La modalità multivibratore astabile del timer 555 IC è anche chiamata modalità di funzionamento libero o autoattivazione. A differenza della modalità Multivibratore monostabile, non ha alcuno stato stabile, ha due stati quasi stabili (ALTO e BASSO). Non è richiesto alcun trigger esterno in modalità Astable, scambia automaticamente i suoi due stati su un intervallo particolare, quindi genera una forma d'onda rettangolare. Questa durata di tempo dell'uscita HIGH e LOW è stata determinata dalle resistenze esterne (R1 e R2) e da un condensatore (C1). La modalità Astable funziona come un circuito oscillatore, in cui l'uscita oscilla a una particolare frequenza e genera impulsi in forma d'onda rettangolare.
Utilizzando il timer IC 555, possiamo generare una durata temporale precisa dell'output ALTO e BASSO, da micro secondi a ore, ecco perché 555 è un circuito integrato molto popolare e versatile. Prima di procedere di seguito, dovresti conoscere l'IC del timer 555 e i suoi PIN, ecco la breve descrizione dei suoi PIN.
Pin 1. Ground: questo pin deve essere collegato a terra.
Pin 2. TRIGGER: il pin trigger viene trascinato dall'ingresso negativo del comparatore due. L'uscita del comparatore inferiore è collegata al pin SET del flip-flop. Un impulso negativo (<Vcc / 3) su questo Pin imposta il Flip flop e l'uscita diventa Alta.
Pin 3. OUTPUT: anche questo pin non ha alcuna funzione speciale. Questo è il pin di uscita a cui è collegato il carico. Può essere utilizzato come sorgente o sink e guidare fino a 200mA di corrente.
Pin 4. Reset: c'è un flip-flop nel chip del timer. Il pin di ripristino è direttamente collegato a MR (Master Reset) del flip-flop. Questo è un pin Low attivo e normalmente collegato a VCC per prevenire un reset accidentale.
Pin 5. Pin di controllo: il pin di controllo è collegato dal pin di ingresso negativo del comparatore uno. L'ampiezza dell'impulso di uscita può essere controllata applicando la tensione a questo pin, indipendentemente dalla rete RC. Normalmente questo pin viene abbassato con un condensatore (0.01uF), per evitare interferenze di rumore indesiderate con il funzionamento.
Pin 6. THRESHOLD: la tensione del pin di soglia determina quando ripristinare il flip-flop nel timer. Il pin di soglia viene prelevato dall'ingresso positivo del comparatore superiore. Se il pin di controllo è aperto, una tensione uguale o superiore a VCC * (2/3) ripristinerà il flip-flop. Quindi l'uscita diventa bassa.
Pin 7. SCARICA: Questo pin è ricavato dal collettore aperto del transistor. Poiché il transistor (su cui è stato preso il pin di scarica, Q1) ha la sua base collegata a Qbar. Ogni volta che l'uscita si abbassa o il flip-flop viene ripristinato, il perno di scarica viene tirato a terra e il condensatore si scarica.
Pin 8. Alimentazione o VCC: è collegato a una tensione positiva (da + 3,6 V a + 15 V).
Funzionamento della modalità multivibratore astabile del timer 555 IC:
- Quando viene inizialmente attivata l'alimentazione, la tensione del pin di attivazione è inferiore a Vcc / 3, il che rende l'uscita del comparatore inferiore ALTA e SET il flip flop e l'uscita del chip 555 è ALTA.
- Questo rende il transistor Q1 OFF, perché Qbar, Q '= 0 viene applicato direttamente alla base del transistor. Poiché il transistor è spento, il condensatore C1 inizia a caricarsi e quando viene caricato a una tensione superiore a Vcc / 3, l'uscita del comparatore inferiore diventa BASSA (anche il comparatore superiore è su BASSO) e l'uscita del flip flop rimane la stessa del precedente (uscita 555 rimane ALTO).
- Ora, quando la carica del condensatore arriva a una tensione superiore a 2 / 3Vcc, la tensione dell'estremità non invertente (Soglia PIN 6) diventa superiore all'estremità invertente del comparatore. Questo rende l'uscita del comparatore superiore ALTA e RESET il flip flop, l'uscita del chip 555 diventa BASSA.
- Non appena l'uscita di 555 ottiene LOW significa Q '= 1, il transistor Q1 diventa ON e mette in corto il condensatore C1 a terra. Quindi il condensatore C1 inizia a scaricarsi a terra attraverso il PIN 7 di scarica e la resistenza R2.
- Quando la tensione del condensatore scende al di sotto dei 2/3 Vcc, l'uscita del comparatore superiore diventa BASSA, ora SR Flip flop rimane nello stato precedente poiché entrambi i comparatori sono BASSI.
- Durante la scarica, quando la tensione del condensatore scende al di sotto di Vcc / 3, questo rende l'uscita del comparatore inferiore ALTA (il comparatore superiore rimane BASSO) e imposta nuovamente il flip flop e l'uscita 555 diventa ALTA.
- Il transistor Q1 si spegne e il condensatore C1 inizia di nuovo a caricarsi.
Questa carica e scarica del condensatore continua e viene generata un'onda di uscita oscillante rettangolare per. Mentre il condensatore si carica, l'uscita di 555 è ALTA e mentre il condensatore si scarica, l'uscita sarà BASSA. Quindi questa è chiamata modalità Astable perché nessuno degli stati è stabile e 555 scambia automaticamente il suo stato da HIGH a LOW e da LOW ad HIGH, quindi è chiamato Free running Multivibrator.
Ora la durata di OUTPUT HIGH e OUTPUT LOW è determinata dai resistori R1 e R2 e dal condensatore C1. Questo può essere calcolato utilizzando le seguenti formule:
Tempo massimo (secondi) T1 = 0,693 * (R1 + R2) * C1
Tempo basso (secondi) T2 = 0,693 * R2 * C1
Periodo di tempo T = Tempo massimo + Tempo minimo = 0,693 * (R1 + 2 * R2) * C1
Frequenza f = 1 / Periodo = 1 / 0,693 * (R1 + 2 * R2) * C1 = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Ciclo di lavoro: il ciclo di lavoro è il rapporto tra il tempo per il quale l'uscita è ALTA e il tempo totale.
% Duty cycle: (Tempo HIGH / Tempo totale) * 100 = (T1 / T) * 100 = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2) * 100
È inoltre possibile utilizzare questo calcolatore 555 con timer astabile per calcolare i valori sopra.
Ecco la dimostrazione pratica della modalità Astable del timer IC 555, dove abbiamo collegato un LED all'uscita del 555 IC. In questo 555 circuito multivibratore astabile, il LED si accenderà e spegnerà automaticamente con una durata particolare. Il tempo di accensione, il tempo di spegnimento, la frequenza ecc. Possono essere calcolati utilizzando le formule sopra.
La figura sopra mostra lo schema circuitale del multivibratore astabile con timer 555. È possibile trovare molti circuiti e applicazioni che utilizzano la modalità astabile in 555 circuiti timer.