図1 テキサス・インスツルメンツのNE555P

ネットでNE555と検索すると数多くの情報がヒットします。このICは主にタイマーICとの説明書きが多いです。一般的にタイマーとは、時間がくればベルが鳴り、使用者に時間が来たことを知らせるものです。このICは、その仕様を電子的に作るときに大変役立ちます。タイマー以外に発振回路やパルスの発生にも幅広い用途があります。これまでバイポーラトランジスタを使って製作していたタイマー回路や発振回路などは、このNE555を使うことで部品点数の削減や、応用回路の追加などを簡単に行うことができます。今回このICを使って実際に製作した2つの回路を紹介します。

NE555について

このICは、外付けの抵抗(R)とコンデンサ(C)によるCRの時定数をタイマーの時間、あるいは発振周波数の変数として使っています。この抵抗やコンデンサの精度や品質がタイマーの時間や発振周波数の精度に影響します。内部の動作はアナログです。要はこれまでトランジスタで製作していた回路の代わりに、このICが代用するというものです。

テキサス・インスツルメンツのスペックには、このICは、4.5V～16Vの幅広い電圧で動作するとの記述があります。気になるのは出力電流です。最大で200mA流れるようです。省電力タイプとしてCMOSタイプ(LMC555)もあります。

NE555の動作モード

図2のような回路図を見たことはありませんでしょうか。バイポーラトランジスタで製作したマルチバイブレーターの回路です。SWをONするとD1、D2のLEDが交互に点滅する回路です。点滅の速さはC1、R2、C2、R3の値で決めることができます。NE555はこの動作を行う機能を持っています。

この点滅のスピードをものすごくアップさせるとLEDは常時点灯しているように見えますが、トランジスタのコレクター、GND間の電圧はオシロスコープでは矩形波を観測することができます。つまり、この矩形波を応用するとC1、R2、C2、R3で決めた周波数を発振させることができます。このモードを非安定マルチバイブレーター、もしくは簡単に非安定モード、さらには無安定モードともいいます。

一般的にマルチバイブレーターには下の3つの動作モードがあり、このNE555も同様にその3つの動作モードを持っています。外付けの部品や接続を変更することで、異なるモードを作ることができます。
(1)　非安定モード (Astable mode)
(2)　単安定モード (Monostable mode)
(3)　双安定モード (Bistable mode)

図2 バイポーラトランジスタで構成された非安定マルチバイブレーター

モールス信号発振器の製作

図3は、NE555を使った簡易モールス練習器です。POWER SWをONにするとLEDは点灯し動作状態であることを示しますが、NE555はCW KEYを押したときだけ電源がNE555に電源が供給される省エネ設計となっています。50kΩの可変抵抗器で600Hz～1kHzぐらいの範囲でトーンの発振周波数を可変させることができます。1kΩの可変抵抗器は、スピーカーのボリューム調整用です。

図3 NE555を使ったモールス信号発生器

図3の回路をユニバーサル基板に組み込んだものが図4の写真です。携帯性を考え、小さなプラスチックの容器に入れました。

図4 NE555を使って製作したモールス信号練習器

無線機の電池の持ち時間を計測するジグの製作

IC-705を購入してから結構頻繁に移動運用を行っています。標準で付属されていたBP-272も結構酷使していることから、約半年でどれくらい性能が低下したのか知りたくなり新品のBP-272と比較してみようと計画しました。

実際にリチウムイオン電池の容量を測定するのではなく、新品では何時間、これまで使っているものでは何時間と実運用時間を測定します。毎回、マイクのPTTボタンを指で押すのは現実的ではないため、ここはNE555を使ったON/OFFタイマーを作りました。タイマーがONのときに送信、OFFのときに受信となるようにした回路が図5です。

製作するにあたって、送受のインターバルを何秒にするか等は図6のグラフと計算式から求めることができます。図5に示した回路図に記載の抵抗、コンデンサの値は今回製作した時に使ったものです。この値ですと送信10秒、受信６秒ぐらいのインターバルとなります。

NE555を便利に使うため、大阪日本橋のパーツショップ「デジット」では、「TIME_555」という名称の基板まで用意して販売されています。今回は、ユニバーサル基板に組み込むのではなく、この既成の基板に部品を組み込んで製作しました。

図5 送受を繰り返すジグ (無安定動作)

図6 発振周波数とデューティサイクルの求め方

図7 完成した送受信ジグ

今回はNE555が持っている機能のうち、非安定モードを使ったジグの製作でした。パーツショップ「デジット」が販売している基板(図7右)を購入すると参考で提供してくれる資料には、単安定、双安定モードを使った製作記事も参考で掲載されています。今回参考に末尾に添付します。

もうすぐクリスマス。NE555を使ってLEDをチカチカさせるクリスマスツリーを製作してみるのも楽しいかもしれません。

CL

＜参考資料＞
メカトロ&エレクトロパーツ「デジット」提供