NOBのArduino日記!

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趣味は車・バイク・自転車・ラジコン・電子工作です。

タイマーICの使い方(LMC555CN)(PWM編)

タイマーIC(LMC555CN)
 
 ついでにCMOS版の「LMC555CN」も有りましたので試しにこのICを使ってPWM回路に組み込んでみました

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 LMC555
 「LMC555CN」ICの中身は図1の通りです。
 図1右にある3本の抵抗は同じ値で基準となる電圧を作ります。
 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「Q」からの出力で3ピンが-10~+50mA迄の出力と、7ピンではFETを介した充放電が行われます。
 図1:「LMC555CN」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
 「LMC555CN」は8pinのDIP形状をしたICです。
 このICを用いてPWM回路を作るにあたり秋月電子さんの「PWM(スイッチング方式)DCモーター速度可変キット取説」を参考にさせて頂きました有難う御座います
 こちらの回路を元に図2の通りシミュレート回路を描きました。
図2:「NE555P」ICを使ったPWM出力回路図

2. シミュレート!

 iPadアプリ「iCircuit」を使って、図2の回路をシミュレートしてみました!
 条件は5Vを供給した状態で100kΩの可変抵抗を5、50、95%と3つの開度にした際に出力されるPWMのDuty比をシミュレートで測定しました。
 
 :整流用ダイオードその1(1N4148)
 整流用ダイオードその2(1N4148)
 :出力先のLED
 
2.1 可変抵抗の開度5%
iCircuitによるシミュレートの結果、可変抵抗の開度を5%にすると、出力されるPWMのDuty比は11.3%でした。
イメージ 1
図3:D比 11.3%のPWMを出力!
 
2.2 可変抵抗の開度50%
iCircuitによるシミュレートの結果、可変抵抗の開度を50%にすると、出力されるPWMのDuty比は52.4%でした。
イメージ 2
図4:D比 52.4%PWMを出力!
 
2.3 可変抵抗の開度95%
iCircuitによるシミュレートの結果、可変抵抗の開度を95%にすると、出力されるPWMのDuty比は94.2%でした。
イメージ 3
図5:D比 94.2%PWMを出力!

2.4 LTspiceで再確認
  iCircuitによる開度5%のシミュレート結果がDuty比11.3%と、どうにも腑に落ちなかったのでLTspiceで図6の通り再確認してみました。
 確認の結果は図7の通り、可変抵抗の開度を5%にすると、出力されるPWMのDuty比は6.15%と良い感じに成りました。
イメージ 6
図6:LTspiceⅩⅦで確認!
 
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図7:可変抵抗の開度別 PWMのDuty比測定結果

3. 実験!

 「NE555P」から「LMC555CN」に差し替えて実際にPWM出力実験をしてみました!

3.1 回路図
 実際の回路で図2シュミレート通りに動くか確認する為、fritzingを使ってブレッドボード上に配置する回路を図8の通り描き、これを元に図9の通り実際に配置してみました。
イメージ 1
図8:ブレッドボード配線図
 
イメージ 2
図9:実際に作った回路
 
3.2 点灯!
 図9回路に5Vの電源を供給した状態が図10です。
 100kΩの青い可変抵抗を反時計回りにまわすと、回した量に比例してLEDがどんどん明るく成りました!
 オシロスコープでLEDに掛かる電圧を測定してみた結果が図11(右側)です。
 可変抵抗の開度を0~100%変化させた時のPWM出力Duty比は1~100%と、図11左の「NE555P」は99.8%だったので今回使ったCMOS版「LMC555CN」の方がいい感じでした!
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図10:無事PWMコントローラーが完成しました!

 イメージ 4
図11:LEDに掛かる電圧(左:NE555P、右:LMC555CN)
 

4. まとめ

 99.8%と100%の違いが目に見えて分かるのか怪しいですが、旧式の「NE555P」より、CMOS版の「LMC555CN」の方がより開度に比例してリニアにLEDが明るくなった気がします
 
イメージ 1 イメージ 3
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