555 Timer IC هو أحد أنظمة IC شائعة الاستخدام بين الطلاب والهواة. هناك الكثير من تطبيقات هذا IC ، والتي تستخدم في الغالب كأجهزة هزاز مثل ASTABLE MULTIVRATOR و MONOSTABLE MULTIVRATOR و MULTIVIBRATOR. يمكنك أن تجد هنا بعض الدوائر بناءً على 5555 IC. يغطي هذا البرنامج التعليمي جوانب مختلفة من 555 Timer IC ويشرح عملها بالتفصيل. لذلك دعونا نفهم أولاً ما هي الهزازات المستقرة ، والأحادية ، والثابتة.
المضاعف المستقر
هذا يعني أنه لن يكون هناك مستوى ثابت للإخراج. لذلك سوف يتأرجح الناتج بين مرتفع ومنخفض. يتم استخدام هذا الطابع من الإخراج غير المستقر كإخراج ساعة أو موجة مربعة للعديد من التطبيقات.
المضاعف الأحادي
هذا يعني أنه ستكون هناك حالة واحدة مستقرة وحالة غير مستقرة. يمكن اختيار الحالة المستقرة إما عالية أو منخفضة من قبل المستخدم. إذا تم تحديد الناتج المستقر عاليًا ، فسيحاول المؤقت دائمًا رفع مستوى الإنتاج. لذلك عندما يتم إعطاء مقاطعة ، ينخفض المؤقت لفترة قصيرة وبما أن الحالة المنخفضة غير مستقرة ، فإنها ترتفع بعد ذلك الوقت. إذا تم اختيار الحالة المستقرة منخفضة ، فمع المقاطعة ، يرتفع الناتج لفترة قصيرة قبل أن ينخفض.
متعدد الطوارىء
هذا يعني أن كلا من حالات الإخراج مستقرة. مع كل مقاطعة ، يتغير الإخراج ويبقى هناك. على سبيل المثال ، يعتبر الناتج مرتفعًا الآن مع الانقطاع ، فإنه ينخفض ويظل منخفضًا. من خلال الانقطاع التالي يرتفع.
الخصائص الهامة 555 Timer IC
NE555 IC عبارة عن جهاز ذي 8 أسنان. الخصائص الكهربائية المهمة للموقت هي أنه لا ينبغي تشغيله فوق 15 فولت ، فهذا يعني أن جهد المصدر لا يمكن أن يكون أعلى من 15 فولت. ثانيًا ، لا يمكننا سحب أكثر من 100 مللي أمبير من الشريحة. إذا لم تتبع ذلك ، فسيتم حرقه وتلفه.
شرح العمل
يتكون المؤقت بشكل أساسي من كتلتين أساسيتين هما:
1.المقارنات (اثنان) أو اثنان op-amp
2.One SR flip-flop (ضبط إعادة ضبط flip-flop)
كما هو موضح في الشكل أعلاه ، لا يوجد سوى مكونين مهمين في المؤقت ، وهما عنصر المقارنة والقلب. دعنا نفهم ما هي المقارنات والنعال.
المقارنة: جهاز المقارنة هو ببساطة جهاز يقارن الفولتية عند أطراف الإدخال (المحطات العكسية (- VE) وغير العاكسة (+ VE)). بناءً على الاختلاف في الطرف الموجب والطرف السالب في منفذ الإدخال ، يتم تحديد ناتج المقارنة.
على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك أن جهد طرف الإدخال الموجب يكون + 5 فولت والجهد الطرفي للإدخال السالب يكون + 3 فولت. الفرق هو 5-3 = + 2v. نظرًا لأن الفرق موجب ، نحصل على جهد الذروة الموجب عند خرج المقارنة.
على سبيل المثال ، إذا كان الجهد الطرفي الموجب هو + 3V والجهد الطرفي السالب + 5V. الفرق هو + 3- + 5 = -2V ، لأن فرق جهد الدخل سالب. سيكون خرج المقارنة هو جهد ذروة سالب.
إذا اعتبرنا على سبيل المثال طرف الإدخال الموجب على أنه INPUT وطرف الإدخال السالب كمرجع كما هو موضح في الشكل أعلاه. لذا فإن فرق الجهد بين INPUT و REFERNCE موجب نحصل على ناتج إيجابي من المقارنة. إذا كان الفرق سالبًا ، فسنحصل على السالب أو الأرض عند ناتج المقارنة.
Flip-Flop: flip-flop عبارة عن خلية ذاكرة ، يمكنها تخزين بت واحد من البيانات. في الشكل يمكننا أن نرى جدول الحقيقة الخاص بـ SR flip-flop.
هناك أربع حالات إلى flip-flop لمدخلين ؛ ومع ذلك ، نحن بحاجة إلى فهم حالتين فقط من الوجه في هذه الحالة.
| س | ر | س | Q '(شريط Q) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
الآن كما هو موضح في الجدول ، من أجل ضبط وإعادة تعيين المدخلات ، نحصل على المخرجات ذات الصلة. إذا كان هناك نبضة في الدبوس المحدد ومستوى منخفض عند إعادة التعيين ، فإن flip-flop يخزن القيمة الأولى ويضع منطقًا عاليًا في Q Terminal تستمر هذه الحالة حتى يحصل دبوس إعادة الضبط على نبضة بينما يكون دبوس التثبيت منخفض المنطق. هذا يعيد ضبط flip-flop بحيث يصبح الناتج Q منخفضًا وتستمر هذه الحالة حتى يتم ضبط flip-flop مرة أخرى.
بهذه الطريقة ، يقوم flip-flop بتخزين جزء واحد من البيانات. هنا شيء آخر هو Q و Q bar دائمًا عكس ذلك.
في جهاز توقيت ، يتم الجمع بين المقارنة و flip-flop.
ضع في اعتبارك أن 9 فولت تم تزويده بالمؤقت ، بسبب مقسم الجهد الذي تشكله شبكة المقاوم داخل المؤقت كما هو موضح في مخطط الكتلة ؛ سيكون هناك جهد في دبابيس المقارنة. لذلك بسبب شبكة مقسم الجهد ، سيكون لدينا +6 فولت عند الطرف السالب للمقارن. و + 3V عند الطرف الموجب للمقارن الثاني.
شيء آخر هو المقارنة ، حيث يتم توصيل أحد المخرجات بإعادة تعيين دبوس flip-flop ، لذلك فإن المقارنة ترتفع من مستوى منخفض ثم تتم إعادة تعيين flip-flop. ومن ناحية أخرى ، يتم توصيل ناتج المقارنة الثاني بمؤشر مجموعة flip-flop ، لذلك إذا كان ناتج المقارنة الثاني مرتفعًا من منخفض ، فإن مجموعات flip-flop وتخزن ONE.
الآن إذا لاحظنا بعناية ، بالنسبة لجهد أقل من + 3 فولت عند دبوس الزناد (إدخال سلبي للمقارن الثاني) ، فإن ناتج المقارنة ينخفض من مرتفع كما تمت مناقشته سابقًا. هذا النبض يضبط flip-flop ويخزن قيمة واحدة.
الآن إذا طبقنا جهدًا أعلى من +6 فولت عند دبوس العتبة (إدخال إيجابي للمقارن الأول) ، ينتقل ناتج المقارنة من منخفض إلى مرتفع. هذا النبض يعيد ضبط flip-flop وتخزين flip-flip صفر.
يحدث شيء آخر أثناء إعادة تعيين flip-flop ، عندما يعيد تعيين دبوس التفريغ ، يتم توصيله بالأرض عند تشغيل Q1. يتم تشغيل ترانزستور Q1 لأن Qbar مرتفع عند إعادة التعيين ومتصل بقاعدة Q1.
في التكوين المستقر ، يتم تفريغ المكثف المتصل هنا خلال هذا الوقت ، وبالتالي سيكون خرج المؤقت منخفضًا خلال هذا الوقت. في التكوين المستقر ، سيكون الوقت أثناء شحن المكثف أقل من + 3 فولت ، وبالتالي فإن flip-flop سيكون قم بتخزين واحد وسيكون الناتج مرتفعًا.
في تكوين مستقر كما هو موضح في الشكل ،
يعتمد تردد إشارة الخرج على مقاومات RA و RB ومكثف C. يتم إعطاء المعادلة على النحو التالي ،
التردد (F) = 1 / (الفترة الزمنية) = 1.44 / ((RA + RB * 2) * C).
هنا RA ، RB هي قيم المقاومة و C هي قيمة السعة. من خلال وضع قيم المقاومة والسعة في المعادلة أعلاه ، نحصل على تردد الموجة المربعة الناتجة.
يتم إعطاء وقت المنطق عالي المستوى كما يلي: TH = 0.693 * (RA + RB) * C
الوقت المنطقي منخفض المستوى مُعطى ، TL = 0.693 * RB * C.
يتم إعطاء نسبة التشغيل للموجة المربعة الناتجة على النحو التالي ، دورة العمل = (RA + RB) / (RA + 2 * RB).
555 مخطط دبوس الموقت والأوصاف
الآن كما هو موضح في الشكل ، هناك ثمانية دبابيس لـ 555 Timer IC وهي ،
1. الأرض.
2-الزناد.
3. الإخراج.
4. إعادة تعيين.
5. السيطرة
6. العتبة.
7. التفريغ
8. السلطة أو Vcc
دبوس 1. الأرض: هذا الدبوس ليس له وظيفة خاصة على الإطلاق. إنه متصل بالأرض كالمعتاد. لكي يعمل المؤقت ، يجب توصيل هذا الدبوس بالأرض ويجب أن يكون كذلك.
دبوس 8. الطاقة أو VCC: هذا الدبوس أيضًا ليس له وظيفة خاصة. وهي متصلة بالجهد الإيجابي. لكي يعمل المؤقت ، يجب توصيل هذا الدبوس بجهد موجب للنطاق + 3.6 فولت إلى + 15 فولت.
دبوس 4. إعادة تعيين: كما تمت مناقشته سابقًا ، هناك تقليب في شريحة المؤقت. يتحكم إخراج flip-flop في إخراج الشريحة عند pin3 مباشرةً.
يتم توصيل دبوس إعادة الضبط مباشرة بـ MR (إعادة الضبط الرئيسية) للقلابة. في الملاحظة يمكننا أن نلاحظ دائرة صغيرة في MR من flip-flop. تمثل هذه الفقاعة أن دبوس MR (إعادة الضبط الرئيسية) هو مشغل LOW نشط. هذا يعني أن flip-flop لإعادة ضبط جهد دبوس MR يجب أن ينتقل من HIGH إلى LOW. مع هذا المنطق التدريجي للأسفل ، بالكاد يتم سحب flip-flop إلى LOW. لذلك يصبح الناتج منخفضًا ، بغض النظر عن أي دبابيس.
هذا الدبوس متصل بـ VCC لكي يتوقف flip-flop عن إعادة الضبط الثابت.
الدبوس 3. الإخراج: هذا الدبوس أيضًا ليس له وظيفة خاصة. يتم سحب هذا الدبوس من تكوين PUSH-PULL المكون من الترانزستورات.
يظهر تكوين سحب الدفع في الشكل. ترتبط قواعد اثنين من الترانزستورات بإخراج flip-flop. لذلك عندما يظهر المنطق المرتفع عند إخراج flip-flop ، يتم تشغيل ترانزستور NPN ويظهر + V1 في الإخراج. عندما يظهر المنطق عند خرج flip-flop منخفضًا ، يتم تشغيل ترانزستور PNP ويتم سحب الإخراج لأسفل إلى الأرض أو يظهر –V1 عند الإخراج.
وهكذا كيف يتم استخدام تكوين الدفع والسحب للحصول على موجة مربعة عند الإخراج من خلال منطق التحكم من flip-flop. الغرض الرئيسي من هذا التكوين هو إعادة التحميل إلى الخلف. حسنًا ، من الواضح أن flip-flop لا يمكنه توفير 100mA عند الإخراج.
حسنًا حتى الآن ناقشنا المسامير التي لا تغير حالة الإخراج في أي حالة. الدبابيس الأربعة المتبقية خاصة لأنها تحدد حالة إخراج شريحة المؤقت ، سنناقش كل منها الآن.
دبوس 5. Conrol Pin: يتم توصيل دبوس التحكم من طرف الإدخال السالب للمقارن.
ضع في اعتبارك أن الجهد بين VCC و GROUND هو 9 فولت. بسبب مقسم الجهد في الشريحة كما هو مذكور في الشكل 3 من الصفحة 8 ، سيكون الجهد عند دبوس التحكم VCC * 2/3 (بالنسبة لـ VCC = 9 ، جهد الدبوس = 9 * 2/3 = 6V).
وظيفة هذا الدبوس لمنح المستخدم التحكم المباشر في المقارنة الأولى. كما هو موضح في الشكل أعلاه ، يتم تغذية ناتج المقارنة واحد لإعادة ضبط flip-flop. في هذا الدبوس يمكننا وضع جهد مختلف ، لنقل إذا قمنا بتوصيله بـ + 8 فولت. الآن ما يحدث هو ، يجب أن يصل جهد دبوس THRESHOLD إلى +8 فولت لإعادة ضبط flip-flop وسحب الإخراج لأسفل.
للحالة العادية ، سينخفض V-out بمجرد شحن المكثف حتى 2 / 3VCC (+ 6V لإمداد 9V). الآن منذ أن وضعنا جهدًا مختلفًا عند دبوس التحكم (المقارنة واحد سلبي أو إعادة المقارنة).
يجب أن يشحن المكثف حتى يصل جهده إلى جهد دبوس التحكم. بسبب شحن مكثف القوة هذا ، يتغير وقت التشغيل وإيقاف وقت تغيير الإشارة. لذا فإن المخرجات تواجه منعطفًا مختلفًا على الحصة الغذائية الممزقة.
عادة يتم سحب هذا الدبوس لأسفل باستخدام مكثف. لتجنب التشويش غير المرغوب فيه مع العمل.
الدبوس 2. المشغل: يتم سحب دبوس الزناد من الإدخال السلبي للمقارنة الثانية. يتم توصيل ناتج المقارنة الثاني بـ SET pin of flip-flop. مع ناتج المقارنة ، نحصل على جهد عالي عند خرج المؤقت. لذلك يمكننا القول أن دبوس المشغل يتحكم في إخراج المؤقت.
الآن ما يجب ملاحظته هو ، الجهد المنخفض عند دبوس الزناد يفرض جهد الخرج العالي ، لأنه عند عكس مدخلات المقارنة الثانية. يجب أن يكون الجهد الكهربي عند دبوس المشغل أقل من VCC * 1/3 (مع VCC 9v كما هو مفترض ، VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3V). لذلك يجب أن يقل الجهد عند دبوس المشغل عن 3 فولت (لإمداد 9 فولت) حتى يرتفع خرج المؤقت.
إذا كان هذا الدبوس متصلاً بالأرض ، فسيكون الناتج مرتفعًا دائمًا.
دبوس 6. THRESHOLD: يحدد جهد دبوس العتبة متى يتم إعادة ضبط قلب التقليب في المؤقت. يتم سحب دبوس العتبة من الإدخال الإيجابي للمقارنة 1.
هنا يحدد فرق الجهد بين دبوس THRESOLD ودبوس التحكم ناتج المقارنة 2 ومن ثم منطق إعادة التعيين. إذا كان فرق الجهد موجبًا ، تتم إعادة ضبط flip-flop وينخفض الإنتاج. إذا كان الاختلاف سالبًا ، فإن المنطق في SET pin يحدد الإخراج.
إذا كان دبوس التحكم مفتوحًا. ثم الجهد الذي يساوي أو أكبر من VCC * (2/3) (ie 6V لتزويد 9V) سيعيد ضبط flip-flop. لذلك الناتج ينخفض.
لذلك يمكننا أن نستنتج أن جهد دبوس THRESHOLD يحدد متى يجب أن ينخفض الناتج ، عندما يكون دبوس التحكم مفتوحًا.
دبوس 7. التفريغ: يتم سحب هذا الدبوس من المجمع المفتوح للترانزستور. منذ أن تم توصيل الترانزستور (الذي تم أخذ دبوس التفريغ عليه ، Q1) بقاعدته Qbar. عندما ينخفض الإخراج أو يتم إعادة ضبط flip-flop ، يتم سحب دبوس التفريغ إلى الأرض. نظرًا لأن Qbar سيكون مرتفعًا عندما يكون Q منخفضًا ، يتم تشغيل الترانزستور Q1 كقاعدة للترانزستور تحصل على الطاقة.
عادة ما يقوم هذا الدبوس بتفريغ مكثف في تكوين ASTABLE ، لذلك فإن الاسم DISCHARGE.