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555 によるタイマ回路

最終更新日さいしゅうこうしんび:2023-08-10

 タイマ IC 555 を用いた、ボタンを押したら一定時間だけ作動する回路です。さまざまな素子を動かしてみます。

基本回路

基本回路図

 555 タイマの基本回路を上記に示します。電源は 555 の定格や、出力先の素子の定格に合わせて電圧を決定します。抵抗 R とコンデンサ C は、タイマ時間(動作する時間)を決定します。それぞれ大きいほどタイマ時間は長くなります。出力は 3 番ピンです。タイマ非動作時(待機中やタイマ終了後)は L レベルが、動作中は H レベルが出力されます。ここではトリガ(タイマを開始するきっかけ)をボタンにしています。アクティブロー(負論理、L レベルで開始)です。555 内部にプルアップ抵抗はないので、プルアップ抵抗をつけてあげます。ボタンを押したら、C と R で決定される時間の間だけ出力が出ます。ただし、タイマ時間の精度はかなりアバウトで、部品の誤差によって変わりますし、試行するたびに毎回時間が変わってしまいました。正確なタイミングが欲しいときは、マイコンを使うべきでしょう。

 C と R の値ですが、XD555 を 3 V で使用したとき、R = 510 kΩ、C = 2.2 μF で 10 秒程度でした。電源電圧や品種・メーカによっても変わってくるかもしれません。半固定抵抗器を使用すれば、タイマ時間を調整できるようになります。

LED

 LED は電流も少なく、3 V 程度でも光るので、電流制限抵抗さえつければ特別な回路なしに一定時間だけ光る回路が構成できます。

LED を接続した回路図

 ここでは 9 V 電池を使用しました。もちろん 5 V でも動作します。低い電圧で使いたい場合は注意が必要です。NJM555D 等、バイポーラ構造のものは低い電圧では動作しません。NJM555 の場合、電源電圧は 4.5 V からになっています。CMOS タイプの XD555 は 3 V でも動作するので(LMC555 は 1.5 V でも動作可)、また、CMOS 品は消費電流も小さいので、電池駆動させたい場合は CMOS 品を推奨します。

メロディ IC

 UM66T など、電源電圧が印加されている間演奏する IC を使うには、555 の出力を直接メロディ IC の電源に接続します。UM66T は 3 端子のメロディ IC で、外付け部品不要で電源とスピーカをつなぐだけで音楽が流れます。いくつかの種類が入手可能ですので、好きな曲を選んでください。

UM66TXXL, XX=
05 埴生の宿
(ホームスイートホーム)
08 ハッピバースデー
09 ウエディングマーチ
(メンデルスゾーンの「結婚行進曲」ではなく
ワーグナーの「婚礼の合唱」です)
11 オーラ・リー
19 エリーゼたのめに
32 かっこうワルツ
LED を接続した回路図

 UM66T の端子配置は、左から順に VSS(3)、VDD(2)、OUT(1)です。スピーカは圧電スピーカを使用します。今回は「ウエディングマーチ」(婚礼の合唱)が収録された UM66T-09L を使用しました(私には一生縁がない曲ですね笑泣)。この例は 3 V なので、CMOS 品を使用してください。バイポーラを使いたいんだ!と電源電圧を上げると、メロディ IC の定格を超えるので、メロディ IC が壊れてしまいます。

豆電球

 豆電球は数百 mA と大電流流れます。しかし、555 の出力は NJM555D の場合 100 mA 程度です(品種によって出力電流は異なっています)。そこで、MOSFET を使用します。トランジスタでも構いませんが、ベース抵抗の値や増幅率に注意してください。今回使用した MOSFET MTA100N10KRI3 は、低い電圧でも ON するため、3 V 電池で 2.5 V の豆電球を点灯させることができました。2.5 V の豆電球は小学校の理科の実験で使うようなものです。

豆電球を接続した回路図

モータ

 モータも電流を消費するため、豆電球と同じように MOSFET を使用しますが、逆起電力が生じるため、保護用のダイオードが必要です。モータを回すと発電しますね。モータが発電してしまい、起電力が生じるのです。それをダイオード 1N4007 で保護しています。

豆電球を接続した回路図

リレー

 リレーもモータと同じように、逆起電力が発生するためダイオードを使用します。回路はモータのときと同様です。あえて回路図は示しません(作るのが面倒だっただけです💦)。モータの代わりにリレーのコイルを接続すれば動くはずです。

AC 100 V の制御(ソリッドステートリレー)

 秋月電子通商で売っている、ソリッドステートリレーのキットを使用するのが簡単だと思います。これはフォトトライアックで制御するため、AC 100 V 側とは絶縁されており、LED を点灯させる感覚で制御できます。LED の項で示した回路の LED をソリッドステートリレーキットに置き換えるだけです。人感センサと接続して一定時間点灯して消灯する照明など、様々な応用ができそうですね。ただし、AC 100 V を扱うのは危険なので、注意してください。


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