồ khối cấu trúc của Ic 555

Bộ chia điện áp gồm ba điện trở 5k giống hệt nhau ,tạo ra 2 điện áp tham chiếu là 1/3 và 2/3 điện áp được cũng cấp có thể dao động từ 5V đến 15V

Tiếp theo là hai bộ so sánh ,ở đây nó dùng Ic thuật toán để tạo mạch so sánh.Bộ so sánh là một phần tử mạch so sánh hai điện áp đầu vào dương (không đảo) và đầu vào âm ( đảo) của nó.Nếu điện áp đầu vào tại cực dương cao hơn điện áp đầu vào tại cực âm thì bộ so sánh sẽ cho tín hiệu ra là 1 .Ngược lại,nếu điện áp tại cực âm cao hơn điện áp tại cực dương thì bộ so sánh sẽ xuất tín hiệu ra là 0 .

Ta thấy đầu - của Opam 1 được nối với mức áp tham chiếu là 2/3Vcc còn đầu + đươc nối với chân 6 và đầu + của Opam 2 được nối với mức áp tham chiếu là 1/3Vcc còn đầu - được nối với chân 2 .Vì vậy sử dụng ba chân Trigger,Threshold và control chúng ta có thể kiểm soát đầu ra của hai bộ so sánh sau đó được nạp vào đầu vào R và S của flip flop.Flip-Flop sẽ xuất ra 1 khi R = 0 và S =1 ,và ngược lại nó sẽ xuất 0 khi R = 1 và S = 0 còn khi R = 0 và S = 0 thì flip flop giữ nguyên trạng thái truoc đó của nó.Ngoài ra Flip Flop có thể được đặt lại về 0 thông qua chân Reset.

 Ứng dụng của Ic 555 

Ở đây tôi chỉ lấy một ví dụ điển hình của Ic Timer 555 đó là tạo dao động

Tạo dạo động xung vuông 

   Chúng ta chỉ cần hai điện trở và 1 tụ điện .Các chân Trigger và Threshold được kết nối với nhau không cần xung kích hoạt bên ngoài .Ban đầu nguồn điện áp sẽ bắt đầu nạo cho tụ qua điện trở R1,R2.Trong khi nạp bộ so sánh sẽ xuất ra 1 vì điện áp tại chân Trigger vẫn thấp hơn 1/3Vcc .Điều đó nghĩa là Q-bar (Q đảo) là 0 và Transistor ngắt.Tại thời điểm này đầu ra của Ic 555 ở mức cao

Khi điện áp trên tụ lớn hơn 1/3Vcc ,bộ so sánh Trigger sẽ xuất ra 0 nhưng tại thời điểm này sẽ không thực hiện bất kì thay đổi nào cả vì cả đầu vào R và S của flip flop là 0.vì vậy điện áp trên tụ tiếp tục tăng và khi nó lớn hơn 2/3Vcc ,bộ so sánh ở chân 6 sẽ xuất ra 1 đến đầu vào R  của flip flop.Khi đó Q= 0 và Q-bar =1 dẫn đến transistor dẫn và khi đó tụ C bắt đầu xả thông qua R2 qua transistor xuống mass.Tại thời điểm này đầu ra của Ic 555 là thấp 

Trong khi xả, đirjn áp trên tụ bắt đầu giảm và bộ so sánh ngay ở chân 6 lập tức bằng 0 và sẽ không thực hiện bất kì thay đổi nào vì bây giờ cả đầu vào R và S của flip flop là 0. Nhưng khi điện áp trên tụ giàm xuống và nhỏ hơn 1/3Vcc bộ so sánh ở chân 2 sẽ xuất 1.Điều này sẽ làm Q = 1 và Q-bar =0 nên transistor sẽ ngắt và khi đó tụ sẽ bắt đầu được nạp lại.Vì vậy các quá trình nạp và xả giữa 2/3Vcc và 1/3Vcc sẽ tiếp tục lặp đi lặp lại do đó tạo ra 1 sóng vuông trên đầu ra của Ic 555.

Chúng ta có thể tính toán thời gian đầu ra là cao hay thấp bằng cách sử dụng các công thức .Thời gian cao phụ thuộc vào sức đề kháng của R1 và R2 và tụ điện C.Mặt khác thời gian thấp chỉ phụ thuộc vào

điện trở R2 và điện dung cuta tụ điện.Nếu chúng ta tính tổng thời gian cao và thấp ta sẽ nhận được 1 chu kì.và khi đó ta sẽ tính được tần số .

   Nếu chúng ta thực hiện một số sửa đổi cho mạch này ví dụ thay đổi điện trở R2 với một biến trở ,chúng ta ngay lập tức có thể kiểm soát tần số và chu kì nhiệm vụ của sóng vuông.Tuy nhiên ,nhiều hơn về điều này trong bài viết tiếp theo của tôi ,nơi chúng ta sẽ thực hiện 1 bộ điều khiển tốc độ động cơ DC PWM bằng cách sử dụng Ic 555.

Vậy là tôi đã trình bày những điều cơ bản về Ic timer 555.Tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn này và học được điều gì đó mới mẻ.Hãy hỏi bất kỳ câu hỏi nào trong phần bình luận dưới.

Nguồn : Howtomechatronics.com.

Tác giả : NVL.