Con il continuo sviluppo dell'elettronica, i circuiti oscillatori sono stati ampiamente utilizzati in vari strumenti e apparecchiature come circuiti funzionali estremamente utili, per poi trovare applicazione in diversi settori, come quello delle comunicazioni wireless. Oggi parleremo dell'oscillatore 555, utilizzando un circuito di lampeggiamento a LED basato su questo oscillatore.
Che cos’è un oscillatore 555?
In parole povere, un oscillatore 555 è un circuito integrato in grado di generare un segnale a impulsi a una frequenza specifica. Il principio di funzionamento dell’oscillatore 555 è molto semplice ma potente. Al suo interno sono presenti solo 26 transistor e il flip-flop interno è un tipo di circuito digitale.
Struttura interna: per comprendere il principio di funzionamento di un circuito integrato, occorre innanzitutto comprenderne lo schema interno. Lo schema interno dell'oscillatore 555 è illustrato nella figura seguente.
All'interno dell'oscillatore 555 non ci sono molti transistor integrati, solo 26. Il chip A12 X utilizzato nell'iPad Pro integra più di 10 miliardi di transistor, e anche l'A12 dell'iPhone XS ne integra miliardi. Sebbene siano entrambi chip, hanno dimensioni simili. Si può solo dire che la scienza e la tecnologia stanno avanzando a un ritmo incredibile!
Di seguito è riportato uno schema semplificato dell'oscillatore 555; le parti colorate sono modulari e corrispondono ai comparatori e ai flip-flop. Il triangolo giallo e quello rosa rappresentano i due comparatori, mentre il triangolo viola sulla destra è il flip-flop RS.
I resistori verdi sulla sinistra sono tre resistori con un valore di resistenza pari a 5K: è da qui che deriva il nome “oscillatore 555”. Esiste anche un oscillatore con un 556. Qual è la differenza tra il 556 e il 555? Pensi che, oltre ai due resistori da 5K, l’altro sia un resistore da 6K?
Certo che no, l'oscillatore 556 ha un "1" in più rispetto all'oscillatore 555, ma questo "1" non indica il resistore da 1K, bensì i due moduli oscillatori 555 inclusi nel 556. Una denominazione del genere è davvero sconcertante!
La figura seguente è uno schema semplificato dei singoli moduli funzionali all'interno del 555. La definizione di ciascun pin ha effetti diversi.
Pin 1: Polo negativo dell'alimentatore
Pin 8: Alimentazione positiva
Pin 4: Pin di reset, collegare qui il polo positivo
Pin 5: Pin di scarica, collegato al polo negativo tramite il condensatore
Pin 2 e Pin 6: pin di controllo del comparatore. Questi due pin sono collegati tra loro per far sì che il comparatore emetta livelli alti e bassi in base alle diverse tensioni, controllando così il flip-flop.
Pin 7: Utilizzare il metodo di cablaggio fisso per collegare R1 e R2
Pin 3: pin di uscita del segnale a impulsi, che è anche un pin utile per noi
Come controllare il flash a LED con l'oscillatore 555
Il 555 è in grado di erogare oltre 200 milliampere, quindi può pilotare un carico; tuttavia, alcuni generano solo segnali a impulsi con una corrente di pochi milliampere, per cui tali oscillatori 555 non sono in grado di pilotare un carico. Collegare il LED al pin OUT in serie con un resistore da 1K per limitare la corrente.
Sappiamo tutti che il pin OUT dell’oscillatore 555 emette un’onda rettangolare, ma come facciamo a conoscerne la frequenza? È molto semplice. I componenti R1, R2 e C1 collegati al pin superiore consentono di calcolare la frequenza di uscita del pin OUT. La frequenza dell’onda rettangolare è: f = 1,44/(R1 + 2R2) C1
Come mostrato nella figura sopra: R1 = 100K, R2 = 200K, C1 = 10uF
La frequenza di uscita dell'onda rettangolare f = 1,44 / (1000000 4000000) 10UF = 0,288HZ555
0,288 è la frequenza, convertita in periodo: 1 / 0,288 = 3,4 s, il che indica in una certa misura che la luce del LED cambia stato ogni 1,7 s.
Il timer 555 si contraddistingue per il basso costo e l’affidabilità delle prestazioni. È sufficiente collegare alcuni resistori e condensatori esterni per realizzare facilmente circuiti di generazione e conversione di impulsi, quali multivibratori, trigger monostabili e trigger di Schmitt. Viene inoltre spesso utilizzato come timer in un’ampia gamma di strumenti di misura, elettrodomestici, sistemi di misurazione elettronica e controllo automatico. Quanto sopra costituisce l’introduzione e l’utilizzo dell’oscillatore 555. Parole chiave: controller IO di rete
