Villamosság

555 időzítő: a frekvencia és a kitöltési tényező külön eredmény

Egy kétellenállásos asztabil modellben kiszámoljuk a magas és alacsony szint idejét. Megmutatjuk, miért marad a szokásos modell kitöltése 50 százalék felett.

Dajka Gábor3 perc olvasás

Az 555 időzítő egyszerű asztabil modelljénél a magas és az alacsony kimeneti szint nem feltétlenül ugyanannyi ideig tart. A frekvencia önmagában ezért nem írja le a jelalak időzítését: a magas szint arányára, vagyis a kitöltési tényezőre is szükség lehet.

Az IC-katalógus és 555 kalkulátor számításához a kétellenállásos alapmodellt használjuk. A bemutatás elméleti időzítés, nem bekötési vagy hálózati kivitelezési útmutató. A tényleges alkatrész alkalmazásához a gyártó adatlapjának üzemi és villamos feltételei is szükségesek.

Az alapmodell három eleme

Legyen RA = 10 kΩ, RB = 20 kΩ, a kondenzátor pedig 100 nF. A szokásos modellben a töltési időhöz RA és RB összege, a kisütési időhöz RB tartozik. A két küszöbszint közötti ideális exponenciális változás időszorzója ln(2).

Így a magas szint ideje tH = ln(2) × (RA + RB) × C, az alacsony szinté tL = ln(2) × RB × C. Az ellenállásokat ohmban, a kapacitást faradban behelyettesítve másodpercet kapunk.

Az RA és RB elnevezést a kalkulátor és a vizsgált kapcsolás jelölése szerint egyeztesd. A két mező felcserélése megváltoztathatja az eredményt, még akkor is, ha az ellenállások összege változatlan.

Saját számítási példa

A magas szint ideje ln(2) × 30 000 × 100 × 10⁻⁹ ≈ 2,07944 ms. Az alacsony szint ideje ln(2) × 20 000 × 100 × 10⁻⁹ ≈ 1,38629 ms.

A periódusidő a kettő összege: T ≈ 3,46574 ms. A frekvencia a másodpercben kifejezett periódus reciproka:

f = 1 / 0,00346574 ≈ 288,54 Hz.

A kitöltési tényező a magas kimeneti szint aránya: D = tH / (tH + tL) = 30 / 50 = 60%. A „60%” így egyértelműen a magas szintre vonatkozik. Az alacsony szint aránya ugyanebben a példában 40%.

Miért fontos a kerekítés?

Az adatlapokban gyakran a 0,693 és 1,44 kerekített állandók szerepelnek. Ha a magas és alacsony időt az egyik közelítéssel, a frekvenciát egy másikkal számoljuk, kismértékű eltérés keletkezhet a periódus reciprokához képest.

A példában ugyanazt az ln(2)-alapú modellt használjuk minden időértékhez, és a frekvenciát ezek összegéből képezzük. A következetes számítás megkönnyíti az ellenőrzést, de az alkatrészek fizikai pontosságát ettől nem növeli.

A kerekített képernyőértékekkel végzett visszaszámítás néhány utolsó jegyben eltérhet. Összehasonlításhoz ezért az eredeti bemenetet és a használt képletet is őrizd meg.

A kondenzátor cseréje

Ha a kapacitást 200 nF-ra növeljük, és a két ellenállás változatlan, mindkét szint ideje kétszeres lesz. A frekvencia hozzávetőleg 144,27 Hz-re csökken. A kitöltési tényező továbbra is 60%, mert az időarányból a közös kapacitási szorzó kiesik.

Ez hasznos ellenpróba. Ha ilyen módosítás után a számított kitöltés is megváltozik, először az ellenállásmezőket és a kiválasztott működési módot érdemes ellenőrizni.

Az 50 százalékos határ értelmezése

Pozitív RA és RB mellett a magas idő nagyobb az alacsonynál, ezért ebben az alapmodellben a magas szint kitöltése 50% feletti. A pontosan szimmetrikus vagy 50% alatti jel más feltételeket, illetve más kapcsolási megoldást kívánhat, amit ez a számítás nem modellez.

Az általános „állítható kitöltés” megnevezés ezért nem jelenti, hogy az itt használt képletekkel tetszőleges arány megvalósítható. A modell korlátját az eredmény mellett is meg kell őrizni.

Gyakori kérdések

A 288,54 Hz pontosan ennyit jelent a kész áramkörben?

Ez az ideális számítás eredménye. Tűrések, veszteségek és üzemi körülmények eltérést okozhatnak.

A 60%-os kitöltés a kisütési időre vonatkozik?

Ebben a cikkben a magas kimeneti szint arányát nevezzük kitöltésnek. Az alacsony szint aránya 40%.

Ugyanez a képlet jó monostabil módra?

A monostabil impulzus más működési feladat. Ahhoz a megfelelő mód saját időzítési képletét kell használni.

Módszertani forrás

Texas Instruments – NE555: asztabil működés

További cikkek

Kapcsolódó olvasnivalók

Gyorskereső

Kalkulátorok és útmutatók keresése

↑↓ választásEnter megnyitásEsc bezárás