Explication de la puce 555 : clignotant LED, buzzer, sirène...

555 : clignotant LED, buzzer, sirène...

Aujourd'hui, une vidéo pour les débutants expliquant une puce oscillatrice 555 et quelques circuits simples avec elle, comme un clignoteur LED et un bipper, voire même un bipper avec deux fréquences et un clignoteur à fréquence variable. Je montrerai les schémas de ces circuits, mais d'abord expliquons ce que font toutes les broches de la puce oscillatrice 555.

Une puce oscillatrice 555 a huit broches et en réalité, elle ressemble à ceci. Il existe différentes versions de nombreux fabricants différents, et ils fabriquent celle-ci depuis plus de 50 ans maintenant. C'est une puce très courante, et pour les débutants en électronique, c'est très souvent la première puce qu'ils apprennent.

Tout d'abord, regardons les broches un et huit. Ce sont les broches de tension d'alimentation. La broche un est la masse connectée à 0 volts, et la broche huit est la tension d'alimentation positive. Elle est généralement de +5 à +15 volts provenant d'une alimentation électrique continue ou d'une batterie.

Ensuite, il a deux sorties, la broche trois et la broche sept. Il s'agit d'une puce logique, pas d'une puce analogique, donc les sorties peuvent être uniquement dans deux états, rien entre les deux. Les sorties sont commutées par des transistors internes, que vous pouvez imaginer comme des interrupteurs pour simplifier. La broche trois peut être commutée soit vers le rail de tension Z, la masse, ou vers le rail d'alimentation positive. Et puis il y a une autre sortie, la broche sept, appelée mystérieusement "discharge", qui agit de manière similaire à celle-ci, mais elle ne commute que vers le rail de tension Zéro ou vers rien. Et elles, bien sûr, se synchronisent. Elles basculent toujours en même temps. Mais celle-ci connectée à la broche sept ne commute que vers la masse, pas vers le positif. Bien sûr, en réalité, cette sortie est un transistor NPN avec un collecteur ouvert, mais ne compliquons pas les choses. Donc ces deux broches sont les sorties. Elles fonctionnent comme des interrupteurs, mais qu'est-ce qui fait basculer ces interrupteurs ? Elles basculent en fonction de ce qui se passe aux entrées.

Le circuit intégré 555 possède deux principales entrées, les broches deux et six, ainsi qu'une entrée supplémentaire, reset. Les sorties peuvent basculer en fonction de ce qui se passe aux entrées. Tout d'abord, examinons cette entrée, la broche deux. Lorsque la tension à cette entrée passe en dessous d'un tiers de la tension d'alimentation, les interrupteurs basculent vers le haut. Cette sortie reçoit la tension d'alimentation, et cette sortie est déconnectée. Maintenant, ils sont essentiellement basculés en position haute ici. Donc maintenant, nous basculons les interrupteurs vers le haut. Et comment les faire basculer vers le bas ? Lorsque la tension à cette entrée, la broche six, dépasse les deux tiers de la tension d'alimentation, ils basculent vers le bas. Donc, ils sont à nouveau dans cette position, les deux sorties connectées au rail de tension Z ou à la masse. Donc, une entrée bascule les sorties vers le haut lorsque la tension devient suffisamment basse, et une autre les bascule vers le bas lorsque la tension devient suffisamment élevée. Et dans la plupart des circuits oscillateurs, ces deux entrées, la broche six et la broche deux, sont connectées entre elles, de sorte qu'elles fonctionnent essentiellement comme une seule entrée qui peut basculer les sorties vers le haut et vers le bas.

Et il y a une autre entrée qui n'est pas souvent utilisée, la broche de réinitialisation. Cela inverse les sorties lorsqu'elle est connectée à 0 volts. Mais dans la plupart des cas, elle n'est pas utilisée. Vous pouvez laisser la broche déconnectée, mais il est préférable de la connecter à l'alimentation positive pour la désactiver complètement. Et bien sûr, les entrées ont une certaine priorité. Si l'entrée de réinitialisation a la plus haute priorité, alors si elle est connectée à 0 volts, elle inverse les sorties et ne tient pas compte des entrées six et deux. Ensuite, l'entrée deux a une priorité inférieure et l'entrée six la plus basse. Par exemple, si vous tirez la broche deux sous 1/3 de la tension d'alimentation et que vous tirez simultanément la broche six au-dessus de 2/3 de la tension d'alimentation, la broche deux a la priorité et les sorties s'inversent. Mais cela ne se produit jamais lorsque ces deux broches sont connectées l'une à l'autre, bien sûr.

Mais maintenant, construisons-en un oscillateur très simple. Les broches ont un effet inverseur, il est donc facile de le transformer en oscillateur. Lorsque cette paire de broches est tirée vers le haut, la sortie devient basse. Et lorsqu'elle est tirée vers le bas, la sortie devient haute. C'est un inverseur, donc il peut former un oscillateur lorsque la sortie revient essentiellement aux entrées. Mais bien sûr, il ne doit pas être connecté directement. Il doit passer par une résistance. Maintenant, avec cette rétroaction, c'est essentiellement un oscillateur, mais il oscillerait extrêmement rapidement. Nous devons donc le ralentir en ajoutant un condensateur. Plus les entrées et la capacité sont lentes, plus la fréquence de l'oscillateur est basse. Et plus la résistance de cette résistance est élevée, plus l'oscillateur est lent ou sa fréquence de sortie est basse. Maintenant, le circuit oscille, mais nous ne pouvons pas le voir car il n'y a pas d'indication.

Alors, connectons quelques LEDs à cela. Il a connecté une paire de LEDs. Celui-ci s'allume lorsque les sorties sont basses. Le courant passe de la ligne d'alimentation positive à travers cette LED jusqu'à cette sortie et vers la ligne de Z volts. Et lorsque cette sortie est haute, le courant passe de la ligne d'alimentation à travers la sortie, cette LED et vers la ligne de Z volts. Ainsi, une LED est toujours allumée et l'autre éteinte. J'ai donné des valeurs aux composants. Ces résistances sont de 560 ohms. Ce n'est pas critique. Cela peut être, par exemple, un kiloohm également. Cette résistance est de 470 KMS et ce condensateur est un condensateur céramique de 1 microfarad. Et le circuit ressemble à ceci. Les LEDs clignotent alternativement. Mais bien sûr, c'est une bonne pratique, comme vous pouvez le voir, de connecter un condensateur aux lignes d'alimentation entre le positif et le négatif comme ceci pour la stabilité du circuit.

Généralement, ce condensateur est de 100 à 1 000 microfarads. Et c'est un condensateur électrolytique qui est polarisé. Et il est négatif pour une borne de z volts. Il est marqué avec cette bande avec un symbole moins qui va vers la première broche de cette puce. Et comment ce circuit fonctionne lorsque la sortie est haute, il se charge essentiellement via cette résistance ce condensateur. Et il se charge jusqu'à ce qu'il atteigne 2/3 de la tension d'alimentation. Ensuite, il bascule et cette sortie est basse. Et via cette résistance, il décharge ce condensateur jusqu'à ce qu'il atteigne 1/3 de la tension d'alimentation. Ensuite, la sortie bascule à nouveau en haute. Et cela se répète. Par exemple, notre tension d'alimentation est de 6 volts de batterie, disons. Donc la tension à ce condensateur et aux entrées ressemble à ceci. Le condensateur A se charge à 2/3 de la tension d'alimentation, et celui-ci se charge à 1/3, et cela se répète continuellement.

La broche de sortie trois fonctionne comme ceci : 6 volts, 0 volts, 6 volts, 0 volts, tandis que les entrées varient entre 2 volts et 4 volts. Mais bien sûr, si la tension d'alimentation était de 12 volts, elle varierait entre 4 volts et 8 volts. Les niveaux de seuil dépendent toujours de la tension d'alimentation, et ces niveaux de seuil sont créés par un diviseur résistif interne dans la puce composé de trois résistances. Il y a une dernière broche mystérieuse, la broche cinq, et celle-ci est en réalité connectée à ce diviseur à cet endroit. Cet endroit est en réalité utilisé comme valeur de seuil pour la broche six, et la tension à cet endroit est utilisée comme tension de seuil pour la broche deux. La broche cinq est très souvent inutilisée, ou elle peut être connectée via un condensateur au rail de tension Z comme une sorte de filtre afin que les valeurs de seuil ne soient pas influencées par le bruit sur le rail d'alimentation.

Ce condensateur est généralement en céramique de 100 nanofarads, ou cette broche peut également être utilisée pour manipuler les valeurs de seuil. Vous pouvez modifier la tension sur cette broche de manière externe pour changer les valeurs de seuil des broches six et deux, ce qui influence la fréquence et le rapport cyclique à la sortie d'un oscillateur. Mais laissons cette broche de côté pour le moment et revenons à notre clignoteur. Essayons de changer sa vitesse en modifiant les valeurs de ces deux composants. Lorsque je remplace la résistance de 470 kilohms par une résistance de 1 mégohm, cela clignote plus lentement. Plus la résistance est élevée, plus c'est lent, plus la fréquence est basse. Maintenant, j'ai une résistance de 82 kilohms, qui est une résistance beaucoup plus faible, donc cela devrait être beaucoup plus rapide. Maintenant, cela clignote assez rapidement. Remplaçons le condensateur de 1 microfarad dans l'oscillateur par un condensateur de 10 microfarads.

Une capacité plus élevée devrait le rendre plus lent à nouveau. Celui-ci est électrolytique, il est polarisé, donc cette broche doit être connectée à la masse négative ou à la tension de 0 volt et à la broche un du circuit intégré. Remplaçons le condensateur, et une capacité plus élevée le fait fonctionner plus lentement. La fréquence est maintenant plus basse. Créons un oscillateur avec une fréquence variable. J'ai ajouté un potentiomètre en série avec la résistance dans l'oscillateur. Ici, vous pouvez voir le potentiomètre dans le circuit, et en tournant le potentiomètre, je peux changer la vitesse. Cela devient de plus en plus rapide, puis encore plus rapide, et ensuite plus lent à nouveau. Voici le schéma de celui-ci. Maintenant, essayons de construire un buzzer. Je vais utiliser ce petit haut-parleur pour cela, et la fréquence doit être beaucoup plus élevée. Pour cela, je vais remplacer le condensateur de 1 microfarad par un condensateur de 100 nanofarads. Une capacité plus faible signifie une fréquence plus élevée, et elle peut être encore plus élevée jusqu'à ce qu'elle soit si rapide que vous ne puissiez même pas la voir.

Donc j'ai ajouté un haut-parleur au circuit, et les haut-parleurs sont connectés à la sortie via un condensateur, pas directement, donc ils ne reçoivent que la tension alternative, pas la tension continue. La fréquence est assez basse, donc ça fait des clics, et quand je l'augmente, ça fait un bourdonnement. Pour augmenter encore la fréquence, remplaçons ce condensateur de 100 nanofarads par un condensateur de 10 nanofarads. Et maintenant... C'est plus élevé et je peux à nouveau le régler. Ça fonctionne bien maintenant. Expérimentons avec la broche cinq. Quand j'étais enfant, mon utilisation préférée était de connecter une LED clignotante dessus. C'est une LED avec un clignoteur intégré. Lorsqu'elle est connectée à une alimentation juste via une résistance, elle clignote toute seule grâce à son circuit de clignotement intégré. Maintenant, essayons de la connecter à la broche cinq. Elle ira de la broche cinq au rail Z volt. Dans les LEDs, la broche la plus longue est la positive, donc la broche la plus longue va à la broche cinq.

Allumons-le et ajoutons la LED. Nous avons une sirène de 2 et elle clignote faiblement. Retirons ces LEDs et maintenant nous avons une sirène de 20. Bien sûr, c'est un schéma et en ajoutant une résistance allant du positif à la broche cinq et la LED, cela la fait clignoter plus intensément et modifie légèrement son comportement. Maintenant, revenons du Beeper au clignoteur afin de pouvoir démontrer comment utiliser la broche 7. Auparavant, nous reliions la résistance de l'oscillateur de la broche 3 à la broche 2, ce qui rend le circuit un peu plus simple et économise une résistance. Mais le retour d'information pour l'oscillateur peut également se faire de la broche sept à la broche 2 et six, et c'est en fait la façon recommandée de le faire. Parce que si la résistance vient de la broche trois, l'oscillateur pourrait être influencé par la charge. Il serait donc peut-être préférable d'utiliser la broche de sortie trois uniquement pour la charge et la broche 7 pour l'oscillateur.

Mais parce que la sortie 7 ne bascule que vers le rail de 0 volt, pas vers le rail positif, elle nécessite une résistance de pull-up supplémentaire. Donc, ceci est la résistance principale de l'oscillateur et ceci est la résistance de pull-up. Lorsque vous souhaitez que le cycle soit de 50% R, ce qui signifie que le temps d'allumage de chaque LED est à peu près égal, vous utilisez une résistance beaucoup plus faible pour la résistance de pull-up et une résistance beaucoup plus élevée pour la résistance de l'oscillateur. Dans cet exemple, j'utilise simplement 10 KMS ici et 400 20 KS ici. Et parce que celui-ci est beaucoup plus élevé que celui-ci, ils clignotent à peu près de la même manière. Mais lorsque celui-ci a une valeur plus élevée, dans cet exemple 470 khms, et celui-ci seulement 82 khms, ils clignotent de manière inégale. La LED verte reste toujours allumée beaucoup plus longtemps que la rouge. Et avec un condensateur de 4,7 microfarads dans l'oscillateur, ce qui le rend plus lent, mais encore une fois, lorsque cette résistance est beaucoup plus faible que celle-ci, les LEDs clignoteront de manière inégale.

Aussi, en ce qui concerne les résistances dans l'oscillateur, il n'est pas recommandé d'utiliser des résistances extrêmement basses ou extrêmement élevées. La plus basse devrait être d'environ 4,7 KS et la plus élevée d'environ 2,2 MGA.

Les résistances très basses surchargent trop la puce, et avec des résistances très élevées, les courants de fuite apparaissent. Et cette recommandation s'applique à la fois aux résistances ici ou à la résistance ici dans les exemples précédents. Maintenant, je suis revenu à ces valeurs, qui font un oscillateur clignotant de manière équivalente car celui-ci est beaucoup plus bas que celui-ci. Maintenant, démontrons la broche 4. Déconnectons-la du positif et connectons-la au rail de tension Z. Lorsque je fais cela, cela arrêtera l'oscillateur. Ensuite, la sortie reste basse, donc la LED rouge est toujours allumée et le courant se comporte ainsi. Et bien sûr, lorsque ces deux résistances sont utilisées dans l'oscillateur, la charge du condensateur se fait via la combinaison série des deux résistances, mais elle se décharge uniquement via cette résistance.

Le condensateur se charge depuis le rail positif à travers les deux résistances comme ceci, et il se décharge à travers cette résistance et dans la broche sept. Maintenant, le schéma est un vrai désordre. Et un autre exemple de circuit avec une diode ajoutée sur cette résistance dans l'oscillateur. Maintenant, ce condensateur se charge uniquement via cette résistance au lieu de la combinaison en série, et il se décharge via cette résistance. Et cela permet aux LED de clignoter de manière inégale. Dans l'autre sens, maintenant le rouge reste allumé plus longtemps. En d'autres termes, le rapport cyclique de l'oscillateur peut maintenant être inférieur à 50% au lieu de dépasser 50%. Maintenant, la forme d'onde est comme ceci. Lorsque le vert est resté allumé plus longtemps, la forme d'onde était comme ceci. Avec la diode, vous pouvez produire n'importe quel rapport cyclique, essentiellement en fonction du rapport de ces résistances. Mais sans la diode, le rapport cyclique est toujours de 50% ou plus.

Et l'oscillateur 555 peut essentiellement produire des ondes carrées pour de nombreuses utilisations différentes, d'une fraction de hertz jusqu'à plusieurs centaines de kilohertz. Il existe également des circuits avec une puce 555 qui ne sont pas oscillants. Par exemple, un circuit bable qui peut basculer entre deux LED ou peut être utilisé pour allumer et éteindre quelque chose à l'aide de boutons poussoirs ou un circuit monostable, essentiellement une minuterie. Mais cette vidéo devient trop longue, donc si cela vous intéresse, vous pouvez en discuter plus en détail dans un autre épisode. C'est tout. Et si vous aimez mes vidéos, veuillez envisager de soutenir cette chaîne sur Patreon en utilisant le bouton de remerciement et en vous abonnant. Et un grand merci à tous ceux d'entre vous qui me soutiennent déjà car cette chaîne ne pourrait pas exister sans vous. Et un circuit bonus.

- Un circuit oscillateur utilisant une puce 555 peut être utilisé pour créer des circuits simples tels qu'un clignoteur LED et un buzzer.

- La puce 555 a huit broches, dont deux sont des broches de tension d'alimentation, deux sont des sorties logiques et deux sont des entrées principales.

- Les sorties de la puce peuvent basculer en fonction des signaux reçus aux entrées, et les résistances et les condensateurs utilisés dans le circuit peuvent ajuster la fréquence et le cycle de travail de l'oscillateur.