NE555 (Timer, oscillatore)

Il NE555 è un integrato storico, grazie alla sua estrema versatilita' con la quale realizzare qualunque cosa. 

Si può connettere al mondo utilizzando dei sensori, può ricevere diversi tipi di impulso, restituisce segnali in uscita diversi e controllabili e temporizzarne il funzionamento.

L'insieme di tutte queste funzionalita' da vita a idee davvero innumerevoli, dal semplice lampeggio di una lampada, ad un sensore di luce, ad un gioco, ad un innalzatore di tensione, etc... 

Nel mio blog sono presenti molti progetti realizzati con questo integrato!
In fondo alla pagina potrete gustarvi un documentario video in 3D sul NE555! 


Il NE555 è un integrato multivibratore, un dispositivo in grado di generare un segnale di un onda quadra rettangolare, inventato da Hans R. Camenzind nel 1970 e messo in commercio nel 1972, ancora utilizzato tutt'oggi!

Il nome NE555 deriva dal valore delle tre resistenze interne in serie da 5Kohm, che dal principio del parititore di tensione, forniscono i valori di tensione di 1VC, 1/3 di VCC e 2/3 di VCC alle funzioni dell'integrato.


IMG1 PIEDINATURA
  

Si presenta in un package da 8 pin con al suo interno 23 transitor, 2 diodi e 16 resistori che costituitscon le funzionalita' di multivibratore divise in tre tipi:






Bistabile: l'uscita può essere va una volta alta e si mantiene tale e una volta bassa e si mantiene tale, attraverso un impulso o due impulsi per i singoli stati.
Esempio: l'accensione e lo spegnimento con due pulsanti;


Monostabile: l'uscita va alta una volta sola per un tempo stabilito, per poi tornare bassa, comandata da un solo input breve.Esempio: Una luce temporizzata avviata alla pressione di un pulsante;

Astabile: l'uscita va una volta alta e una volta bassa continuamente, per un tempo che stabilisce la durata dell'uscita alta e la durata dell'uscita bassa, senza aver bisogno di un impulso di avvio, ma solo dell'alimentazione.
Esempio: Un segnalatore lampeggiante; 


DESCRIZIONE DEI PIN DEL NE555

1. GND, Massa: Negativo alimentazione;

2. TRIG, Trigger (Avvio): Terminale di Avvio con il quale mandare l'uscita alta (VCC);
 
3. Output (Uscita); Dalla quale prelevare (positivo quando alta) o far assorbire (negativo quando è bassa) una corrente di 200mA massimi;

 
4. Reset (Ripristino): Collegato a VCC l'integrato è pronto per poter ottenere l'uscita alta, se collegato a GND l'uscita' non potra' diventare alta.
Di solito collegato a VCC.
Il Reset non si mette mai direttamente a GND, proprio perchè rende impossibile che l'uscita diventi alta, è come se il NE555 fosse inibito. Il Reset si puo' mettere a GND temporaneamente tramite logiche di funzionamento a seconda di cio' che vogliamo ottenere.
 
5. Cont, Control (Controllo): Terminale dal quale variare/controllare il segnale di Soglia  per ottenere modulazioni di segnale. Normalmente collegato a GND tramite un condensatore da 10nF;


6. Thres, Threshold (Soglia): Terminale di "Stop" con il quale mandare l'uscita bassa (GND)


7. Dish, Discharge (Scarica): Usato per scaricare un eventuale condensatore esterno per realizzare temporizzazioni, oscillazioni;

 
8. Vcc: Positivo alimentazione (4.5 - 18V).



IMG2 DIAGRAMMA A BLOCCHI


GLI ELEMENTI FUNZIONALI DEL MULTIVIBRATORE

N1 Partitore costituito da tre resistori da 5Kohm dal quale prelevare i valori di tensione 1VCC, 1/3 di VCC e 2/3 di VCC;
 
N2 Comparatori per confrontare due livelli di tensione;

N1 Flip/Flop RS che tramite i segnali risultanti dai comparatori, imposta l'uscita alta o bassa;

N1 Una porta  logica NOT dalla quale si preleva l'uscita;

N1 Transistor per scaricare un condensatore esterno; 


FUNZIONAMENTO
 
Come si vede nell'immagine IMG2 qui sopra, i comparatori sono di principale importanza per l'avvio delle funzioni del NE555.

Il comparatore Inferiore accessibile dal pin2 Trigger (Avvio), non appena rileva una tensione inferiore a 1/3 di VCC, restituisce un impulso alto che imposta il flip/flop come Set accendendolo, ottenendo l'uscita alta al pin3; 

Il comparatore Superiore accessibile dal pin6 Threshold (Stop), non appena rileva una tensione maggiore di 2/3 di VCC, restituisce un impulso alto che imposta il flip/flop come Reset spegnendolo, ottenendo l'uscita bassa al pin3. 

Riassumendo 
1. L’Uscita (3) va alta quando l'impulso al Trigger (2) è inferiore a 1/3VCC;
2. L’Uscita (3) va bassa quando l'impulso al Threshold (6) è superiore a 2/3VCC;
3. Discharge (7) va a massa quando l'Uscita (3) va bassa.



REGOLE PER UN CORRETTO FUNZIONAMENTO

1. Tensione di alimentazione 4.5-18V /200mAh massimi in uscita, un carico di oltre questo valore va pilotato con un transistor;

2. Non impartire contemporaneamente gli inputi di Set e di  Reset;
  
3. Il valore dei resistori deve partire da minimo 1Kohm fino a massimo 1Mohm e deve essere sempre espresso in ohm.
 
4. Il valore del condensatore non deve superare i 100uF e deve essere sempre espresso in microfrad (uF)

Esempio1: 1.1*1000(ohm)*100(uF)=110,000 secondi (s), quindi 110 millisecondi (ms);

Esempio2: 1.1.*10000*100(uF)= 1.100,000 secondi (s)= 1.1 secondi.


NE555 BISTABILE


In questa configurazione il NE555 necessita di due input a massa: un input per mandare l'uscita bassa, e un input per mandare l'uscita alta.

Mandando a massa il pin2 Trigger l'uscita va alta e si mantiene grazie al pin6 Threshold (terminale di Stop) collegato a GND.
Su R il flip flop riceve sempre uno stato logico 0, mentre su S il flip/flop ricevendo 1 manda l'uscita Q negata a 0 convertita in 1 dalla porta logia NOT.

Mandando a massa il pin4 Reset l'uscita torna bassa e si mantiene tale poiché il flip/flop viene resettato.



NE555 MONOSTABILE

In questa configurazione il NE555 necessita di un imput al pin2 Trigger per avviarsi.

L'uscita va alta per un tempo stabilito da T=1.1*R*C1, per poi tornare bassa.

Se l'input al pin2 Trigger anziché essere breve, permane quanto il tempo T o piu' a lung, alla rimozione dell'input l'uscita risultera' immediatamente bassa, questo perchè dal momento che si impartisce l'input la temporizzazione inizia.

Installando un diodo con anodo verso i pin 6 o 7 e catodo dopo il resistore R1, la temporizzazione avra' inizio alla rimozione dell'input.    
 


NE555 ASTABILE  

In questa configurazione il NE555 non necessita di input, ma solo dell'alimentazione, infatti funziona ciclicamente alternando l'uscita una volta alta e una volta bassa, restituendo un'onda quadra per un periodo ON nel tempo T1 e per un periodo OFF nel tempo T2.

Calcolo del tempo con l'uscita alta: 0,693*(R1+R2)*C

Calcolo del tempo con l'uscita bassa: 0,693*R2*C

Se vogliamo fornire necessariamente un input per l'avvio, dobbiamo assicurarci che il pin3 Reset sia sempre a GND per tenerlo spento,  mentre sempre a VCC per mantenerlo avviato, utilizzando un ulteriore NE555 in configurazione Bistabile in cascata, oppure con un relay a doppio scambio in configurazione autoritenuta.





DOCUMENTARIO VIDEO IN 3D SUL NE555

Una spettacolare simulazione 3D per comprendere il funzionamento del NE555. Guardatelo assolutamente!


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