În modul de funcționare ca multivibrator monostabil, circuitul integrat 555 necesită un impuls de declanșare care coboară intrarea de declanșare sub o treime din tensiunea de alimentare. Ieșirea, care în mod normal este în stare joasă, trece apoi în stare înaltă pentru o perioadă determinată de o rețea C-R, lungimea impulsului fiind de aproximativ 1.1 ori produsul C înmulțit cu R în secunde. Dispozitivul este de tip cu nedeclanșare repetată, iar ieșirea rămâne prin urmare în stare înaltă până când impulsul de declanșare încetează, dacă acesta din urmă este mai lung decât impulsul oferit de circuitul de temporizare C-R.
Circuitul este un temporizator care are un interval de la 1 la 100 de secunde și este potrivit pentru utilizare ca temporizator pentru un aparat de mărit fotografii, de exemplu. Este declanșat prin apăsarea comutatorului SW1, astfel încât să genereze un impuls negativ scurt pe măsură ce condensatorul C3 se încarcă prin rezistența R2. Acest lucru face imposibilă prelungirea impulsului de ieșire și producerea unei perioade false de ieșire prin menținerea apăsată a comutatorului SW1. Condensatorul C3 este descărcat rapid prin rezistența R3 atunci când SW1 este eliberat, făcând circuitul de declanșare gata pentru următoarea operațiune. Toleranța componentelor de temporizare RV1, R1 și C2 face imposibilă obținerea unui interval de timp extrem de previzibil, iar acest lucru este remediat prin includerea rezistenței variabile R4.
În mod normal, impulsul de ieșire se termină atunci când sarcina de pe condensatorul de temporizare atinge două treimi din tensiunea de alimentare (acesta este menținut descărcat până când circuitul este declanșat și este descărcat din nou când nivelul de două treimi din tensiunea de alimentare este atins). Rezistența R4 poate fi utilizată pentru a crește sau a reduce tensiunea de prag, astfel încât să extindă sau să scurteze (respectiv) impulsul de ieșire, după cum este necesar pentru a obține intervalul de temporizare adecvat. Impulsul de ieșire de la pinul 3 este utilizat pentru a acționa echipamentul controlat prin intermediul unui releu, iar dioda D1 este pur și simplu o diodă de protecție.
Explicația funcționării schemei electronice
Circuitul este un temporizator monostabil (un releu de timp) bazat pe popularul circuit integrat IC1 de tip 555. În starea inițială de repaus, pinul 3 (ieșirea) este în stare joasă (0V), iar releul RLA este dezactivat. Temporizarea pornește în momentul în care se apasă butonul SW1. În acel moment, condensatorul C3 se încarcă rapid prin R2, trăgând pinul 2 (trigger) pentru o fracțiune de secundă la masă (0V), ceea ce coboară tensiunea sub pragul critic de o treime din alimentarea de 9V. Această diferențiere realizată de C3 și R2 este crucială: chiar dacă utilizatorul ține butonul SW1 apăsat permanent, impulsul aplicat pinului 2 rămâne foarte scurt, prevenind blocarea circuitului în stare pornită.
Odată declanșat, pinul 3 trece în stare înaltă (aproape de 9V), activând releul RLA, iar tranzistorul intern de descărcare legat la pinul 7 se blochează, permițând grupului format din supercondensatorul sau condensatorul de filtrare C2 să înceapă să se încarce lent prin R1 și potențiometrul VR1. Timpul în care releul rămâne cuplat este dat de viteza cu care C2 acumulează energie. Când tensiunea de pe C2, aplicată la pinul 6 (threshold), atinge pragul de două treimi din tensiunea de alimentare, circuitul integrat basculează înapoi în starea de repaus. Pinul 3 revine la 0V, releul RLA se decuplează, iar pinul 7 descarcă instantaneu condensatorul C2 pentru a pregăti circuitul pentru un nou ciclu.
Pentru a compensa abaterile de fabricație ale condensatorului electrolitic C2 și ale rezistențelor, schema folosește un reglaj fin prin R4 (potențiometrul de calibrare) conectat la pinul 5 (control voltage). Modificând tensiunea pe pinul 5, se schimbă direct pragul intern de două treimi, permițând calibrarea precisă a intervalului maxim de 100 de secunde. Dioda D1 conectată în paralel cu bobina releului are rolul esențial de a prelua și disipa curentul invers de autoinducție generat de bobină în momentul decuplării, protejând astfel tranzistorul de ieșire din interiorul IC1 împotriva distrugerii.
Recomandări de componente echivalente moderne
- Circuitul integrat (IC1): Circuitul original folosește versiunea bipolară standard a temporizatorului 555 (NE555, LM555 sau UA555), care funcționează perfect și astăzi. Totuși, o alternativă modernă net superioară este TLC555 sau ICM7555 (variantele CMOS). Acestea consumă un curent extrem de mic în repaus, elimină vârfurile mari de curent la comutare și au curenți de scurgere aproape zero la pinii de intrare, îmbunătățind precizia temporizării pe perioade lungi.
- Condensatorul de temporizare (C2): În schemă este marcat ca fiind cu tantal (Tant) de 100uF la 10V. Condensatorii cu tantal vechi sunt predispuși la scurtcircuit și sunt scumpi. Se recomandă înlocuirea lui cu un condensator electrolitic din aluminiu de tip Low Leakage (cu curenți de scurgere reduși) de 100uF la 16V sau 25V (de exemplu, seria Nichicon KL). Pentru o precizie maximă în timp, se poate folosi chiar un condensator modern cu folie de poliester, deși dimensiunile fizice la 100uF vor fi destul de mari.
- Condensatorul C1: Cel original este de 100uF la 10V pentru filtrarea alimentării. Poate fi înlocuit cu orice condensator electrolitic standard de 100uF la 16V sau 25V.
- Condensatorii ceramici (C3, C4 de pe pinul 5 în aplicații clasice / aici nespecificat): Pentru C3 (47nF), se folosește un condensator ceramic multistrat (MLCC) de 47nF sau un condensator cu film plastic (MKT) la 50V.
- Dioda de protecție (D1): Originalul este 1N4148 (o diodă de semnal rapidă). Deși funcționează pentru relee de dimensiuni mici (sub 100mA), o recomandare modernă mult mai robustă pentru protecția la curentul invers al bobinelor de releu este dioda redresoare standard 1N4007.
- Releul (RLA): Schema indică un releu vechi cu o rezistență a bobinei de 185 Ohmi la 6V. Astăzi se găsesc foarte ușor relee miniaturale moderne cu bobină la 9V (cum ar fi cele din seria Finder 36.11 sau Omron G5V), care se potrivesc direct cu tensiunea bateriei de 9V fără a suprasolicita ieșirea circuitului integrat 555 (care poate asigura un curent de până la 200mA).
- Rezistențele și Potențiometrele (R1-R4, VR1): Rezistențele fixe vor fi înlocuite cu rezistențe cu peliculă metalică de 0.25W, toleranță 1% pentru o mai bună stabilitate termică. Pentru VR1 (1MOhm) și R4 (22k) se recomandă utilizarea unor potențiometre / semireglabili multitură cermet (de tipBourns 3296W), care permit un reglaj extrem de fin și stabil în timp, spre deosebire de cele vechi cu peliculă de carbon care își modificau valoarea la vibrații sau variații de temperatură.
