FORUM

De 555 en de micro’s.

In een recente Elektuur (januari 2011) zijn microcontrollers als vervangers van de roemruchte 555 timer voorgesteld. Hierbij werd dan ook de 555 als achterhaald beschouwd. Nu lijdt het geen twijfel of micro’s kunnen dikwijls meer dan de oude 555 maar dat ze de 555 altijd kunnen vervangen is toch minstens één stap te ver. De 555 wordt nog altijd in forse hoeveelheden verkocht en nog zeer recent is er een nieuwe versie voor extra lage spanning en gering energiegebruik gelanceerd. Een kort vergelijkend warenonderzoek doet meer recht aan de huidige verhoudingen. Hiertoe wordt de 555 met de PICs vergeleken en wel met de PIC12F675. In veel gevallen zal ook de goedkopere PIC12F629 voldoen. Voor de prestaties van Atmel (ATtiny25) op dit gebied raadplege men de genoemde Elektuur.

Even beginnen met de overeenkomsten. Zowel de 555 en de genoemde PICs hebben acht pootjes. Beide hebben een goed ontkoppelde voedingsspanning nodig. Een 100nF condensator over de powerpootjes is meestal voldoende. Beide kunnen ook als monostabiele of astabiele multivibrator ingezet worden. Maar hiermee houden de overeenkomsten wel ongeveer op.

De 555 wordt door verschillende fabrikanten gemaakt. De specificaties van de fabrikanten verschillen nogal in details. Voor CMOS versies zijn de onderlinge verschillen veel groter. De gewone 555 is spotgoedkoop. De PICs worden alleen door Microchip gemaakt en zijn niet duur maar niet zo goedkoop als de 555s.

Een 555 heeft altijd extra onderdelen nodig om te kunnen werken. Minstens een condensator en een weerstand. Een PIC heeft altijd een programma nodig om te kunnen werken.

De NE555 werkt bij spanningen tussen de 4,5V en de 16V, de PICs tussen de 2V en de 5,5V. Nieuwere CMOS versies van de 555 gaan een stuk lager (in elk geval tot 1,5V) maar om PICs bij hogere spanningen te gebruiken moeten voeding en signaalniveaus aangepast worden.

De NE555 trekt een stroom van 3mA tot 15mA afhankelijk van de spreiding en de voedingsspanning. De PICs een stroom van 0,4mA tot 15mA. Behalve spreiding en voedingsspanning is hier vooral de klokfrequentie van belang. Ook hier geldt dat CMOS versies van de 555 veel beter presteren.

De 555 kan aan zijn uitgang een stroom van maximaal 200mA leveren, de PICs 25mA. CMOS versies van de 555 komen tot 100mA.

De nauwkeurigheid van een 555 toepassing hangt vooral af van die de gebruikte weerstand(en) en condensator. Bij een PIC hangt die vooral af van de interne oscillator en komt dan in de buurt van de 1%. Bij toepassing van een kristal is dat beter en afhankelijk van het kristal.

De monostabiele mode.
Fabrikanten van de 555 claimen delay tijden van enige µs tot enige uren. Die uren willen in de praktijk nog wel eens tegenvallen. Er zijn trouwens wel trucs – meestal met extra onderdelen – om die maximum tijd nog te verlengen. Een PIC kan van enige µs tot hele dagen aan.

Een 555 wordt getriggerd door de neergaande flank van een puls. Voor de minimale lengte van die puls wordt vaak 1µs aangehouden, hoewel sommige fabrikanten claimen aan een paar honderd ns genoeg te hebben. De puls moet weg zijn voor de timer afloopt. Voor een PIC zijn veel meer mogelijkheden: Positieve flank of puls, negatieve flank of puls, retriggerable op flank of niveau en er is nog wel meer te verzinnen. De PIC heeft een 1µs puls nodig. Een PIC met een 20MHz kristal heeft aan 200ns genoeg.

De reactietijd van een 555 is niet door alle fabrikanten goed gedefinieerd maar veilig kan aangenomen worden dat hij korter is dan 1µs. Voor een PIC is dat 5µs of meer. Met een 20MHz kristal kan dat tot 1µs teruggebracht worden.

De delay tijd van een 555 kan instelbaar gemaakt worden door de weerstand of een deel daarvan als potmeter uit te voeren. Dit kan als instelpotmeter om de tijd af te kunnen regelen maar ook als gewone potmeter om die tijd continu instelbaar te maken. Voor een PIC is afregelen niet nodig. Een vaste tijd wordt in het programma opgeslagen. Om de tijd continu instelbaar te maken te maken, wordt wel een potmeter gebruikt. Die wordt dan door een A/D converter uitgelezen waarna de gemeten waarde wordt omgezet naar een tijd.

De astabiele mode.
De 555 kan frequenties tot zo’n 500kHz aan, de PICs blijven zonder kristal daar onder. CMOS versies van de 555 komen boven de 3MHz. Een PIC met een 20MHz kristal blijft daar onder.

De frequentie van een 555 kan variabel gemaakt worden door (een deel van) de weerstand als potmeter uit te voeren. Hierbij gelden verder dezelfde mogelijkheden als voor het instellen/afregelen van de delay tijd in monostabiele mode.

In astabiele mode kan ook de duty cycle variabel gemaakt worden. Voor een 555 zijn de mogelijkheden beperkt en vragen om extra weerstanden en om diode(s). Verder beïnvloeden frequentie en duty cycle elkaar. Bij een PIC kan een aparte potmeter voor de duty cycle regeling worden ingezet die onafhankelijk van de frequentie werkt. Een vaste duty cycle van 50% is voor een PIC geen probleem.

Extraatjes vaneen PIC.
Een PIC based multivibrator kan probleemloos van een extra, geïnverteerde uitgang voorzien worden. Als er geen potmeters nodig zijn, kan één PIC ook met twee multivibrators gevuld worden. Ook gevallen waarin na één triggerpuls een aantal acties in een bepaalde volgorde en met al dan niet verschillende tussentijden nodig zijn, kunnen in één PIC.

Conclusie: Een 555 kan vaak - maar lang niet altijd - door een micro vervangen worden. Omgekeerd zijn er met een micro mogelijkheden die met een 555 niet kunnen. Het zal nog wel even duren voor de 555 echt obsolete zal zijn.

petrus bitbyter

Vooral dat laatste is de bedoeling. Het andere is mooi meegenomen

Het was nooit onze bedoeling om te stellen dat iedereen zijn 555's maar uit het raam moet gooien, al moet ik toegeven dat de inleiding vrij 'prikkelend' geschreven is . Stof tot nadenken is het in ieder geval wel . Bedankt voor je bijdrage, Petrus!