Tutoriel sur le timer 555
By Philip Kane
Le lot de didacticiels sur la minuterie 555 comprend :
| Qté. | Description | Numéro de fabrication |
| Standard Timer Single 8-Pin Plastic Dip Tube | NE555P | |
| 400-Planche à pain sans soudure 3.3 « L x 2.1 « W | WBU-301-R | |
| Résistance film carbone. 10kΩ | CF1/4W103JRC | |
| Pile alcaline 9V | ALK 9V 522 | |
| Pile 9V Snap avec fils de 6″ 26AWG | BC6-R | interrupteur à glissière SPDT à 3 broches | SS-12E17 |
| Condensateur radial 0.01µF 2.54mm Bulk | SS-12E17 | |
| Capteur radial 4.7µF 2.5mm Bulk | TAP475K025SCS-VP | |
| Résistance Carbon Film 1.0MΩ 1/4 Watt 5% | CF1/4W105JRC | Résistance Carbon Film 220Ω 1/4 Watt 5% | CF1/4W221JRC |
|
.
10 |
LED Uni-Color Red 660nm 2-Pin T-1¾ Box | UT1871-81-M1-R |
| Résistance. Carbon Film 3kΩ 1/4 Watt 5% | CF1/4W302JRC | Résistance Carbon Film 330kΩ 1/4 Watt 5% | CF1/4W334JRC |
| Condensateur radial 1µF 25 Volt 2.5mm Bulk | TAP105K025SCS-VP |
555 Signaux et brochage (DIP 8 broches)
La figure 1 montre les signaux d’entrée et de sortie du timer 555 tels qu’ils sont disposés autour d’un boîtier double en ligne (DIP) standard de 8 broches.
Pin 2 – Déclenchement (TRI)
Une faible tension (moins de 1/3 de la tension d’alimentation) appliquée momentanément à l’entréeTrigger fait passer la sortie (pin 3) à l’état haut. La sortie restera hautejusqu’à ce qu’une haute tension soit appliquée à l’entrée Threshold (broche 6).
Pin 3 – Sortie (OUT)
À l’état bas de la sortie, la tension sera proche de 0V. A l’état haut de sortie, la tension sera inférieure de1,7V à la tension d’alimentation. Par exemple, si la tension d’alimentation est de 5Vla tension haute de sortie sera de 3,3 volts. La sortie peut être source ou puits jusqu’à 200 mA(le maximum dépend de la tension d’alimentation).
Figure 1 : Signaux et pinout du 555 Pin 4 – Reset (RES)
Une faible tension (inférieure à 0.7V) appliquée à la broche de réinitialisation fera passer la sortie (broche 3) à l’état bas. Cette entrée doit rester connectée à Vcc lorsqu’elle n’est pas utilisée.
Pin 5 – Tension de contrôle (CON)
Vous pouvez contrôler la tension de seuil (pin 6) par l’entrée de contrôle (qui est réglée en interne sur 2/3 de la tension d’alimentation). Vous pouvez la faire varier de 45% à 90% de la tension d’alimentation. Ceci vous permet de varier la longueur de l’impulsion de sortie en mode monostable ou la fréquence de sortie en mode astable. Lorsqu’elle n’est pas utilisée, il est recommandé de connecter cette entrée à la masse du circuit via un condensateur de 0,01uF.
Pin 6 – Seuil (TRE)
En mode astable et monostable, la tension aux bornes du condensateur de temporisation est surveillée par l’entrée Seuil. Lorsque la tension à cette entrée s’élève au-dessus de la valeur seuil, la sortie passe de haute à basse.
Pin 7 – Décharge (DIS)
Lorsque la tension aux bornes du condensateur de temporisation dépasse la valeur seuil. Le condensateur de temporisation est déchargé par cette entrée
Pin 8 – Tension d’alimentation (VCC)
C’est la borne de tension d’alimentation positive. La plage de tension d’alimentation est généralement comprise entre+5V et +15V. L’intervalle de temporisation RC ne variera pas beaucoup sur la plage de tension d’alimentation(environ 0,1%) en mode astable ou monostable.
Circuit monostable
La figure 2 montre le circuit monostable de base du minuteur 555.
Figure 2 : Circuit de base du multivibrateur monostable 555. Si l’on se réfère au diagramme de synchronisation de la figure 3, une impulsion de basse tension appliquée à l’entrée de déclenchement (broche 2) fait passer la tension de sortie à la broche 3 de basse à haute. Les valeurs de R1 et C1 déterminent la durée pendant laquelle la sortie restera élevée.
Figure 3 : Diagramme de temporisation pour 555 en mode monostable. Pendant l’intervalle de temporisation, l’état de l’entrée de déclenchement n’a aucun effet sur la sortie. Cependant, comme indiqué sur la figure 3, si l’entrée de déclenchement est toujours basse à la fin de l’intervalle de temporisation, la sortie restera haute. Veillez à ce que l’impulsion de déclenchement soit plus courte que l’intervalle de temps souhaité. Le circuit de la figure 4 montre une façon d’accomplir ceci électroniquement. Il produit une impulsion basse de courte durée lorsque S1 est fermé. R1 et C1 sont choisis pour produire une impulsion de déclenchement beaucoup plus courte que l’intervalle de temporisation.
Figure 4 : circuit de déclenchement de front. Comme le montre la figure 5, le fait de mettre la broche 4 (Reset) à l’état bas avant la fin de l’intervalle de temporisation arrêtera le minuteur.
Figure 5 : Réinitialisation du minuteur avant la fin de l’intervalle de temporisation. La réinitialisation doit revenir au niveau haut avant qu’un autre intervalle de temporisation puisse être déclenché.
Calcul de l’intervalle de temporisation
Utilisez la formule suivante pour calculer l’intervalle de temporisation d’un circuit monostable :
T = 1,1 * R1 * C1
Où R1 est la résistance en ohms, C1 est la capacité en farads, et T est l’intervalle de temps. Par exemple, si vous utilisez une résistance de 1M ohm avec un condensateur de 1 micro Farad (.000001 F), l’intervalle de temps sera de 1 seconde :
T = 1,1 * 1000000 * 0,000001 = 1,1
Choisir les composants RC pour le fonctionnement du monostable
1.Tout d’abord, choisissez une valeur pour C1.
(La gamme disponible des valeurs de condensateur est petite comparée aux valeurs de résistance. Il est plus facile de trouver une valeur de résistance correspondante pour un condensateur donné).
2.Ensuite, calculez la valeur de R1 qui, en combinaison avec C1, produira l’intervalle de synchronisation souhaité.
1,1 * C1
Évitez d’utiliser des condensateurs électrolytiques. Leur valeur réelle de capacité peut varier de manière significative par rapport à leur valeur nominale. En outre, ils fuient la charge, ce qui peut entraîner des valeurs de synchronisation inexactes. Au lieu de cela, utilisez un condensateur de valeur inférieure et une résistance de valeur supérieure.
Pour les minuteries 555 standard, utilisez des valeurs de résistance de temporisation comprises entre 1K ohms et 1M ohms.
Exemple de circuit monostable
La figure 6 montre un circuit complet de multivibrateur monostable 555 avec un simple déclenchement sur front. La fermeture du commutateur S1 démarre l’intervalle de temporisation de 5 secondes et allume la LED1. A la fin de l’intervalle de temps, la LED1 s’éteint. En fonctionnement normal, l’interrupteur S2 connecte la broche 4 à la tension d’alimentation. Pour arrêter le chronomètre avant la fin de l’intervalle de temps, il faut placer S2 sur la position « Reset » qui connecte la broche 4 à la masse. Avant de commencer un autre intervalle de minuterie, vous devez remettre S2 en position « Timer ».
Figure 6 : Interrupteur de réinitialisation du circuit de minuterie 555 complet. Circuit astable
La figure 7 montre le circuit astable 555 de base.
Figure 7 : circuit multivibrateur astable 555 de base. En mode astable, le condensateur C1 se charge à travers les résistances R1 et R2. Pendant que le condensateur se charge, la sortie est élevée. Lorsque la tension aux bornes de C1 atteint 2/3 de la tension d’alimentation, C1 se décharge à travers la résistance R2 et la sortie devient basse. Lorsque la tension aux bornes de C1 descend en dessous de 1/3 de la tension d’alimentation, C1 reprend sa charge, la sortie redevient haute et le cycle se répète.
Le diagramme de temps de la figure 8 montre la sortie du minuteur 555 en mode astable.
Figure 8 : minuteur 555 en mode astable. Comme le montre la figure 8, la mise à la masse de la broche Reset (4) arrête l’oscillateur et met la sortie à l’état bas. Le retour de la broche Reset à l’état haut redémarre l’oscillateur.
Calcul de la période, de la fréquence et du rapport cycliqueLa figure 9 montre 1 cycle complet d’une onde carrée générée par un circuit 555 astable.
Figure 9 : onde carrée astable un cycle complet. La période (temps pour compléter un cycle) de l’onde carrée est la somme des temps haut (Th) et bas (Tl) de la sortie. C’est-à-dire :
T = Th + Tl
où T est la période, en secondes.
Vous pouvez calculer les temps haut et bas de sortie (en secondes) en utilisant les formules suivantes :
Th = 0,7 * (R1 + R2) * C1
Tl = 0,7 * R2 * C1
ou, en utilisant la formule ci-dessous, vous pouvez calculer la période directement.
T = 0,7 * (R1 + 2*R2) * C1
Pour trouver la fréquence, il suffit de prendre l’inverse de la période ou d’utiliser la formule suivante :
Où f est exprimé en cycles par seconde ou hertz (Hz).
Par exemple, dans le circuit astable de la figure 7, si R1 est de 68K ohms, R2 de 680K ohms et C1 de 1 micro Farad, la fréquence est d’environ 1 Hz :
(68000 + 2 * 680000) * 0,000001
Le rapport cyclique est le pourcentage de temps pendant lequel la sortie est haute pendant un cycle complet. Par exemple, si la sortie est haute pendant Th secondes et basse pendant Tl secondes, alors le rapport cyclique (D) est :
Th + Tl
Cependant, il suffit en réalité de connaître les valeurs de R1 et R2 pour calculer le rapport cyclique.
R1 + 2*R2
C1 se charge par R1 et R2 mais se décharge par R2 seul, donc le rapport cyclique sera supérieur à 50 %. Cependant, vous pouvez obtenir un rapport cyclique très proche de 50 % en choisissant une combinaison de résistances pour la fréquence souhaitée de telle sorte que R1 soit beaucoup plus petit que R2.
Par exemple, si R1 est de 68 0000 ohms et R2 de 680 000 ohms, le rapport cyclique sera d’environ 52 pour cent :
68000 + 2 * 680000
Plus R1 est petit par rapport à R2, plus le rapport cyclique sera proche de 50%.
Pour obtenir un rapport cyclique inférieur à 50% connectez une diode en parallèle avec R2.
Choisir les composants RC pour un fonctionnement Astable
1.Choisissez d’abord C1.
2.Calculez la valeur totale de la combinaison de résistances (R1 + 2*R2) qui produira la fréquence désirée.
f*C1
3.Sélectionnez une valeur pour R1 ou R2 et calculez l’autre valeur.Par exemple, disons que (R1 + 2*R2) = 50K et que vous sélectionnez une résistance de 10K pour R1. Alors R2 doit être une résistance de 20K ohm.
Pour un rapport cyclique proche de 50%, sélectionnez une valeur pour R2 qui est significativement plus élevée que R1. Si R2 est grande par rapport à R1, vous pouvez initialement ignorer R1 dans vos calculs. Par exemple, supposez que la valeur de R2 sera de 10 fois R1. Utilisez cette version modifiée de la formule ci-dessus pour calculer la valeur de R2 :
f*C1
Puis divisez le résultat par 10 ou plus pour trouver la valeur de R1.
Pour les minuteries 555 standard, utilisez des valeurs de résistance de temporisation comprises entre 1K ohms et 1M ohms.
Exemple de circuit instable
La figure 10 montre un oscillateur à ondes carrées 555 avec une fréquence d’environ 2 Hz et un rapport cyclique d’environ 50 pour cent. Lorsque le commutateur SPDT S1 est en position « Start », la sortie alterne entre la LED 1 et la LED 2. Lorsque S1 est en position « Stop », la LED 1 reste allumée et la LED 2 reste éteinte.
Figure 10 : Circuit complet d’oscillateur à ondes carrées 555 avec interrupteur marche/arrêt. Versions à faible puissance
Le 555 standard présente quelques caractéristiques indésirables pour les circuits alimentés par batterie. Il nécessite une tension de fonctionnement minimale de 5V et un courant d’alimentation de repos relativement élevé. Pendant les transitions de sortie, il produit des pics de courant pouvant atteindre 100 mA. En outre, ses exigences en matière de polarisation d’entrée et de courant de seuil imposent une limite à la valeur maximale de la résistance de synchronisation, ce qui limite l’intervalle de temps maximal et la fréquence astable.
Les versions CMOS à faible consommation du timer 555, telles que le 7555, le TLC555 et le CSS555 programmable, ont été développées pour offrir des performances améliorées, notamment dans les applications alimentées par batterie. Elles sont compatibles avec le dispositif standard, ont une plage de tension d’alimentation plus large (par exemple 2V à 16V pour le TLC555) et nécessitent un courant de fonctionnement nettement inférieur. Ils sont également capables de produire des fréquences de sortie plus élevées en mode astable (1-2 MHz selon le dispositif) et des intervalles de temps significativement plus longs en mode monostable.
Ces dispositifs ont une faible capacité de courant de sortie par rapport au 555 standard. Pour les charges supérieures à 10 – 50 mA (selon le dispositif), vous devrez ajouter un circuit d’amplification du courant entre la sortie du 555 et la charge.
Pour plus d’informations
Considérez ceci comme une courte introduction au timer 555. Pour plus d’informations, assurez-vous d’étudier la fiche technique des fabricants pour la pièce spécifique que vous utilisez. Par ailleurs, comme le montre une recherche rapide sur Google, les informations et les projets consacrés à ce circuit intégré ne manquent pas sur le Web. Par exemple, le site Web suivant fournit plus de détails sur les versions standard et CMOS du minuteur 555.Pendant presque deux décennies, Phil Kane a été rédacteur technique dans l’industrie du logiciel et a occasionnellement rédigé des articles pour des magazines de passionnés d’électronique. Il est titulaire d’une licence en technologie du génie électronique avec une mineure en informatique. Phil s’est intéressé toute sa vie aux sciences, à l’électronique et à l’exploration spatiale. Il aime concevoir et construire des gadgets électroniques, et aimerait beaucoup voir au moins un de ces gadgets se rendre un jour sur la lune ou sur Mars.