Timer 555

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Timers

TemporizadoresTimers

Electrnica Analgica28-06-2013Por : Lus Timteon

Electrnica Analgica: Timers

1Bom dia

Antes de ser introduzido o temporizador integrado 555, em 1971, a maioria dos circuitos temporizadores eram constitudos com semicondutores discretos e integrados com produtos finais de certa complexidade. O advento do 555, transformou essa situao, fazendo com que o mesmo tipo de circuito possa agora ser conseguido custa de meia dzia de componentes de baixo preo, apresentado caractersticas de elevado nvel de preciso e robustez. Hoje em dia os temporizadores integrados apresentam-se com aplicaes que vo dos nanossegundos, a intervalos de tempo da ordem de dias, semanas e mesmo meses...TemporizadoresIntroduo

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2

8V+

Apresentamos em seguida um esquema bloco de um temporizador. (One Shot)

Trigger InputC t*Rt*Threshold control CircuitOutputS1 formado por 4 Componentes:

Mais Entrada de Disparo (Trigger). e uma sada (Output).Quando accionado por um impulso negativo, dar uma impulso na sada com um certo tempo que depender de Ct e Rt.

CtVoltageTrigger Input

Output

0V+0VV+

T

V+Temporizador: 555Introduo Resistncia de temporizao Rt.Condensador de temporizao Ct.Comutador S1.Circuito de controle (Threshold).

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3

Reset

InternalRef.GroundDischargeTriggerThreshold

624715K5K5KQ14Q23

Timer555OutputOutput3 Dois comparadores.O divisor de tenso constitudo por R7, R8, e R9, que do com ref 2/3 V+ para o comparador superior e 1/3 de V+ para o comparador inferior. Um Flip-Flop. Um divisor de tenso resistivo. Um andar de sada. V+ (Terminal 8)- Tenso positiva de alimentao que pode variar entre +5 e 15 Volts.Control Voltage (Terminal 5)- Tenso de acesso directo ao divisor de tenso R7 - R8 (2/3 de V+), de modo a referenciar o nvel de cada comparador.Esta possibilidade permite utilizar o timer como V.C.O. Quando esta tenso no utilizada, este terminal (5),deve estar ligado massa atravs de um condensador de 0,01uF, aumentando a imunidade ao rudo, evitando erros e oscilaes.

LowerCompar.

UpperCompar.ControlFlip-Flop+V8ControlVoltage5R7R8R9Temporizador: 555Constituio - Pinos

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4

Reset (Terminal 4)- Funo prioritria, leva a sada a zero, independentemente das outras entradas, quando lhe aplicado um potencial baixo, permitindo o inicio de novo ciclo. Trigger (Terminal 2)- uma das entradas do comparador de 1/3 de V+ e usada para mudar o estado do Flip-Flop de control e provoca alterao da sada. Threshold (Terminal 6)- uma das entradas do comparador de 2/3 de V+ e usada para mudar o estado do Flip-Flop. Dando alterao da sada. NOTA: um impulso de trigger inicia um novo ciclo, e o circuito no responder a novo impulso de trigger, mas se o Reset for actuado, imediatamente fica pronto para novo ciclo. Quando no usada esta entrada deve ser ligada ao V+. O impulso Reset deve ser de 0,4 a 1Volt .Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundDischargeControlVoltage

OutputOutput85713R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555Temporizador: 555Constituio - Pinos

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5

Discharge (Terminal 7) o colector dum transistor NPN de emissor massa. A conduo ou no deste transistor, depende do estado do andar de sada reflectindo o inverso deste andar..

(Identificao dos pinos)Discharge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555Temporizador: 555Constituio - Pinos

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6

Pinos

Temporizador: 555Esquema Interno

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7

CtVoltageTrigger Input

Output

1/3V+T

T= 1.1*RtCtRt= 10K a 14 M Ct= 100pF a 1000uF

Funcionamento:No estado estvel, o flip-flop de Controle mantm o transistor Q14 (7) em conduo pondo o condensador de temporizao externa Ct, ligado massa. Durante esse tempo a sada (3), matem-se ao nvel da massa.As trs resistncias actuam como divisores de tenso fornecendo 2/3V+ e 1/3V+.O comparador Lower tem a tenso de ref. de 1/3V+ e mantm-se estvel enquanto a entrada de Trigger (2) estiver acima de 1/3 de V+.Quando h um impulso negativo na entrada Trigger (2) o comparador Lower coloca o Flip-Flop em zero levando Q14 ao corte, enquanto que a sada (3) ficar em high.Discharge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555

C1

GroundDischargeTriggerThresholdResetV+OutputControlVoltage4627135C t*Rt*0,01uF5558

0V+V+

2/3V+0V+Multivibrador MonoestvelTemporizador: 555

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8

CtVoltageTrigger Input

Output

1/3V+T

Rt= 10K a 14 M Ct= 100pF a 1000uF

Discharge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555

C1

GroundDischargeTriggerThresholdResetV+OutputControlVoltage4627135C t*Rt*0,01uF5558

0V+V+

2/3V+0V+ Funcionamento (Cont):Ento o condensador de temporizao Ct ir carregar exponencialmente para V+ atravs de Rt, com uma constante em tempo de Rt.Ct.Aps um perodo de tempo, a tenso no condensador iguala a tenso de 2/3V+ e o comparador upper (6) ir comutar o flip-Flop de controle novamente para a situao inicial, sada a zero (3).A durao do impulso :Temos:t= ln[V+/[(V+)-(VC) ]2/3V+=V+(1-e-t/RtCt)Pelo que:O que d :T= 1.1*RtCt ln3=1.1

Multivibrador MonoestvelTemporizador: 555Vc=V+(1-e-t/RtCt)

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9

CtVoltage

Output

1/3V+2/3V+0V+V+t1

t2

T

t1=0.693(Rta+Rtb)Ctt2=0.693.Rtb.CtT=0.693(Rta+2Rtb)Ctf=1/T =

1.44 (Rta+2Rtb)Ct Nesta montagem de Astvel a resistncia de temporizao desdobrada em duas Rta e Rtb com o transistor Q14 Discharge (7) ligado juno das duas.Note-se que o Trigger(2), est tambm ligado entrada de Threshold (6).Quando a fonte ligada o condensador Ct carrega at 2/3V+, atravs de Rtb e Rta.Quando a tenso no condensador atinge os 2/3V+ o comparador Upper (6) muda o estado do Flip-Flop que pe em conduo Q14 (7) e o condensador descarrega para zero atravs de Rtb.Quando a descarga atinge 1/3V+, o comparador Lower (2), disparado, vai fazer comutar o Flip-Flop e inicia um novo ciclo. Funcionamento:Discharge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555

GroundDischargeTriggerThresholdResetV+OutputControlVoltage84627135C1C t*0,01uF555

R tb*R ta*V+(+5V a +15V)

Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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10

O condensador assim periodicamente carregado e descarregado entre 2/3V+ e 1/3V+.t1=(Rtb+Rta).Ct ln [(V+)-(1/3V+)

[(V+)-(2/3V+)

Ou seja: A sada baixa t2: Sendo:f=1T=

1,44

(Rta+2Rtb).Ctt1= 0,693(Rtb+Rta).Ct (High)

t2= 0,693.Rtb.Ct

T=t1+t2= 0,693(Rta+2Rtb).Ct seg

Funcionamento (Cont):Discharge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555

CtVoltage

Output

1/3V+2/3V+0V+V+t1

t2

T

t1=0.693(Rta+Rtb)Ctt2=0.693.Rtb.CtT=0.693(Rta+2Rtb)Ctf=1/T =

1.44 (Rta+2Rtb)Ct

GroundDischargeTriggerThresholdResetV+OutputControlVoltage84627135C1C t*0,01uF555

R tb*R taV+(+5V a +15V)

1/0,693 =1,44

Ou seja:ln2

Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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11

Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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Funcionamento (Cont):Discharge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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Com a adio dum simples diodo, agora o condensador C s carrega atravs de R1 e descarrega atravs de R2, permitindo que o tempo de carga e descarga do condensador, sejam praticamente iguais, se R1=R2ou diferentes... Mas independentes.f=1T=

1,44

(R1+R2).Ct1= 0,693.R1.C

t2= 0,693.R2.C

T=t1+t2= 0,693(R1+R2).C seg

Se R1=R2:

=0,5

Desprezando a queda de tenso de 0,7V no diodo...Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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R1 e R2 devem ter um valor entre 1K e 1M. Primeiramente escolhe-se o condensador adequado frequncia desejada, visto no haver muitos valores disponveis. (usar a tabela somente como referncia).

555 astvel - frequnciasC1R2=10kR1=1kR2=100kR1=10kR2=1MR1=100k0.001F68kHz6.8kHz680Hz0.01F6.8kHz680Hz68Hz0.1F680Hz68Hz6.8Hz1F68Hz6.8Hz0.68Hz10F6.8Hz0.68Hz(41 per min.)0.068Hz(4 per min.)

Escolha de R1, R2 e C1

R2=0.7fC1

Escolha R2 para a frequncia desejada e assuma que R1 R2 (1/10 mas nunca 1K) de tal modo que Tm e Ts so praticamente iguais. A menos que se queira tempos diferentes para Tm e Ts.Para um astvel com um 555 standard, normalmente TmTs pelo que o Duty cycle deve de ser pelo menos 50%.Para um Duty cycle = 50% ou menor, coloca-se um diodo em paralelo com R2, que a curto-circuito durante a carga pelo que Tm depende somente de C1 e R1.Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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De notar que nesta montagem, no h ligao ao pino 7 (Discharge), h s uma resistncia de temporizao, que est ligada no ao V+ mas ao pino 3 (Sada).

f=1T=

t1= 0,693.R1.C

Se: t1= t2 D=0,5

T=t1+t2= 0,693.2.R1.C seg

t2= 0,693.R1.C

Ton=Toff (Terico)

Nesta Montagem, aparentemente o t1=t2 na teoria, na prtica verifica-se que devido a tempos de resposta t1>t2 mas C carrega de entre 1/3 a 2/3 de V+ .Multivibrador AstvelTemporizador: 555

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Funcionamento: Quando a base de T1 positiva, este conduz e vai colocar o condensador Ct massa originando um impulso negativo na entrada do comparador Lower(2) (1/3V+) mudando o estado do Flip-Flop e colocando a sada (3) em high. Quando T1 vai ao corte, por a sua base estar negativa, o condensador Ct vai carregar para V+ atravs de Rta ate 2/3V+; Nessa altura, entra em aco o comparador Upper (6) que vai mudar o estado do Flip-Flop e consequentemente a sada para zero, esperando novo impulso de T1.

2/3V+C1

GroundDischargeTriggerThresholdResetV+OutputControlVoltage84627135C t*0,01uF555

R ta*V+(+5V a +15V)

T1

ViDischarge7Threshold6Trigger2Reset4

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

InternalRef.GroundControlVoltage

OutputOutput8513R7R8R95K5K5KQ14Q23

Timer555

td=Time delay

td=1.1 R.Ctd T/2

Vi

VCt

Vottttd

T

Como TemporizadorTemporizador: 555

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Funcionamento:td=Time delaytd=1.1 R.Ctd T/2Pode at funcionar como divisor, porque quando disparado por um impulso de Trigger, vai percorrer a constante em tempo predeterminada, e durante esse tempo no interessa quantos impulsos de entrada houve A menos que entretanto haja ResetMonoestvel: - Time delay Temporizador: 555

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MonoestvelAstvel

Montagens Temporizador: 555

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Montagens Temporizador: 555

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TimerLM 322

Control+V

Trigger Amp.Compar.

Flip-Flop

(4,2)(7)Q4R176,9K4KQ1Q6

Q11Q17Q2Q3

VoltageRegulatorQ18Q28

+V

R16 20KR13

OutputQ32Q34

(5,3)Voltage3,15VReferenceVoltageAdjustR/CTrigger(3,1)(2,8)Logic(6,4)GroundBoost(11)(10,5)

Exclusive "OR"GateQ8 Q9(12,6)(1,7)CollectorEmitterResetFoi o primeiro Timer a aparecer, que ultrapassou o 555 em algumas caractersticas: Maior gama de tenses de alimentao (4,5-40V).Maior preciso.Maior imunidade ao rudo. semelhante ao 555 no Comparador, Flip-Flop e Q1, assim como nos divisores de tenso R16 e R17.A voltagem de referncia retirada de um regulador interno que d sada 3,15V, sendo esta a grande diferena em relao ao 555, pois assim eliminada qualquer consequncia resultante da variao da fonte de alimentao.Estrutura Temporizador: LM322

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TimerLM 322

Control+V

Trigger Amp.Compar.

Flip-Flop

(4,2)(7)Q4R176,9K4KQ1Q6

Q11Q17Q2Q3

VoltageRegulatorQ18Q28

+V

R16 20KR13

OutputQ32Q34

(5,3)Voltage3,15VReferenceVoltageAdjustR/CTrigger(3,1)(2,8)Logic(6,4)GroundBoost(11)(10,5)

Exclusive "OR"GateQ8 Q9(12,6)(1,7)CollectorEmitterResetR/C o ponto de juno R e C de temporizao exteriores qual Q1 tambm est ligado.A funo da porta Logic, controlar o ON/OFF do andar de sada.O sinal de Trigger um impulso positivo que leva o Flip-flop a iniciar o ciclo de temporizao.A sada do Flip-flop no modifica por si s a sada, pois existe um EXC.OR que tem duas entradas: o F/F e a porta Logic.Quando a porta Logic 1, durante o ciclo de temporizao o andar de sada est on (colector) e off durante o restante perodo de funcionamento, quando a porta Logic 0, acontece o oposto.O andar de sada um par de transistores NPN em que o Colector e o Emissor de um esto ligados ao exterior podendo a sada ser retirada do Colector ou do Emissor.in=0in1Estrutura Temporizador: LM322

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Esquema Temporizador: LM322

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GroundR/CTriggerLogicV+CollectorEmitterOutput32456121C t*Trigger Input322VRef

V+(+4,5 V to +40V

RL10

R t*

CtVoltageTrigger Input

Logic

0V+0V+V+

T

1,6V2Vto

VRef

0V+V+Logic

to

Ground

OutputWith logic high, output is high during T.With logic low output is low during T.T=Rt.Ct.Rt and Ct, , value ranges:Rt = 10K to 100M.Ct = 100pF to 100F

Montagem como Monoestvel, com sada do colector.Monoestvel Temporizador: LM322

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CtVoltageTrigger Input

Logic

0V+0V+V+

T

1,6V2Vto

Ground

0V+V+Logic

to

Vref

Output

GroundR/CTriggerLogicV+CollectorEmitterOutput32456121C t*Trigger Input322VRef

V+(+4,5 V to +40V

RL10

R t*

With logic high, output is low during T.With logic low output is high during T.T=Rt.Ct.Rt and Ct, , value ranges:Rt = 10K to 100M.Ct = 100pF to 100F

Montagem como Monoestvel, com sada do Emissor.Monoestvel Temporizador: LM322

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Encapsulamentos

10

9

8

7

6

5

3

1

4

2 GNDR/CEmitterCollectorBoostV+TriggerLogicVREF.VADJ.TOP VIEWLM 122HMetal Can PakageDIP-14 Pakage

TOP VIEW

TOP VIEWDIP-8 PakageToda esta famlia de integrados temporizadores tm caractersticas idnticas, sendo a diferena a entradas Boost cuja caracterstica aumentar a velocidade do Comparador quando esta est ligada ao V+Temporizadores: - LM 122/222/322/2905/3905Encapsulamentos

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Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

GroundModulation12R15K8,59K

Timer XR-2240

ControlLogic2

2

2

R2R35KQ3Q2Q1R/C139 Time base141 2

3 4 5 6

7

8 RegulatorOutput15ResetTrigger101116

//////

Este tipo de Timer, como se pode verificar, constitudo por duas seces principais:Uma que um Timer 555 que funciona como oscilador astvel com frequncia determinada pelo condensador e resistncia externas.E a outra um contador programvel pelo utilizador controlado pelo control Logic em funo do Trigger e do Reset.

RtCtEstrutura Temporizador programvel: XR-2240

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A sada do 555 no terminal 14, sendo a sada base.O contador tem 8 andares binrios, cada um com sada mltipla da sada base.O Control Logic um Flip-flop de control atravs das entradas de Trigger e Reset.Em operao, uma resistncia e um condensador so ligados externamente entrada R/C fazendo a constante em tempo da frequncia do oscilador.A tenso de referncia do Comparador lower de 0,269.V+ e a tenso de referncia do comparador upper de 0,731.V+. ( Simples divisor de tenso entre V+, R1 at R3.)No estado de Reset Q2 conduz e o n R/C aproxima-se de V+, C est carregado a V+.que atravs do comparador upper, mantm o F/F de Control em Set, bloqueando a sada no pino 14.Quando surge um impulso de Trigger, no Control Logic este autoriza o F/F de Control e Q2 vai (e fica) ao corte e Q3 conduo e o condensador Ct descarrega at ao nvel de 0,269.V+ o que faz disparar o comparador lower que muda o estado do Flip-flop de Control e leva Q3 ao corte e faz Ct iniciar a carga atravs de Rt, para o nvel superior fazendo disparar o comparador de cima que muda o F/F e leva Q3 conduo, e assim sucessivamente, at surgir um impulso de Reset, do Control Logic.

RtCt

Control+V

LowerCompar.

UpperCompar.

Flip-Flop

GroundModulation12R15K8,59K

Timer XR-2240

ControlLogic2

2

2

R2R35KQ3Q2Q1R/C139 Time base141 2

3 4 5 6

7

8 RegulatorOutput15ResetTrigger101116

//////

SetReset

Funcionamento Temporizador programvel: XR-2240

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2T

GroundTriggerV+916C t*Trigger Input2240

V+(+4V to +15V

R/CRLR t*

OutputReset

1T2T4T8T16T32T64T128TV+

13111012345678

Trigger Input

1,4V

0V

0,731.V+

V+R/CTimingRamp0,269.V+

T

V+

1TOutput0V

2TOutput

0VV+

Time BaseOutput

0VV+

Temporizao Temporizador programvel: XR-2240

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O XR-2240 tem um oscilador interno, e 8 andares divisores binrios, que permitem ajustar a diviso para valores entre 1 e 255 (todas as sadas em 1) atravs de selectores externos. actuado por um impulso positivo aplicado ao pino 11 que d inicio ao funcionamento do oscilador e pe as sadas de 1-8 em estado lgico 0.A sequncia de contagem binria comea nas sadas de 1-8 podendo estar ligadas a uma gate AND. Todas as sadas seleccionadas tm que estar em 1 para que efectivamente haja uma sada.Se uma sada seleccionada for 0 a sada 0.Isto pode ser usado como Reset do contador ligando o pino 10 sada desejada. A frequncia do oscilador interno tem o perodo t = C.R segundos sendo C em Farads e R em Ohms. Modo Programvel Temporizador programvel: XR-2240

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actuado por um impulso positivo aplicado ao pino 11 que d inicio ao funcionamento do oscilador e pe as sadas de 1-8 em estado lgico 0.O oscilador base continua a funcionar at atingir a seleco determinada pelos selectores, ao fim da qual a sada passa a 1 e o entrada Reset actuada (pino 10), terminando o ciclo de temporizao.O Timer est agora na situao de repouso at chegada de novo impulso de Trigger.

Trigger Input

1,4V

0V

Output0VV+

T

Output Pulse Width =T= n.Rt.Ct.Where 1n255 set by selectors.Rt and Ct, , value ranges:Rt = 1K to 10M.Ct = 0,01F to 1000F.Monoestvel Temporizador programvel: XR-2240

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A operao como astvel semelhante de Monoestvel, com a diferena que a entrada de Reset (pino 10), no est ligada sada, o que permite que o Timer 2240 oscile continuamente a partir do momento que iniciado pelo impulso de Trigger...

Trigger Input

1,4V

0V

2T

Output0VV+

ResetWith a single output selected:To=1/2 period of output frequency (fo).=n.Rt.Ct

For n=1,2,4,8,16,32,64,128Astvel Temporizador programvel: XR-2240

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Temporizadores de preciso.Linhas de retardo longas.Temporizao sequencial.Sintetizadores de frequncia.Contagem de impulsos.Converso A/D.Digital Sample and Hold.

AplicaesSe os selectores 1, 4, e 8 esto seleccionados a diviso ser 1+8+128=137.Se o perodo do oscilador for 1 segundo, ento a sada ser 1 durante 137 segundos.O 2240 pode operar com um fonte de alimentao simples de 4 15V.Consumo de corrente tpico de 15 mA.Pode fornecer temporizaes de 10s a 10 horas.

GroundTriggerV+916C t*Trigger Input2240

V+(+4V to +15V

R/CRLR t*

OutputReset

1T2T4T8T16T32T64T128TV+Algumas caractersticas Temporizador programvel: XR-2240

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Dvidas?Questes ?...

?

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Obrigado!

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Bibliografiashttp://pencho.my.contact.bg/start/comp/555/555.htmhttp://www.electronics.dit.ie/staff/mtully/555%20folder/555%20timer.htmhttp://pr.radom.net/~pgolabek/materialy/Elektronika/Dodatki/555/williamson-labs.com/555-circuits.htmhttp://www.docstoc.com/docs/120789589/IC-Timer-()http://www.electroniq.net/other-projects/xr2240-timer-circuit-project.htmlhttp://www.datasheetarchive.com/LM122-datasheet.htmlhttp://www.datasheetarchive.com/LM322-datasheet.htmlhttp://www.datasheetarchive.com/LM3905-datasheet.html

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