Met de voortdurende ontwikkeling van de elektronica worden oscillatorschakelingen op grote schaal toegepast in diverse instrumenten en apparatuur als uiterst nuttige functionele schakelingen, en hebben ze vervolgens hun intrede gedaan in verschillende sectoren, zoals draadloze communicatie. Vandaag gaan we het hebben over de 555-oscillator aan de hand van een LED-flitsschakeling met een 555-oscillator.
Wat is een 555-oscillator?
Simpel gezegd is een 555-oscillator een geïntegreerde schakeling die een pulssignaal met een bepaalde frequentie kan genereren. Het werkingsprincipe van de 555-oscillator is heel eenvoudig maar krachtig. Er zitten slechts 26 transistors in, en de interne flip-flop is een soort digitale schakeling.
Interne opbouw: Om het werkingsprincipe van een geïntegreerde schakeling te begrijpen, moeten we eerst het interne schema ervan begrijpen. Het interne schema van de 555-oscillator is weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Er zitten niet veel geïntegreerde transistors in de 555-oscillator, slechts 26. De A12 X-chip die in de iPad Pro wordt gebruikt, bevat meer dan 10 miljard transistors, en zelfs de A12 van de iPhone XS bevat ook miljarden transistors. Hoewel het allebei chips zijn, zijn ze qua grootte vergelijkbaar. Je kunt alleen maar zeggen dat de wetenschap en technologie razendsnel vooruitgaan!
Hieronder staat een vereenvoudigd schema van de 555-oscillator; de gekleurde onderdelen zijn modulair en komen overeen met de comparatoren en flip-flops. De gele driehoek en de roze driehoek zijn de twee comparatoren, en de paarse driehoek aan de rechterkant is de RS-flip-flop.
De groene weerstanden aan de linkerkant zijn drie weerstanden met een weerstandswaarde van 5K; daar komt de naam ‘555-oscillator’ vandaan. Er bestaat ook een oscillator met een 556. Wat is het verschil tussen de 556 en de 555? Denk je dat, naast de twee weerstanden van 5K, de derde een weerstand van 6K is?
Natuurlijk niet, de 556-oscillator heeft er 1 meer dan de 555-oscillator, maar die 1 staat niet voor de weerstand van 1K, maar voor de twee 555-oscillatormodules die in de 556 zijn opgenomen. Zo’n naamgeving is inderdaad verwarrend!
De onderstaande afbeelding is een vereenvoudigd schema van de afzonderlijke functionele modules in de 555. Elke pinconfiguratie heeft verschillende effecten.
Pen 1: Minpool van de voeding
Pen 8: Pluspool van de voeding
Pen 4: Reset-pen, sluit hier de pluspool aan
Pen 5: Ontladingspen, via de condensator verbonden met de minpool
Pen 2 en pen 6: Besturingspennen voor de comparator. Deze twee pennen zijn met elkaar verbonden om de comparator aan te sturen, zodat deze afhankelijk van verschillende spanningen hoge en lage niveaus afgeeft, waarmee vervolgens de flip-flop wordt aangestuurd.
Pen 7: Sluit R1 en R2 aan volgens de vaste bedradingsmethode
Pen 3: Uitgangspen voor pulssignalen, die ook voor ons van nut is
Hoe je een LED-flitser kunt aansturen met een 555-oscillator
De 555 kan meer dan 200 milliampère leveren, dus hij kan een belasting aansturen, maar sommige geven alleen pulssignalen af met een stroomsterkte van slechts enkele milliampère, waardoor die 555-oscillatoren geen belasting kunnen aansturen. Sluit de LED in serie aan op de OUT-pin, samen met een weerstand van 1K, om de stroom te beperken.
We weten allemaal dat de OUT-pin van de 555-oscillator een rechthoekige golf afgeeft, maar hoe kunnen we de frequentie daarvan bepalen? Dat is heel eenvoudig. Met R1, R2 en C1 op de bovenste pin kun je de uitgangsfrequentie van de OUT-pin berekenen. De frequentie van de rechthoekige golf is: f = 1,44/(R1 + 2R2) C1
Zoals te zien is op de afbeelding hierboven: R1 = 100K, R2 = 200K, C1 = 10uF
De uitgangsfrequentie van de rechthoekgolf f = 1,44 / (1000000 4000000) 10UF = 0,288 Hz 555
0,288 is de frequentie, omgerekend naar periode: 1 / 0,288 = 3,4 s, wat tot op zekere hoogte aangeeft dat het LED-lampje elke 1,7 s van toestand verandert.
De 555-timer wordt gekenmerkt door lage kosten en betrouwbare prestaties. Er hoeven slechts enkele externe weerstanden en condensatoren te worden aangesloten om eenvoudig pulsgeneratie- en conversieschakelingen te realiseren, zoals multivibrators, monostabiele triggers en Schmitt-triggers. De 555 wordt ook vaak gebruikt als timer in een breed scala aan meetapparatuur, huishoudelijke apparaten, elektronische meetapparatuur en automatische regelingen. Hierboven volgt een inleiding en toelichting op het gebruik van de 555-oscillator. Trefwoorden: netwerk-IO-controller
