Các đặc điểm của mạch điện gốc chuẩn thời gian 555 ( IC555).

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lời nói đầu
Mạch tích hợp điện gốc chuẩn thời gian 555 là một mạch tích hợp mà chúng em trình
bày dới đây. Nó là một mạch điện tích hợp trên một chip silic kết hợp đợc cả chức
năng số và tơng tự. IC này đợc sử dụng rât rộng rãi do tính năng ổn định. Nó thờng đ-
ợc dùng trong các thiết bị đo lờng, thiết bị tự động hoá, bộ định giờ, các thiết bị điện
gia dụng, mạch điều khiển điện tử, các bộ dao động tự kích đa hài. Các thiết bị cảnh
báo . . .IC555 làm việc ổn định và có nhiêu tính năng cùng tích họp trên một mạch do
đó tuy ra đời từ lâu song IC555 vẫn còn đợc sử dụng rộng rãi cho đến nay.
Một trong những ứng dụng của IC555 mà chúng em trình bày trong đề tài này là ứng
dụng của nó trong Mạch điện tự động bơm nớc khi bể nớc cạn hay là bể nguồn cạn.
Mạch điện nay có thể sử dụng rộng rãi ở các khu tập thể, chung c, hay tại nhà
riêng . . .
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo . . . . . . . . . đã tạo
điều kiện cho chúng em về đề tài, tài liệu tham khảo, kiến thức cơ bản. Tuy đã rất cố
gắng tìm tòi các tài liệu, tạp chí . . .song đề tài của chúng em vẫn còn nhiều thiếu sót
và khiếm khuyết, chúng em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của thầy để hoàn thiện hơn
đề tài này
1
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Phần lý thuyết
Các đặc điểm của mạch điện gốc chuẩn thời gian 555 ( IC555).
IC 555 là sự kết hợp giữa chức năng số (digital) và chức năng tơng tự (analog).
IC này đợc ứng dụng trong các thiết bị điều khiển điện tử, các máy đo, các thiết bị gia
dụng . . . và nhiều ứng dụng khác.
1 IC có thể tạo thời gian trễ và tạo dao động chính xác.
2 Mạch điện sử dung nguồn điện đơn, phạm vi nguồn điện mạch điện tích hợp kiểu
song cực 555 là 3 15V. Phạm vi nguồn điện tích hợp 555 kiểu CMOS là 2
18V.
3 IC có thể độc lập tạo thành một mạch định giờ, dòng điện ra lớn nhất của nó là
200mA. Vì thế có thể trực tiếp kích động cơ điện nhỏ, loa, rơ le , LED, tần số làm

việc lớn nhất có thể đạt tới 300 kHz
Hình dạng mạch điện gốc chuẩn gốc chuẩn thời gian 555 (IC555)
Chức năng của các chân dẫn và tác dụng nh sau.
1 Chân 1 là đầu nối đất.
2 Chân 2 là đầu kích: nếu kích điện áp ở chân này cao hơn
3
2
Vcc đầu ra sẽ đảm boả
ở mức thấp. Nếu có một mạch xung âm đủ lớn đặt ở chân 2, ở đầu ra chân 3 sẽ lập
thành mức cao, đầu kích vẫn giữ ở mức thấp, đầu ra sẽ giữ ở trạng thái mức cao.
3 Chân 3 là đầu ra. Cách làm viêc đợc thể hiện trong hình vẽ.
2
8
+Ucc
cao
thấp
1
8
đầu ra
1 8
2 7
3 6
4 5
5
D
I
P
7
6
5

4
3
2
1
8
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Đầu ra có hai trạng thái: tháp và cao. Khi đầu ra thấp nh một điện trở thấp tiếp đất (10
) nh hình a và c trong hình trên; khi đầu ra ở mức cao, ở giữa đầu ra chân 3 va điện
áp nguồn Vcc xuất hiện nh một điện trở 10 nh b và d trong hình trên. Nối pụh tải tại
đầu ra có hai hình thức: phụ tải nối giữa chân 3 với điện áp nguồn Vcc, giữa chân 3
với đất.
ở hình a điện áp đa ra ở mức thấp thì phụ tải dẫn thông, dòng điện phụ tải đa vào dây
dẫn ra, gọi là dòng điện hấp thụ. Dòng điện hấp thụ nhỏ hơn 10mA, đầu ra mức thấp
là 5,1V, dòng điện đầu ra khi ở mức cao phụ tải ngắt nh hình b. Còn hình c và d biểu
thị phụ tải nối đất, khi đầu ra ở mức thấp, phụ tải bị ngắt nh hình c, khi đầu ra ở mức
cao đầu ra cung cấp một dòng điện gọi là dòng điện cung cấp, hoặc là có thể nói dòng
điện nguồn không phụ tải nối đất nh hình d. Nói chung mạch điện gốc chuẩn thòi gian
555 có dòng điện hấp thụ lớn nhât và dòng điện cung cấp là 200mA, điện áp cao ở đầu
ra thấp hơn ở nguồn điện Vcc 0,5V.
1 Chân 4 là đầu trở về 0, đặt 0 (phục vị). Nó có thể xoá tín hiệu điều khiển đầu vào,
chân 4 khi không sử dụng đợc nối với Vcc, nếu chân 4 đợc nối đất hoặc làm cho
điện thế của nó giảm nhỏ tới 0,7V, đầu ra chân 3 và đầu phóng điện 7 gắn với điện
3
Phụ tải thông
cao
thấp
1
3
I
+Ucc

đầu ra
a) đầu ra mức thấp
Phụ tải ngắt
3
I = 0
b) đầu ra mức cao
cao
thấp
1
8
Phụ tải ngắt
3 đầu ra
+Ucc
cao
thấp
1
8
Phụ tải thông
3 đầu ra
+Ucc
c) Đầu ra mức thấp d) Đầu ra mức cao
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
thế đất, cũng có nghĩa là đầu ra ở mức thấp. Nếu đầu ra ở mức cao, chân 4 đầu đặt
0, sẽ vẫn nối đất và đầu ra sẽ là điện áp thấp.
2 Chân 5 là đầu điều khiển điện áp. thông thờng giữâ nó với đất nối với một tụ lọc
0,01àF, ngăn các xung trở lại nguồn cung cấp, Đầu điều khiển cũng có thể dùng để
thay đổi điện áp trị số ngỡng và điện àp kích, để có thể điều chế đợc dạng sóng đầu
ra.
3 Chân 6 là đầu trị số ngỡng, dung để đo kiểm tụ điện áp ở bên ngoài. Ví dụ khi IC
555bị kích ở mức cao, đầu trị số ngỡng sẽ quan sát sự tăng điện áp của Vcc, khi đạt

tới 2/3Vcc thì đầu ra sẽ ở mức thấp.
4 Chân 7 là đầu phóng điện: khi đầu ra ở mức thấp, chân 7 là dùng để phóng điện
cho tụ định giờ nối ngoài, khi đầu ra ở mức cao, chân 7 ngắt với mạch nối ngoài,
cho phép điện áp nguồn nạp cho tụ, trị số đo đợc quyết định bởi tụ nối ngoài và tỷ
suất với tụ điện.
5 Chân 8là điện áp nguồn điện dơng. Nó có thể là điện áp bất kỳ từ +3V tới +18V.
Vì thế thờng đợc nối với mạch điện tích hợp logic số và bộ khuyếch đại thuật toán
có liên quan. Căn cứ điện áp nguồn điện sẽ quyết định dòng điện thiên trị của mạch
điện bên trong, nói chung nó cần cung cấp 7mA (nếu Vcc = +15V thì cần 10mA)
công suấy tiêo hao lớn nhất là 600mW.
Nguyên lý làm việc của mạch điện gốc chuẩn thời gian 555.
Kết cấu bên trong của con IC này bao gồm hai bộ so sánh: một bộ trigơ R-S,
một chuyển mạch transistor cùng với 3 điện trở 5k tạo thành bộ phát sinh điện áp
gốc chuẩn (hình vẽ). Nguồn điện Vcc thông qua mạch điện gốc chuẩn thòi gian 555
bởi 3 điện trở phân áp bên trong mạch điện tích hợp làm cho hai bộ so sánh bên trong
mạch điện tạo thành bộ kích, mức điện áp kích trên là 2/3Vcc, kích dới là 1/3Vcc. Rõ
ràng đầu điều khiển chân 5 nối với bên ngoài điện áp Vc có thể làm thay đổi mức điện
áp kích trên và dới.
Hình vẽ.
4
+Ucc
Reset
UoDIS
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Nguyên lý làm việc của mạch điện tích hợp gốc chuẩn thời gian 555.
Bộ so sánh do bộ khuyếch đại thuật toán tạo thành, tơng tự trong hình vẽ.
Bộ so sánh có hai đầu vào Va và Vb, đợc phân biệt với điện áp đầu vào Vi và điện áp
gốc chuẩn Vf, nó có một đầu ra Vo. Tác dụng chính là thực hiện việc so sánh giữa
điện áp đầu vào và điện áp gốc chuẩn Vf, kết quả so sánh ở mức logic 1 (mức cao)
hoặc 0 (mức cao) mà không hiển thị trị số điện áp cụ thể. Bộ so sánh có hai cách

nối.
Cách nối thứ nhất: điện áp đầu vào Vi nối giữa Va với đất, điện áp gốc chuẩn
Vf nối giữa Vb với đất.
Hình vẽ 1.4a
Khi Vi>Vf đầu ra ở mức cao (trị số lôgic là 1).
Khi Vi<Vf đầu ra ở mức thấp (trị số lôgic ở mức 0).
Nghĩa là đầu vào Vi ở mức cao thì đầu ra Vo cũng ở mức cao, đầu vào vi ở mức thấp
thì đầu ra Vo cũng ở mức thấp, tức là đâu vào và đầu vào và đầu ra là nh nhau.
5
-
+
A1
-
+
A2
1
2
5k
5k
5k
TH
Uc
TR
3
6
5
2
4
R
S

R
Q
Q
7
1
Kết cấu bên trong
GND
-
+
A
Ub
Ua
Ui
Uf
Uo
Uo
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Cách nối thứ hai là: lấy Vi nối giữa Vb và đất, điệan áp gốc chuẩn Vf nối giữa
Va và đất.
Hình 1.4b
Khi Vi>Vf, đầu ra ở mức thấp (trị số lôgic là 0)
Khi Vi<Vf đầu ra ở mức cao (trị số lôgic là 1)
Cách nối này là đầu ào Vi ở mức cao, đầu ra Vo ở mức thấp tức là đầu vào và đầu ra là
ngợc nhau.
Gọi Va là đầu đồng pha (+), Vb là đầu đảo pha (-) ở đầu vào của bộ so sánh.
Bộ phân áp: do 3 điện trở 5k nối nối tiếp với sai số cực nhỏ tạo thành, tác
dụng của nó là cung cấp nguồn điện áp gốc chuẩn Vf cho hai bộ so sánh. Do đầu trên
của nó nối vói nguồn Vcc, đầu dới nối đất, cho nên điện áp gốc chuẩn của bộ so sánh
trên
V

11
=
3
2
Vcc
còn điện áp gốc chuẩn của bộ so sánh dới.
V
12
=
3
1
Vcc
Trong mạch điện gốc chuẩn thời gian 555, điện áp V
11
đợc gọi là trị số ngỡng, điện áp
V
12
là mức điện kích.
Bộ trigơ R-S: nó là bộ phận chính của mạch điện gốc chuẩn thơi gian 555, do
hai cổng Và Không kết hợp tạo thành, đầu vào
R
,
S
của nó yêu cầu dùng kích bởi
mức thấp. Chức năng logic của nó là:
(1)
R
= 0,
S
=1 thì bất chấp trạng thái ban đầu của trigơ nh thế nào đầu a Q

đều bị đặt ở 0 (mức thấp)
6
+
-
A
Ua
Ub
Ui
Uf
Uo
Uo
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
(2)
R
= 1,
S
=0 thì đầu ra Q của bộ trigơ sẽ đặt ở 1 (mức cao).
(3)
R
= 1,
S
=1, trạng thái nguyên thuỷ của trigơ không thay đổi, tức là đâu ra
Q giữ nguyên trạng thái.
ở hình trên ta thấy đầu ra của bộ so sánh A1 nối đầu vào cổng Và Không 1, R, đầu ra
bộ so sánh A2 nối vào đầu vào S của cổng Và Không 2. Do bộ trigơ R-S tạo thành bởi
hai cổng Và Không, phải dùng tín hiệu cực tính âm để kích. Vì thế đặt tín hiệu kích
vào chân 6 đầu đảo pha A1 của bộ so sánh, chỉ khi nào có điện thế cao bằng 2/3Vcc
điện thế của chân 5 đầu đồng pha, bộ trigơ R-S mới lật, còm đặt vào tín hiệu kích ở
chân 2 đầu đồng pha A2 của bộ so sánh, khi nào điện thế thấp hơn điện thế của
1/3Vcc ở đầu đảo pha A2, trigơ R-S mới lật. Bộ trigơ R-S gồm có đầu

MR
bằng 0, chỉ
cần đầu
MR
đặt vào một mức thấp, bất kể trạng thái nguyên thuỷ của trigơ là gì, cũng
không lệ thuộc vào transistor đa tín hiệu nào vào, trigơ cũng lập tức bị đặt về không.
Cho nên đầu
MR
cũng đợc gọi là đầu phục vị chung. Khi đang sử dụng
MR
nên nối
với mức cao.
Đầu ra: để IC làm việc tốt, đầu ra Vo lấy ra từ đầu
Q
của bộ trigơ R-S qua bộ
đảo pha khuyếch đại, nâng cao áp cho phụ tải IC, có thể trực tiếp kích các rơle nhỏ .
Chuyển mạch phóng điện: IC trong khi sử dụng, có liên quan tới việc nạp
phóng điện. Ví dụ: ứng dụng IC 555 dùng làm mạch định giờ, thông thờng ở đầu vào,
đầu TH của bộ so sánh trên nối cới một mạch điện phóng nạp RC bên ngoài, nguồn
điện làm việc thông qua điện trở R nạp điện vào tụ C, khi tụ C có điện áp nặp tăng tới
trị số ngỡng, trạng thái đầu ra bộ so sánh phát sinh sự biến đổi, làm cho đầu ra của bộ
trigơ R-S từ mức cao lật thnhà mức thấp, sự biến đổi mức điện đầu rađó là tín hiệu
phân biệt định giờ, thời gian định giờ đợc quyết định bằng hằng số thời gian của mạch
RC nạp điện. Để làm cho mạch diện định giờ có thể sử dụng lập lại, sau khi ohàn thiện
một lần phân biệt, cần phải đặt tụ điện C có điện tích cần phải phóng hết, để chuẩn bị
cho lần phân biệt sau. Vì thé trong IC 555thiết kế một chuyển mạch bằng bóng 3 cực
tinh thể, cực gốc của bóng nối với đầu
Q
của bộ trigơ R-S. Cực góp nối vào đầu
phóng điện (DIS), cực phát nối đất. Khi đầu ra của IC 555 ở mức thấp (Q = 0,

Q
=1)
bóng ba cực cực gốc sẽ là mức cao, bóng ba cực bão hoà dẫn thông, làm cho đầu
7
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
phóng điện nối đất loại trừ sụt áp ở bóng. Khi dầu ra ở mức cao (
Q
=0), bóng ba cực
ngắt, tơng đơng với đầu phóng điện (DIS) hở mạch, cho nên bóng ba cực có tác dụng
chuyển mạch, cung cấp cho tụ C một đờng thông phóng điện xuống đát.
Bộ tự động điều khiển mực nớc.
ỉ1 Ưng dụng của mạch điện.
Mạch điện này dùng để điều khiển bơm nớc cho các bể chứa nớc tự động, khi
nớc đầy sẽ ngng cấp nớc.
Trong trờng hợp giếng hoặc nguồn nớc cạn thì cũng tự động ngừng cấp nớc.
ỉ2 Nguyên lý mạch điện.
Mạch điện có cấu tạo nh hình vẽ. Sau khi đã nghiên cứu cấu tạo của IC555, sau đây là
nguyên lý của mạch điện trong bộ tự động điều khiển mực nớc.
Trong đó:
- A, B, C là các điện cực đầu dò mực nớc ở trong bể nớc.
- D, Elà các điện cực đầu dò mực nớc của giếng nớc, hoặc bể chứa nớc để
bơm.
- J1 là Rơle nhỏ dùng để điều khiển (JQX-4).
- M là động cơ điện máy bom nớc.
- J2 là bộ tiếp xúc máy xoay chiều.
Khi mức nớc ở trên tháp nớc đạt tới điện cực A, giữa điện cực A, B dẫn điện, IC555
đầu chân kích 2, điện thế chân 6 dầu trị số ngỡng tăng lên trên 8V, đầu ra chân 3 của
IC555 sẽ đa ra mức thấp, rơle J1 tiếp điểm thờng đóng, J1-1 sẽ nhả, ngắt nguồn điện
của bộ tiếp xúc AC, động cơ M mất điện ngng việc bơm nớc lên tháp nớc. Khi mức n-
ớc của tháp nớc lên điện cực A, giữa điện cực B, C sẽ dẫn thông, điện thế cực A sụt

xuống 6V, vẫn duy trì trạng thái tức là ngừng cấp nớc.
Khi mức nớc trong bể trong bể thấp hơn điện cực B, giữa điện cực B và C sẽ có một trở
kháng cao, chân 2 đầu kích của IC555 có điện thế gần tới 0. Nếu lúc đó, mức nớc
trong bể chứa nằm ở trên điện cực D, giữa điện cực D và E sẽ dẫn điện, điện thế chân
4 phục vị của IC555 nằm ở trên 1V, thì chân 3 đầu ra của IC555sẽ ở mức cao, rơle J1
nhả. Tiếp điểm thờng sẽ đơc đóng, bộ tiếp xúc AC J2sẽ phóng điện và hút thông
8