Les caracteristiques des composants electroniques : Le Timer 555

1.1.Descriptions
le 555 a été le premier Circuit minuterie oubase de temps ( Timer ) au environ de 1971 de lacompagnie Signetics avec le SE555 / NE555 .Il convenait pour lesbricoleurs ou les professionnels de façon stable, et convivialpour des applications en mono stable et astable. Depuis cepremier dispositif une myriade de nouveaux circuits ont étés développéset présentés dans plusieurs publications professionnels ouamateurs. depuis dix ans certains fabricants ont arrêtés defabriquer ces minuteries à cause de la compétition sur ce marchéou pour d' autres raisons. D' autres entreprises, comme Philipsfabrique toujours ce circuit qui est depuis près de 30 ansencore très populaires et employé dans beaucoup de schémas. C'esttout à fait unique et incroyable dans l' histoire des composantsélectroniques ou les modes et la technologie varient très vite.Bien que de nos jours la version CMOS de ce circuit, comme leMotorola MC1455, est surtout employée, le type standard estencore disponible, cependant il y a eu beaucoup d'améliorationset variations dans le circuit. Mais tous les types sontcompatible entre eux.

Dans ce cours je vous montrerai ce qu' estexactement le 555 et comment l'employer lui-même ou encombinaison avec d' autres dispositifs sans pour autant atteindrel'exigence d'un degré d'ingénierie.
Cette minuterie emploie un labyrinthe detransistors, diodes et résistances et pour cette raison j'emploieraiun diagramme avec des blocs pour simplifier les explications etorganisations internes du 555.
Voici des exemples de références en fonctiondes fabricants :

Les principales caractéristiques de ce composants sont :
Vitesse max des impulsions moins de 2 ms
Base de temps pouvant être de quelques microsecondes à desheures
Fréquence max 2 MHz
Il fonctionne en mode mono stable ou astable
Il fonctionne de 4,5 V à 16 V , compatible TTL ( 5V )
Stabilité en température 0,005 % par °C
Courant de sortie max 200 mA
1.2.Symboles
 1.3.Unités; Formules
Voici le principe interne du 555 :
La valeur de la fréquence d'oscillation en sortie dépend descomposants C1, R1 externe.
Le 555 comporte 2 comparateurs relié à un pontdiviseur permettant de déterminer un seuil haut et un seuil bas, une bascule de type SET/ RESET , un étage de sortie ( 3-Output),et un transistor destiné à décharger le condensateur C1externe ( 7-Discharge ).
La tension de contrôle de tension ( 5-Threshold ) vaut 2/3 deVcc et la tension de seuil inférieur 1/3 Vcc .
La gâchette ( 2-Trigger ) s'utilise pour déclencher lecomparateur bas , en mode mono stable cela actionne la bascule (set)et la sortie du timer passe à 1 ,puis si le signal de contrôleRAZ ( 4-Reset ) passe à 0 la sortie passe aussi à 0.

1.3.1.Enmode mono stable

Le schéma ci dessus représente le câblage en mode monostable ( one-shot ) ; la sortie est à 1 lorsqu'on applique uneimpulsion négative sur la gâchette de courte duré . La duréedu créneau de la sortie est déterminé par R1 et C1 ; latension de sortie est approximativement de 2/3 Vcc .
la constante de temps est :

t = 1,1 x R1x C1

Si la valeur de la résistance est de 1 MegaOhmet la capacité 1uF (micro-Farad). La constante de temps est dansce cas :

t = 1,1 x 1000 000 x 0,000 001 = 1,1 seconde

mais il faut tenir compte de la tolérance descomposants .    
1.3.1.Enmode multivibrateur Astable

Le mode multivibrateur Astable ( free-running )produit des créneaux en continu .La fréquence des créneaux estdéterminé par R1 , R2 et C1 .Dans un premier temps lecondensateur C1 est déchargé. Quant on applique un signal surla gâchette , le condensateur commence à se charger au traversdes résistances R1 et R2 , pendant un laps de temps t1 , durantlequel la sortie est en état haut , et ce , jusqu' à ce que latension en C1 atteigne les 2/3 de l 'alimentation .

Par ailleurs , à partir de l 'état antérieur, C1 commence à se décharger via R2 durant un laps de temps t2jusqu' à ce que la tension de C1 atteigne 1/3 de l' alimentation. Dans cette intervalle , la sortie sera en état bas .
C'est alors que le cycle recommence .

t1 = 0,693 x( R1 + R2 ) x C1

t2 = 0,693 xR2 x C1

La période totale du cycle sera donc :

T = t1 + t2 =0,693 x (R1 + 2XR2) x C1

La fréquence d ' oscillation est l' inverse dela période :

F = 1/T = 1,44/ (R1 + 2XR2) x C1

Dans le montage ci dessous ont place deux diodes pour contrôlerla charge et la décharge du condensateur C1.Ont obtient en réglantP1 et P2 un signal de sortie symétrique t1 = t2 .

1.4.Valeurs
Le 555, dans la figure. 1 le boîtier le plusancien ( il y a 20 ans ) en métal de forme ronde

et figure. 2 le boîtier le plus familier 8-broches,

plus rare 14-broches fig 3 .


BoîtierDIP 8 broches et boîtier SOP version CMS .
La définition des broches :
Broche 1 (Ground):  est la Masse , relié au potentiel négatif de l'alimentation .
Broche 2 (Trigger) : la Gâchetteou déclenchement , en mode mono stable sert à déclencher le départdu signal de sortie ; en mode Astable ont la connecte avec labroche 6 .
Broche 3 (Output) : laSortie ( environ 2/3 de la tension d' alimentation )
Broche 4 (Reset) : Remiseà zéro , en mode mono stable sert à forcer le signal au niveaubas .
Broche 5 (Control voltage): Contrôle du voltage du pont diviseur interne ou modulation ,pas très utile et souvent non connecté ou relié a une capavers la masse .
Broche 6 (Threshold) : Leseuil de déclenchement ou comparateur , en mode mono stable ontla connecte avec la décharge .
Broche 7 (Discharge) : Ladécharge sert à court circuiter le condensateur externe de laminuterie .
Broche 8 (Vcc) :Alimentation + du circuit de 4,5 V à 16 V , la tension d'alimentation n' a que très peut d' influence sur la période dutimer ( 0,1 % par volt ) mais cela influence la tension du signalde sortie ainsi que le courant .
1.5.Variantes
Le 556 est un double 555 dansun boîtier 14 - broches,

le 558 contient quatre 555aussi dans un boitier14 - broches.

1.6. Utilisations

Application mono stable : S1 déclenchele signal de sortie pour allumer la LED pendant un temps déterminépar R1 et C1.

Application mono stable avecRAZ :
Idem mais grâce à S2 ont peutstopper le signal .

Application Astable : La LEDclignote en permanence .

Exemples de sorties :


Exemples d' utilisations :
Touche sensible : Avec une résistance de 10 M sur la gâchette( 2-Trigger ) le déclenchement du timer devient très sensible ,et le simple fait de toucher avec le doigt déclenche l' allumagede la LED pendant un temps déterminé par R1 et C1 .

Avertisseur arrière pourBicyclette : Ont utilisetout simplement le 555 en multivibrateur Astable alimenté par 3ou 4 piles de 1,5V et des LEDS en séries et en parallèle quiclignotent .

Alarme Auto simple : S0 ouvert met en marche l' alarme ,les contacts de portes S1 à S4 sont normalement fermés , poursortir de la voiture vous avez quelques secondes déterminé parR1 , C1 ; ensuite si l' on  ouvre une des portes il a 3secondes R2 , C2 pour actionner S0 avant que le relais ne déclencheune alarme ; une fois le relais déclenché le fait de fermé lesportes n' arrêteront pas l' alarme , seul S0 en position fermécoupe l' alarme .( Le contact S0 peut être un shunt sur uneprise DIN )



2.1.Composition
L'intérieur du 555 , est l'équivalent de 20transistors, 15 résistances, et 2 diodes, dépendant dufabricant.
Le circuit équivalent, dans le diagramme cidessous , fournit les fonctions de contrôle de seuil , déclenchement,comparateurs, bascule, et étage de sortie.