Corso di Elettronica di base. Il funzionamento di 555 1/2

funzionamento di 555

Nella precedente puntata abbiamo presentato il progetto di un generatore di segnali realizzato con uno dei più diffusi integrati temporizzatori: il 555. Questo volta analizziamo in maniera più approfondita il funzionamento di questo integrato e presentiamo il progetto di un temporizzatore realizzato con questo chip. Per meglio comprendere il funzionamento del 555, osserviamo attentamente lo schema elettrico interno.

L’uscita del dispositivo fa capo al pin 3 (output) mentre al pin 7 (discharge) fa capo un transistor (Q14) che risulta in conduzione quando l’uscita è attiva, ovvero quando l’uscita presenta un livello logico alto. In caso contrario Q14 è interdetto. Lo stadio di uscita è controllato da un flip-flop che, a sua volta, viene settato dall’ingresso di trigger (piedino 2). L’impulso da applicare all’ingresso di trigger per poter settare il flip-flop deve avere un’ampiezza inferiore ad 1/3 Vcc.

555_schema_elettrico_interno

Per resettare il flip-flop è possibile agire sul pin 4 (reset) oppure sul pin 6 (threshold). Nel primo caso bisogna scollegare il piedino 4 dalla linea positiva di alimentazione, nel secondo è necessario applicare all’ingresso di threshold una tensione uguale o superiore a 2/3 Vcc.

Infatti il threshold (soglia) è collegato ad un comparatore di tensione interno che utilizza un potenziale di riferimento pari a 2/3 Vcc. Questa tensione è disponibile anche all’esterno, precisamente sul terminale n. 5 (control voltage); questa uscita va solitamente collegata a massa tramite un condensatore esterno di filtro. La massa fa capo al pin 1 mentre il positivo di alimentazione va collegato al pin 8.

Descritto così lo schema interno, diamo ora un’occhiata al circuito di principio del monostabile. In questa configurazione il threshold (pin 6) è connesso al discharge (pin 7) e tra questo punto e la massa è presente un condensatore (C) mentre verso il positivo è montata una resistenza (Ra). A riposo l’uscita (pin3) presenta un livello logico basso ed il transistor che controlla l’uscita 7 è in conduzione.

555_configurazione_monostabile

Il condensatore risulta perciò cortocircuitato a massa e non può caricarsi in alcun modo. Immaginiamo ora di collegare a massa l’ingresso di trigger (pin 2) o di applicare a questa linea un potenziale uguale o inferiore a 1/3 Vcc. Questa variazione, anche se di breve durata, provoca la commutazione del flip-flop interno e la conseguente attivazione dell’uscita (che passa da un livello logico basso ad un livello alto); inoltre l’uscita 7 non risulta più a massa ed il condensatore può iniziare a caricarsi tramite la resistenza Ra.

schema_elettrico_timer_da_1-60secondi

L’incremento della tensione ai capi del condensatore è di tipo esponenziale; la tensione sale a poco a poco e viene “monitorata” in continuazione dalla linea di threshold che fa capo al pin 6. Quando la tensione raggiunge un potenziale pari a 2/3 Vcc, il comparatore si attiva resettando il flip-flop interno. Immediatamente l’uscita torna a 0 ed il transistor che controlla l’uscita 7 entra in conduzione scaricando il condensatore. Il circuito si predispone quindi per un nuovo ciclo di lavoro. Il monostabile risulta attivo dal momento in cui il condensatore inizia a caricarsi sino a quando la tensione non raggiunge i 2/3 Vcc. La formula che consente di determinare tale periodo è molto semplice:

t = 1,1 RaC

dove Ra e C rappresentano i valori dei componenti utilizzati. Semplice no? Passiamo ora dalla teoria alla pratica ed osserviamo lo schema elettrico del temporizzatore da noi messo a punto. Come nel circuito teorico, i pin 6 e 7 sono connessi ad un condensatore da 220 µF (C4) collegato verso massa mentre verso il positivo sono presenti una resistenza fissa da 4,7 Kohm (R4) ed un potenziometro da 220 Kohm (R6). La resistenza complessiva in serie al condensatore presenta pertanto un valore compreso tra 5 e 225 Kohm circa, a seconda della posizione del cursore del potenziometro.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

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