IC 555 Pinouts ، Astable ، Monostable ، الدوائر ذات الثبات مع الصيغ التي تم استكشافها

يشرح المنشور كيفية عمل IC 555 ، وتفاصيل pinout الأساسية الخاصة به وكيفية تكوين IC في أوضاع دائرته القياسية أو الشائعة المستقرة ، والثابتة ، والثابتة. يفصل المنشور أيضًا الصيغ المختلفة لحساب معلمات IC 555.

مقدمة

سيكون عالم هوايتنا أقل إثارة بدون IC 555. سيكون من أول IC لدينا لاستخدامه في الإلكترونيات. في هذه المقالة سوف نلقي نظرة على تاريخ IC555 ، وأنماط التشغيل الثلاثة وبعض مواصفاتها.

تم تقديم IC 555 في عام 1971 من قبل شركة تسمى 'Signetics' وقد صممها Hans R. Camenzind. تشير التقديرات إلى أنه يتم تصنيع حوالي 1 مليار IC 555 كل عام. هذا هو 555 IC واحد لكل 7 أشخاص في العالم.

شركة Signetics مملوكة لشركة Philips Semiconductor. إذا نظرنا إلى مخطط الكتلة الداخلية لـ IC 555 ، فسنجد ثلاثة مقاومات 5K أوم متصلة في سلسلة لتقرير عامل التوقيت ، لذلك من المحتمل أن تكون هذه هي الطريقة التي حصل بها الجهاز على مؤقت IC 555. ومع ذلك ، تدعي بعض الفرضيات أن اختيار الاسم ليس له علاقة بالمكونات الداخلية لـ IC ، فقد تم اختياره بشكل تعسفي.

كيف يعمل IC 555

يتكون معيار IC555 من 25 ترانزستور و 15 مقاوماً و 2 صمامات ثنائية مدمجة في قالب سيليكون. هناك إصداران من IC متاحان وهما مؤقت 555 العسكري والمدني.

NE555 عبارة عن IC مدني بدرجة حرارة تشغيل تتراوح من 0 إلى +70 درجة مئوية. SE555 هو IC من الدرجة العسكرية وله نطاق درجة حرارة التشغيل من -55 إلى +125 درجة مئوية.

ستجد أيضًا ملف إصدار CMOS من المؤقت المعروف باسم 7555 و TLC555 هذه تستهلك طاقة أقل مقارنة بالمعيار 555 وتعمل أقل من 5 فولت.

تتكون مؤقتات إصدار CMOS من MOSFETs بدلاً من الترانزستور ثنائي القطب ، وهو فعال ويستهلك طاقة أقل.

IC 555 Pinout وتفاصيل العمل:

1. دبوس 1 : أرضي أو 0 فولت: إنه دبوس الإمداد السالب الخاص بـ IC
2. دبوس 2 : Trigger or input: مشغل مؤقت سلبي على دبوس الإدخال هذا يتسبب في ارتفاع pin3 الناتج. يحدث هذا عن طريق التفريغ السريع لمكثف التوقيت تحت مستوى الحد الأدنى لجهد الإمداد 1/3. ثم يتم شحن المكثف ببطء عبر مقاوم التوقيت ، وعندما يرتفع فوق مستوى الإمداد بمقدار 2/3 ، يصبح pin3 منخفضًا مرة أخرى. يتم إجراء هذا التبديل ON / OFF بواسطة داخلي نعال الشاطئ المسرح.
3. دبوس 3 : الإخراج: هو الإخراج الذي يستجيب لدبابيس الإدخال إما عن طريق الارتفاع أو الانخفاض ، أو عن طريق التذبذب ON / OFF
4. دبوس 4 : إعادة التعيين: إنه دبوس إعادة الضبط المتصل دائمًا بالإمداد الإيجابي للعمل العادي لـ IC. عند التأريض ، يقوم مؤقتًا بإعادة تعيين خرج IC إلى موضعه الأولي ، وإذا تم توصيله بشكل دائم بالأرض ، فإنه يحافظ على تعطيل عمليات IC.
5. دبوس 5 : التحكم: يمكن تطبيق جهد تيار مستمر متغير خارجي على هذا الدبوس للتحكم في عرض نبضة pin3 أو تعديله ، وتوليد PWM متحكم فيه.
6. دبوس 6 : العتبة: هذا هو دبوس العتبة الذي يتسبب في انخفاض الإخراج (0 فولت) بمجرد وصول شحنة مكثف التوقيت إلى الحد الأعلى لجهد إمداد 2/3.
7. دبوس 7 : التفريغ: هذا هو دبوس التفريغ الذي يتم التحكم فيه بواسطة قلاب داخلي ، والذي يجبر مكثف التوقيت على التفريغ بمجرد وصوله إلى مستوى 2 / 3rd من عتبة جهد الإمداد.
8. دبوس 8 : Vcc: هو مدخل الإمداد الإيجابي بين 5 فولت و 15 فولت.

3 طرق للمؤقت:

1. الزناد ثنائي الاستقرار أو شميت
2. أحادي أو طلقة واحدة
3. مستقر

الوضع ثنائي الاستقرار:

عندما يتم تكوين IC555 في الوضع ثنائي الاستقرار ، فإنه يعمل كقلب أساسي. بمعنى آخر ، عندما يتم إعطاء مشغل الإدخال ، فإنه يقوم بتبديل حالة الإخراج ON أو OFF.

عادة يتم توصيل # pin2 و # pin4 بمقاومات سحب في وضع التشغيل هذا.

عندما يتم تأريض # pin2 لمدة قصيرة ، يرتفع الناتج عند # pin3 لإعادة ضبط الإخراج ، ويتم تقصير # pin4 مؤقتًا إلى الأرض ، ثم ينخفض ​​الناتج.

ليست هناك حاجة لمكثف توقيت هنا ، ولكن يوصى بتوصيل مكثف (0.01 فائق التوهج إلى 0.1 فائق التوهج) عبر # pin5 والأرض. يمكن ترك # pin7 و # pin6 غير متصلين في هذا التكوين.

هنا دائرة بسيطة ثنائية الاستقرار:

عند الضغط على زر الضبط ، يرتفع الناتج وعندما يتم الضغط على زر إعادة الضبط ينتقل الخرج إلى الحالة المنخفضة. قد يكون R1 و R2 10 كيلو أوم ، وقد يكون المكثف في أي مكان بين القيمة المحددة.

الوضع الأحادي:

تطبيق مفيد آخر لمؤقت IC 555 هو في شكل ملف دائرة هزاز أحادية الطلقة أو أحادية ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

بمجرد أن تصبح إشارة مشغل الإدخال سلبية ، يتم تنشيط وضع اللقطة الواحدة ، مما يتسبب في ارتفاع دبوس الإخراج 3 عند مستوى Vcc. يمكن حساب الفترة الزمنية لحالة الإنتاج المرتفعة وفقًا للصيغة:

• تي_عالي= 1.1 ص_إلىج

كما هو موضح في الشكل ، فإن الحافة السالبة للمدخل تجبر المقارنة 2 على تبديل flip-flop. يؤدي هذا الإجراء إلى ارتفاع الإخراج في الطرف 3.

في الواقع في هذه العملية المكثف ج مشحونة نحو VCC عن طريق المقاوم خارج . أثناء شحن المكثف ، يظل الناتج مرتفعًا عند مستوى Vcc.

فيديو تجريبي

عندما يكتسب الجهد عبر المكثف مستوى عتبة 2 VCC / 3 ، يقوم المقارنة 1 بتشغيل flip-flop ، مما يجبر الإخراج على تغيير الحالة والانخفاض.

يؤدي هذا لاحقًا إلى انخفاض التفريغ ، مما يتسبب في تفريغ المكثف والحفاظ عليه عند حوالي 0 فولت حتى مشغل الإدخال التالي.

يوضح الشكل أعلاه الإجراء بأكمله عندما يتم تشغيل الإدخال منخفضًا ، مما يؤدي إلى شكل موجة خرج لعمل طلقة واحدة ثابتة من IC 555.

يمكن أن يتراوح توقيت الإخراج لهذا الوضع من ميكروثانية إلى عدة ثوانٍ ، مما يسمح لهذه العملية بأن تصبح مفيدة بشكل مثالي لمجموعة من التطبيقات المختلفة.

شرح مبسط للنوبيز

تُستخدم مولدات النبض أحادية الطلقة أو أحادية الطلقة على نطاق واسع في العديد من التطبيقات الإلكترونية ، حيث تحتاج الدائرة إلى التبديل إلى وضع التشغيل لوقت محدد مسبقًا بعد الزناد. يمكن تحديد عرض النبض الناتج عند # pin3 باستخدام هذه الصيغة البسيطة:

• T = 1.1RC

أين

• T هو الوقت بالثواني
• R هي المقاومة بالأوم
• C هي السعة بالفاراد

ينخفض ​​نبض الخرج عندما يساوي الجهد عبر المكثف 2/3 من Vcc. يجب أن يكون مشغل الإدخال بين نبضتين أكبر من ثابت وقت RC.

هنا دائرة أحادية بسيطة:

حل تطبيق عملي أحادي

اكتشف فترة شكل الموجة الناتج لمثال الدائرة الموضح أدناه عندما يتم تشغيله بواسطة نبضة حافة سالبة.

المحلول:

• تي_عالي= 1.1 ص_إلىC = 1.1 (7.5 × 10³) (0.1 × 10^-6) = 0.825 مللي ثانية

كيف يعمل الوضع المستقر:

بالإشارة إلى الشكل المستقر IC555 أدناه ، المكثف ج مشحونة نحو VCC من خلال المقاومات R_إلىو ر_ب. يتم شحن المكثف حتى يصل إلى أعلى من 2 VCC / 3. يصبح هذا الجهد هو جهد العتبة على السن 6 من IC. يعمل هذا الجهد على المقارنة 1 لتحريك flip-flop ، مما يؤدي إلى انخفاض الإخراج عند الطرف 3.

إلى جانب ذلك ، يتم تشغيل ترانزستور التفريغ ، مما يؤدي إلى إخراج دبوس 7 من تفريغ المكثف عبر المقاوم RB .

يؤدي هذا إلى انخفاض الجهد داخل المكثف حتى ينخفض ​​أخيرًا إلى ما دون مستوى الزناد ( VCC / 3). يؤدي هذا الإجراء على الفور إلى تشغيل مرحلة التقليب في IC ، مما يتسبب في ارتفاع خرج IC ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل ترانزستور التفريغ. هذا مرة أخرى يمكّن المكثف من الشحن عبر المقاومات خارج و RB باتجاه VCC .

يمكن حساب الفترات الزمنية المسؤولة عن تحويل الناتج إلى أعلى ومنخفض باستخدام العلاقات

• تي_عالي≈ 0.7 (ص_إلى+ ر_ب) ج
• تي_قليل≈ 0.7 ر_ب ج

الفترة الإجمالية

• تي = الفترة = T._عالي+ ت_قليل

فيديو تعليمي

شرح مبسط للنوبيز

هذا هو أكثر تصميمات الهزاز المتعدد أو AMV شيوعًا مثل in المذبذبات وصفارات الإنذار وأجهزة الإنذار ، ومضات وما إلى ذلك ، وستكون هذه واحدة من أولى دوائرنا التي تم تنفيذها لـ IC 555 كهواة (هل تذكر مؤشر LED الوامض البديل؟).

عندما تم تكوين IC555 على أنه هزاز متعدد مستقر ، فإنه يعطي نبضات مستطيلة الشكل مستمرة عند # pin3.

يمكن تنظيم التردد وعرض النبض بواسطة R1 و R2 و C1. يتم توصيل R1 بين Vcc والتفريغ # pin7 ، R2 متصل بين # pin7 و # pin2 وأيضًا # pin6. يتم اختصار # pin6 و # pin2.

المكثف متصل بين # pin2 والأرض.

تردد يمكن حساب الهزاز المتعدد المستقر باستخدام هذه الصيغة:

• F = 1.44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

أين،

• F هو التردد بالهرتز
• R1 و R2 مقاومات بالأوم
• C1 مكثف بالفاراد.

الوقت المناسب لكل نبضة يعطى بواسطة:

• مرتفع = 0.693 (R1 + R2) * C.

يتم إعطاء الوقت المنخفض بواسطة:

• منخفض = 0.693 * R2 * C.

كل 'R' بالأوم و 'C' بالأوم.

إليك دائرة هزاز أساسية متعددة مستقرة:

بالنسبة لـ 555 جهاز توقيت IC مع ترانزستورات ثنائية القطب ، يجب تجنب R1 ذات القيمة المنخفضة بحيث يظل الناتج مشبعًا بالقرب من الجهد الأرضي أثناء عملية التفريغ ، وإلا فقد يكون 'الوقت المنخفض' غير موثوق به وقد نرى قيمًا أكبر للوقت المنخفض عمليًا من القيمة المحسوبة .

حل مشكلة مثال مستقر

في الشكل التالي ، ابحث عن تردد IC 555 وارسم نتائج شكل الموجة الناتج.

المحلول:

يمكن رؤية صور الموجي أدناه:

IC 555 PWM الدائرة باستخدام الثنائيات

إذا كنت تريد أن يكون الناتج أقل من 50٪ من دورة العمل ، أي وقت أقصر وأطول وقتًا منخفضًا ، فيمكن توصيل الصمام الثنائي عبر R2 مع الكاثود على جانب المكثف. يطلق عليه أيضًا وضع PWM لمؤقت 555 IC.

يمكنك أيضًا تصميم ملف 555 PWM دائرة كهربائية مع دورة عمل متغيرة ثنائيتان كما هو موضح في الشكل أعلاه.

دائرة PWM IC 555 التي تستخدم صمامين ثنائيين هي في الأساس دائرة مستقرة حيث يتم تقسيم توقيت الشحن والتفريغ للمكثف C1 من خلال قنوات منفصلة باستخدام الثنائيات. يتيح هذا التعديل للمستخدم ضبط فترات التشغيل / الإيقاف الخاصة بـ IC بشكل منفصل ، وبالتالي تحقيق معدل PWM المطلوب بسرعة.

حساب PWM

في دائرة IC 555 باستخدام صمامين ثنائيين ، يمكن تحقيق معادلة حساب معدل PWM باستخدام الصيغة التالية:

تي_عالي≈ 0.7 (مقاومة R1 + وعاء) ج

هنا ، تشير مقاومة POT إلى تعديل مقياس الجهد ، ومستوى المقاومة لهذا الجانب المعين من القدر الذي يتم من خلاله شحن المكثف C.

لنفترض أن الوعاء عبارة عن وعاء 5 كيلو ، وتم ضبطه عند مستوى 60/40 ، مما ينتج عنه مستويات مقاومة 3 ك و 2 ك. ثم اعتمادًا على أي جزء من المقاومة يشحن المكثف ، يمكن استخدام القيمة في ما سبق معادلة.

إذا كان الضبط الجانبي 3 K هو الذي يشحن المكثف ، فيمكن حل الصيغة على النحو التالي:

تي_عالي≈ 0.7 (R1 + 3000 Ω) ج

من ناحية أخرى ، إذا كانت 2 كلفن على جانب الشحن لضبط الوعاء ، فيمكن حل الصيغة على النحو التالي.

تي_عالي≈ 0.7 (R1 + 2000 Ω) ج

يرجى تذكر ، في كلتا الحالتين سيكون الحرف C في Farads. لذلك يجب عليك أولاً تحويل قيمة microfarad في التخطيطي الخاص بك إلى Farad ، للحصول على الحل الصحيح.

مراجع: Stackexchange