Den største lille chip: En introduktion til den alsidige 555 timer - 💡 Fix My Ideas

Den største lille chip: En introduktion til den alsidige 555 timer

Den største lille chip: En introduktion til den alsidige 555 timer


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Tilbage i 1970, da knap halvt dusin virksomhedsplanter havde slået rod i den frugtbare jord i Silicon Valley, købte et firma ved navn Signetics en ide fra en ingeniør ved navn Hans Camenzind. Det var ikke et gennembrudskoncept, kun 23 transistorer og en masse modstande, der ville fungere som en programmerbar timer. Timeren ville være alsidige, stabile og enkle, men disse dyder palede i sammenligning med dets primære salgsargument. Ved hjælp af den nye teknologi i integrerede kredsløb kunne Signetics reproducere det hele på en siliciumchip.

Dette medførte noget håndarbejde. Camenzind tilbragte uger ved at bruge et klapbord og en specielt monteret X-Acto kniv til at skrive sit kredsløb i et stort plastikark. Signetik reducerede derefter dette billede fotografisk, ætsede det i små wafers og indlejrede hver wafer i et halvt tommer rektangel af sort plastik med produktnummeret trykt på toppen. Således blev 555 timeren født.

Det viste sig at være den mest succesfulde chip i historien, både i antallet af solgte enheder (titusindvis og tæller) og dens levetid (uændret i næsten 40 år). 555 er blevet brugt overalt fra legetøj til rumfartøjer. Det kan få lys til at blinke, aktivere alarmsystemer, sæt mellemrum mellem bip og lav bip selv. I dag kan du købe en enkelt chip online for omkring 25 cent.

Til introduktionsprojektet beskrevet nedenfor kan du bruge 555CN, Fairchild LM555CN eller KA555, Texas Instruments NE555P eller STMicroelectronics NE555N. Mærket gør ingen forskel. Hver fabrikant tilbyder en gratis metaloxid halvleder-version (CMOS), en dobbelt version og en overflademonteret version ud over den gammeldags chip, der står på otte metalben med en afstand på 1/10 "fra hinanden. Af forskellige årsager bør du bruge den gamle version.

Først vil jeg vise, hvordan 555 kan gøre en LED-blitz til og fra. Så tilpasser jeg det til at generere en musikalsk tone, og til sidst vil jeg kæde tre 555'er sammen for at oprette en gadget, du kan bruge til at indføre en tidsbegrænsning i ikke-videospil som brikker eller Scrabble. Ved afslutningen af ​​et forudindstillet interval, vil timeren lave en støn lyd for at fortælle en tåget konkurrent, at hans tid er op og hans tur er overstået.

Linjalen i baggrunden er kalibreret i sekstende af en tomme.

Vend en 555 Chip til en Noisemaker

Figur 1 viser en 555 chip set ovenfra med sine pin identificeret. Det cirkulære mærke stemplet i sin krop støder op til Pin 1. Figur 2 viser et grundlæggende lys-blinkende kredsløb ved hjælp af den astable tilstand på 555, hvilket betyder, at udgangen på Pin 3 flipper frem og tilbage mellem positiv og negativ så længe som Strømmen er tændt. Cyklustiden bestemmes af en kondensator og to modstande. En kondensator har elektrisk lagerkapacitet (dermed dets navn), mens modstande reducerer strømmen af ​​elektricitet. Hvis du sætter en modstand i rækkefølge med en kondensator, sænker modstanden ladning og udladningstider for kondensatoren og giver dermed en enkel måde at bruge elektricitet til at måle tid på.

Når du lukker kontakten S1 i kredsløbet, strømmer strømmen gennem R1 og R2 og begynder gradvist at lade kondensator C1. IC1 (555 timer) overvåger denne proces. Når C1 erhverver 2/3 af den positive spænding, der driver kredsløbet, vender 555 sin output på pin 3 fra positiv til negativ og tvinger C1 til at aflade sig selv gennem R2. Når afgiften på C1 formindsker fra 2/3 til 1/3, flipper chipet tilbage til dets oprindelige tilstand, nulstiller dets output fra negativt til positivt og gentager cyklussen.

Ved hjælp af en 0,1 mikrofarad (μF) kondensator til C1, en 120 kilohm (kΩ) modstand for R1 og en 1 megohm (MΩ) modstand for R2 blinker LED'en omkring 5 gange hvert sekund. (De øvrige komponenter i kredsløbet har ingen effekt på timingen: R3 beskytter LED'en mod for stor strøm, mens C2 beskytter 555 timeren mod tilfældig elektronisk støj.)

Sådan ser LED-flaskekredsløbet i figur 2 ud, ved hjælp af komponenter, der er tilsluttet et brødbræt.

Antag at du bruger en 1 μF kondensator i stedet for 0,1 μF kondensatoren som C1. Nu varer hver cyklus 10 gange så lang tid. Omvendt, hvis du bruger en 0,01 μF kondensator til C1, er cyklusserne 1/10 så lange. Du kan også ændre timingen ved at justere modstandsværdierne. Værdien af ​​R1 + R2 påvirker "on" -cyklusen, mens R2 alene bestemmer "off" -cyklusen.

Med høj modstand og en lille kondensator, vil 555 cykle meget hurtigt - hurtigt nok til sine pulser til at gøre musikalske lyde gennem en højttaler. Figur 3 viser en modificeret version af kredsløbet. LED'en og dens seriemodstand er udskiftet med en anden modstand, kondensator C3 og L1, en 1 "RadioShack miniature højttaler. (Bemærk: Du kan ikke køre en højttaler i fuld størrelse med en 555 timer, medmindre du tilføjer en forstærker.) Sørg for at opdatere værdierne R1, R2 og C1, som er blevet ændret for at gøre 555-kørslen hurtigere. Nu, når du tilslutter strøm, skal du høre en lavtliggende drone.

Tilføj en anden 555 for at udløse Noisemaker for et fast interval

Vi har en noisemaker; nu skal vi udløse det for et fast interval. Dette kan gøres med en anden 555 kablet i monostabil tilstand, hvilket betyder at den kun udsender en puls. Figur 4 viser det tilføjet til kredsløbet. S2 er en trykknap, selvom du kan improvisere bare ved at røre 2 ledninger sammen. Når dette sker, udsender IC2 en enkelt puls, der varer ca. 1 sekund. Dette lyser D2, en LED, for at give visuel bekræftelse. Pulsen går også igennem D1, en signaldiode og aktiverer IC1, hvilket giver en lyd som før, bortset fra at C4 forlænger det og får det til at falde i frekvens, hvilket skaber en stønnseffekt.

Sørg for, at denne version af kredsløbet virker, inden du fortsætter.

Tilføj en tredje 555 til tiden for ventetiden

Vi har en noisemaker, der kan udløses for et fast interval nu skal vi måle et tidsinterval, før lyden opstår. En tredje 555 timer kan pålægge denne ventetid, hvis vi justerer den med højere værdi modstande og en større kondensator.

I figur 5 oplades C7 gennem Pl, et potentiometer (variabel modstand). Du kan "tune" P1 for at justere venteperioden og øge værdien af ​​C7 for at gøre intervallet endnu længere. Ved afslutningen af ​​intervallet går udgangen på Pin 3 negativ. Dette forbinder med IC2 udløserstiften og fortæller at den udsender sin korte puls, som fortæller IC1 at lave sin lyd.

Den virkelige version af kredsløbet i figur 5. Den øverste chip måler et tidsinterval (ved hjælp af en fast modstand, der er blevet erstattet af potentiometer P1). Den røde LED blinker samtidig med at der genereres en lyd via en 1 "højttaler (til venstre for chippen).

Bemærk, at S2 er blevet flyttet, så den styrer IC3. Når du bruger kredsløbet til at indføre en tidsbegrænsning under et spil, skal du trykke på S2 i begyndelsen af ​​hver persons tur.

Så kredsløbet vil ikke gøre sin uhøflige støj, hvis en spiller bevæger sig inden for den tilladte tid, der er blevet tilføjet en nulstillingsknap, S3. Du rammer denne knap, når en spiller gør et træk. "NC" ved siden af ​​det fortæller dig, at det er en normalt lukket knap. Du har stadig brug for strømafbryderen, S1, for at afbryde strømforsyningen, når gadgeten ikke er i brug.

Hvad er næste?

Du kan erstatte andre komponenter i stedet for timing modstande for at gøre 555 opføre sig på interessante måder. I figur 3 kan du, hvis du bruger en termistor eller en fotoresistor i stedet for R2, styre lydfrekvensen med varme eller lys. En fotoresistor og 555 i monostabil tilstand kan fungere som bevægelsesdetektor. Søg makezine.com for "555" eller tjek Doctronics for endnu flere projekt ideer.

Hans Camenzind havde aldrig forestillet sig, at hans timer ville blive sådan en universel hjælpeprogram. Han mener nu, at det interne design af 555 ikke er særlig elegant og burde have fået en makeover årtier siden. Elegance i design kan være en stor ting for ingeniører, men for slutbrugere er brugen sædvanligvis vigtigere. 555 er enkel, præcis og robust og tolererer en bred vifte af strømforsyninger og kan ikke kun køre lysdioder og højttalere, men også relæer og endda små motorer.

For 25 cent er det mere end nok.



Du Kan Være Interesseret

Math mandag: Prime Garderobe

Math mandag: Prime Garderobe


Flashback: Needlepoint Purse

Flashback: Needlepoint Purse


Forrudevisker Motor Mods

Forrudevisker Motor Mods


Tekstværktøj: Otte fantastiske ingeniørhistorier

Tekstværktøj: Otte fantastiske ingeniørhistorier