タイマーICの使い方(NE555P)(発振回路編)

 

タイマーIC(NE555P)

 

 前回の記事ではスイッチONでLEDが一定時間点灯してから消えるタイマー機能を作ってみましたが、今回はタイマーICを使ってひたすらLEDが点滅する発振回路を作ってみました！

 

1. 555タイマーICとは

 このICは1971年には既にアメリカのSignetics社によって販売されていたそうです。

 現在もその安さ・使いやすさ・安定性によって定番のタイマーICとして確固たる地位を築いています

 555は「NE555」がオリジナルですが、現在では各メーカーからCMOS版も含めてセカンドソース品が販売されています。

 

1.1 NE555P

 「NE555P」ICの中身は図1の通りです。

 図1左に2つある3本の同じ値の抵抗で基準となる電圧を作り、2つの三角記号のコンパレータ（比較器）でそれぞれの端子の電圧比較を行い、その結果により出力が「High」または「Low」になります。

 2つのコンパレータの出力が「RS-Flip Flop」に入力し、状態に応じた「1」からの出力で3ピンが±200mA迄の大きな出力と、7ピンではトランジスタを介した充放電が行われます。

図1：「NE555P」ICの中身

※SDSより引用させて頂きました

 

1.2 ICの仕様

 「NE555P」と「LMC555CN」ICの仕様比較表は表1の通りです。

 

表1：NE555PとLMC555CNの仕様

項目	NE555P	LMC555CN
電源電圧(Vcc)	4.5～16V	1.5～15V
自己消費電流(II)	3～6mA(5V時)	0.1～0.25ｍA(5V時)
入力電圧(VI)	Vcc	Vcc±0.3V
出力電流(IO)	±200ｍA	-10～+50ｍA
動作温度(TA)	0～70℃	-40～85℃

 

1.3 ICの外観・端子図・接続例

 「NE555P」は8pinのDIP形状をしたICです。

 このICを用いて発振回路を作る際に、ICの3ピンがHigh・Lowを繰り返す周期(Hz)を最初に決めます。

 決めた周期を元に、図2中の抵抗R1・R2・コンデンサC1の値を計算により求めます。(C2は10nFで計算)

 計算式は以下に示した通りですが、割と計算量が多いので私は「RS Toolbox」と言うiOSアプリで計算しました。

R1(Ω)=(T－(2×ln2)×C1×R2)÷(ln2×C1)

R2(Ω)=(T-ln2×C1×R1)÷(2×ln2×C1)

C1(F)＝T÷(ln2×(R1+2×R2)

T= ln2×(R1+2×R2)×C1

 

 

図2：「NE555P」ICの外観・端子図・接続例

 

2. シミュレート！

 回路内の動作状態が見てみたかったので、iPadのアプリ「iCircuit」を使って図2の回路をシュミレートを行ってみました。

 赤：充電されるコンデンサ

 緑：出力先のLED

 シュミレートの結果、「TRIG」が0Vとなると、出力先の「OUT」が5VとなりLEDが点灯します。

 それと同時にコンデンサの充電が開始されコンデンサがVccの65%の電圧まで充電された事を「THR」が確認すると「OUT」は0VとなりLEDは消灯し、同時に「DIS」でコンデンサに溜まった電力が放電されスタンバイ状態に戻ります。

 以上の流れが1秒周期で繰り返し実行されてました！

図3：回路シュミレート結果

 

3. 回路

 図3でシュミレートした回路をfritzingを使って図4の通りブレッドボード上に配置する回路を描いてみました。

 図4を元に実際に部品をブレッドボード上に配置したものが図5です。

図4：ブレッドボード配線図

図5：実際に作ってみました

 

4. 実験！

 図5の回路に5Vの電源を供給した状態が図6です。

 電源供給と同時にLEDが1秒周期で点滅しはじめました！

図6：無事タイマーICを使ったLチカ回路が完成しました！

 

5. まとめ

 これでラジコンのウインカーを点滅させられます！

 

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