Электроника для начинающих (2-е издание)

Подайте питание – и ничего не произойдет. Таймер ждет, чтобы вы его запустили. Подготовьте его, установив движок подстроечного потенциометра номиналом 500 кОм в среднее положение.

Теперь поверните движок подстроечного потенциометра 20 кОм против часовой стрелки до упора и нажмите кнопку А. Если по-прежнему ничего не произошло, поверните движок потенциометра 20 кОм по часовой стрелке до упора и попробуйте снова. Одно из этих действий должно вызвать вспышку светодиода, в зависимости от того как вы подключили потенциометр. Если ничего не происходит, значит, в вашей схеме есть ошибка.

Взгляните на схему. Вы видите, что контакт 2 таймера (запускающий) подключен через резистор с номиналом 10 кОм к положительной шине источника питания. Но к запускающему выводу также подключена кнопка, соединенная с движком подстроечного потенциометра. Если последний повернут так, что его движок соединен непосредственно с отрицательной шиной источника питания, то кнопка способна «перебороть» резистор 10 кОм и подать низкое напряжение на контакт 2. Так запускается таймер.

Если движок подстроечного потенциометра 20 кОм полностью повернут в обратном направлении, то кнопка А будет подавать на контакт 2 положительное напряжение, а поскольку на этом выводе уже есть положительное напряжение от резистора 10 кОм, то подача дополнительного положительного напряжения через кнопку А не играет роли.

Рис. 4.12. Макет установки для исследования таймера

Выводы:

• Положительное напряжение на запускающем входе игнорируется микросхемой.

• Снижение напряжения на запускающем входе запускает микросхему.

Но какова требуемая величина положительного напряжения, и какое снижение напряжения окажется достаточным, чтобы послужить запускающим фактором? Давайте выясним.

Рис. 4.13. Номиналы компонентов установки для исследования таймера

Возьмите мультиметр, настройте его на измерение постоянного напряжения и следите за напряжением между контактом 2 и отрицательной шиной, устанавливая подстроечный потенциометр 20 кОм в различные положения и нажимая кнопку А. Держу пари, что когда вы нажимаете кнопку, чтобы подать напряжение ниже 3 В на контакт 2, таймер будет включать светодиод. Если же напряжение остается выше 3 В, то я сомневаюсь, что будет происходить что-либо.

Выводы:

• Таймер запускается напряжением, которое составляет треть напряжения питания (или меньше).

• Светодиод продолжит гореть после того, как вы отпустите кнопку.

• Вы можете удерживать кнопку нажатой в течение любого интервала времени, который меньше, чем время цикла таймера, но светодиод всегда будет испускать импульс той же длительности.

Рис. 4.14. Соединения внутри макетной платы для исследования таймера

Рис. 4.15. Отклик таймера 555 на различную длительность сигнала и напряжение на запускающем выводе

На рис. 4.15 проиллюстрировано функционирование таймера 555. Эта микросхема способна преобразовать неидеальный входной сигнал в строго определенный выходной импульс почти прямоугольной формы. Он не мгновенно включается и выключается, но все же это происходит достаточно быстро, чтобы считать процесс перехода практически мгновенным.

Теперь попробуйте запустить таймер, регулируя положение движка подстроечного потенциометра 500 кОм. Вы обнаружите, что так можно настроить длительность импульса.

Вывод:

• Сопротивление между контактом 7 и положительной шиной источника питания (в сочетании с конденсатором, подключенным к выводу 6) определяет длительность выходного импульса таймера.

Проведем еще один эксперимент. Установите подстроечный потенциометр 500 кОм так, чтобы длительность импульса была достаточно большой. Нажмите кнопку А, а затем быстро нажмите кнопку В, которая оборвет импульс до его завершения. Удерживайте кнопку В нажатой, и попытайтесь снова запустить таймер кнопкой А – ничего не произойдет.

Наконец, отпустите кнопку В, нажмите и продолжайте удерживать кнопку А в нажатом положении. В результате импульс на выходе таймера будет продолжаться до тех пор, пока вы не отпустите кнопку А.

Что касается резисторов по 10 кОм, подключенных к контактам 2 и 4, – они называются подтягивающими (или нагрузочными) резисторами, потому что они поддерживают положительный потенциал на выводе. Непосредственное подключение к отрицательной шине будет подавлять нагрузочный резистор.

При работе с микросхемами очень важно иметь представление о нагрузочном резисторе, потому что вы никогда не должны оставлять вход неподключенным. Неподключенный контакт станет плавающим и может вызвать проблемы, поскольку он способен улавливать электромагнитные наводки, и мы не будем знать, какое на нем в данный момент напряжение.

А существуют ли стягивающие резисторы? Конечно. Но для таймера 555 необходимы именно подтягивающие резисторы, поскольку в исходном состоянии на контактах 2 или 4 должен присутствовать положительный потенциал, а активным является напряжение низкого уровня.

Итоги: