عند تطوير الأجهزة الإلكترونية ، غالبًا ما يكون من الضروري توليد نبضات بطول معين أو إنشاء إشارة مستطيلة بتردد معين ونسبة معينة من الطول للتوقف المؤقت. لن يكون من الصعب على المصمم المتمرس تصميم مثل هذا الجهاز على عناصر رقمية منفصلة ، ولكن من الأنسب استخدام دائرة كهربائية متخصصة لهذا الغرض.
محتوى
ما هي شريحة NE555 وأين يمكن استخدامها
تم تطوير شريحة NE555 في السبعينيات من القرن الماضي ولا تزال تحظى بشعبية كبيرة بين المحترفين والهواة. وهو عبارة عن جهاز توقيت محاط بإسكان به 8 دبابيس.متوفر في DIP أو إصدارات مختلفة من تثبيت السطح (SMD).
تحتوي الدائرة المصغرة على مقارنين - العلوي والسفلي. عند مدخلاتها ، يتم تشكيل جهد مرجعي ، يساوي 2/3 و 1/3 من جهد الإمداد. يتكون الحاجز من مقاومات مقاومة 5 كيلو أوم. المقارنات تتحكم في RS flip-flop. يتم توصيل مكبر الصوت المؤقت ومفتاح الترانزستور بإخراجها. كل مقارن له مدخل واحد مجاني ، فهو يعمل على توفير إشارات تحكم خارجية. يتم تشغيل المقارن العلوي عندما يظهر مستوى عالٍ ويحول إخراج الدائرة المصغرة إلى مستوى منخفض. يعمل "الحارس" السفلي على خفض الجهد أقل من 1/3 VCC ويضبط خرج المؤقت على وحدة منطقية.
الخصائص الرئيسية لشريحة NE555
قد تختلف خصائص الموقت من جهات تصنيع مختلفة في حدود صغيرة ، ولكن لا أحد لديه انحرافات أساسية (باستثناء الدوائر الدقيقة من أصل غير معروف ، يمكنك توقع أي شيء منهم):
- يُشار إلى جهد الإمداد بشكل قياسي من +5 إلى +15 فولت ، على الرغم من أن أوراق البيانات تحتوي على حدود 4.5 ... 18 فولت.
- تيار الإخراج 200 مللي أمبير.
- جهد الخرج هو الحد الأقصى لجهد الخرج VCC ناقص 1.6 فولت ، ولكن لا يقل عن 2 فولت بجهد إمداد يبلغ 5 فولت.
- الاستهلاك الحالي عند 5 فولت لا يزيد عن 5 مللي أمبير ، عند 15 فولت - حتى 13 مللي أمبير.
- لا يزيد الخطأ في تكوين مدة النبضة عن 2.25٪.
- تردد التشغيل الأقصى هو 500 كيلو هرتز.
يتم تحديد جميع المعلمات لدرجة حرارة محيطة تبلغ +25 درجة مئوية.
موقع والغرض من الدبابيس
يتم ترتيب مخرجات عداد الوقت كمعيار ، بغض النظر عن تصميم الحالة - بترتيب تصاعدي من المفتاح عكس اتجاه عقارب الساعة (عند النظر إليه من أعلى) ، من 1 إلى 8. لكل ناتج غرضه الخاص:
- GND - سلك إمداد الطاقة المشترك للجهاز.
- علم حساب المثلثات - عند تطبيق مستوى منخفض ، يبدأ المقارنة الثانية (أقل وفقًا للمخطط) ، تظهر وحدة منطقية عند خرجها ، مع ضبط RS flip-flop الداخلي على 0. يتم توصيل دارة RC للتوقيت الخارجي بها. الأسبقية على THR.
- خارج - خروج. المستوى العالي للإشارة أقل قليلاً من جهد الإمداد ، والمستوى المنخفض هو 0.25 فولت.
- إعادة تعيين - إعادة تعيين. بغض النظر عن الإشارات الموجودة على المدخلات الأخرى ، إذا كان هناك مستوى منخفض ، فإنه يعيد ضبط الإخراج إلى 0 ويعطل المؤقت.
- كنترول - إدارة. لديها دائمًا مستوى 2/3 من جهد سكة الطاقة. هنا يمكنك تطبيق إشارة خارجية وتعديل الإخراج معها.
- THR - عندما يظهر مستوى عالٍ (أكثر من 2/3 من مصدر الطاقة) ، يتم ضبط المشغل الأول (الأعلى وفقًا للمخطط) على 1 والداخلي قلاب RS يدخل في حالة الوحدة المنطقية.
- ديس - تفريغ مكثف ضبط الوقت. عندما يظهر مشغل عالي المستوى عند الخرج ، يفتح الترانزستور الداخلي ، ويحدث تفريغ سريع. المؤقت جاهز للدورة التالية من التشغيل.
- VCC - مخرج قوي. يمكن تزويده بجهد كهربائي من 5 إلى 15 فولت.
وصف أوضاع تشغيل شريحة NE555
على الرغم من أن بنية المؤقت تسمح باستخدامه في مجموعة متنوعة من الأوضاع ، إلا أن هناك ثلاثة أوضاع تشغيل نموذجية لـ NE555.
هزاز واحد (هزاز متعدد الاستعداد)
وضع البداية:
- المدخلات 2 عالية المستوى المنطقي ؛
- عند المدخلات R و S من الزناد - الأصفار ؛
- خرج الزناد - 1 ؛
- ترانزستور دائرة التفريغ مفتوح ، يتم تحويل المكثف C ؛
- الإخراج 3 هو المستوى 0.
عندما يظهر مستوى الصفر عند الإدخال 2 ، يتحول المقارن السفلي إلى 1 ، ويقلب المشغل إلى 0. يظهر مستوى عالٍ عند إخراج الدائرة المصغرة.في الوقت نفسه ، يغلق الترانزستور ، ويتوقف عن تحويل المكثف. يبدأ الشحن من خلال المقاوم R. بمجرد أن يصل الجهد عبره إلى 2/3 من VCC ، سيعمل المقارن العلوي ، ويعيد الزناد إلى 1 ، وينتج خرج المؤقت إلى 0. سوف يعمل الترانزستور ويفرغ السعة . وبالتالي ، سيتم تشكيل نبضة موجبة عند الخرج ، يتم تحديد بدايتها بواسطة إشارة خارجية عند الإدخال 2 ، ويعتمد اكتمالها على وقت شحنة المكثف ، والتي يتم حسابها بواسطة الصيغة t = 1.1⋅R⋅ ج.
هزاز متعدد
عندما يتم تطبيق الطاقة ، يتم تفريغ المكثف ، عند الإدخال 2 (و 6) منطق 0 ، عند إخراج المؤقت 1 (تم وصف هذه العملية في القسم السابق). بعد شحن السعة عبر R1 و R2 إلى مستوى 2/3 VCC ، فإن المستوى العالي عند الإدخال 6 سيقلب الإخراج 3 إلى الصفر ، وسيتم تشغيل ترانزستور التفريغ. لكن المكثف لن يتم تفريغه مباشرة ، ولكن من خلال R2. نتيجة لذلك ، ستصل الدائرة إلى موضعها الأصلي ، وستتكرر الدورة مرارًا وتكرارًا. من وصف العملية ، يمكن ملاحظة أن وقت الشحن يتم تحديده من خلال مجموع المقاومات R1 و R2 وسعة المكثف ، ويتم ضبط وقت التفريغ بواسطة R1 و C بدلاً من R1 و R2 ، يمكنك وضع مقاومات متغيرة والتحكم بسرعة في التردد ودورة عمل النبضات. صيغ الحساب:
- مدة النبضة t1 = 0.693⋅ (R1 + R2) C ؛
- مدة الإيقاف المؤقت t2 = 0.693⋅R2⋅C ؛
- معدل تكرار النبض f = 1 / (0.693 (R1 + 2⋅R2) C.
لا يمكن أن يتجاوز وقت التوقف وقت النبض. للتغلب على هذا القيد ، يتم فصل دارات التفريغ والشحن عن طريق تضمين الصمام الثنائي في الدائرة (كاثود إلى دبوس 6 ، أنود إلى دبوس 7).
شميت الزناد
على شريحة 555 ، يمكنك بناء مشغل شميت.يحول هذا الجهاز إشارة متغيرة ببطء (شبه جيبية ، سن المنشار ، إلخ) إلى موجة مربعة. هنا ، لا يتم استخدام دوائر التوقيت ، يتم تغذية الإشارة إلى المدخلات 2 و 6 ، المترابطة. عندما يتم الوصول إلى عتبة 2/3 VCC ، يتحول جهد الخرج فجأة إلى 1 ، عندما ينخفض إلى مستوى 1/3 ، ينخفض أيضًا بشكل مفاجئ إلى الصفر. منطقة الغموض هي 1/3 من جهد التغذية.
المميزات والعيوب
الميزة الرئيسية لشريحة NE555 هي سهولة استخدامها - لبناء دائرة ، يكون الربط الصغير كافيًا ، مما يسهل الحساب جيدًا. في نفس الوقت تكلفة الجهاز منخفضة.
العيب الرئيسي للمؤقت هو الاعتماد الواضح لمدة النبضة على جهد الإمداد. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المكثف في دائرة الهزاز الفردي أو متعدد الهزاز يتم شحنه من خلال المقاوم (أو من خلال اثنين) ، ويتم توصيل الطرف العلوي للمقاوم بحافلة الإمداد. يتشكل التيار من خلال المقاومة بواسطة الجهد VCC - فكلما زاد ارتفاعه ، زاد التيار ، زادت سرعة شحن المكثف ، وكلما عملت المقارنة في وقت مبكر ، كلما كان الفاصل الزمني المتولد أقصر. لسبب غير معروف ، هذه اللحظة ليست في التوثيق الفني ، لكنها معروفة للمطورين.
عيب آخر للمؤقت هو أن عتبة الفولتية للمقارنات تتشكل بواسطة فواصل داخلية ولا يمكن تعديلها. هذا يحد من إمكانيات تطبيق NE555.
وميزة أخرى غير سارة. فيما يتعلق بمخطط الدفع والسحب لبناء مرحلة الإخراج ، في لحظة التبديل (عندما يكون الترانزستور العلوي مفتوحًا بالفعل ، ولم يتم إغلاق الترانزستور السفلي بعد ، أو العكس) هناك نبض تيار خلال. مدتها قصيرة ، لكنها تؤدي إلى تسخين إضافي للدائرة الدقيقة وتولد تداخلاً في دوائر الطاقة.
ما هي نظائرها
أثناء وجود المؤقت ، تم تطوير وإصدار عدد كبير من الحيوانات المستنسخة. يتم إنتاجها من قبل شركات مختلفة ، لكنها تحتوي جميعها على الرقم 555 في الاسم.من بين المصانع التي تنتج نظائرها ، يوجد مصنعون مشهورون للمكونات الإلكترونية ومصنعون غير معروفين من جنوب شرق آسيا. إذا كان الأول يوفر المعلمات المعلنة ، فلا ينبغي توقع ضمانات من الأخير. يمكن أن تكون الانحرافات عن الخصائص المعلنة كبيرة.
في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير مؤقت مماثل KR1006VI1. وظيفتها هي نفسها تمامًا مثل الأصل ، مع استثناء واحد: إخراجها 2 له الأسبقية على الإخراج 6 (وليس العكس ، مثل NE555). يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند تصميم المخططات. وشيء آخر: مؤشر КР يعني أن الدائرة المصغرة يتم إنتاجها فقط في حزمة DIP8.
أمثلة على الاستخدام العملي
نطاق التطبيق العملي للموقت واسع ؛ في إطار هذه المراجعة ، لن يكون من الممكن تغطية الموضوع بالكامل. لكن الأمثلة الأكثر شيوعًا تستحق الدراسة.
في وضع الهزاز الفردي على العديد من الدوائر المصغرة ، من الممكن إنشاء قفل رمز بحد زمني للاتصال بالرمز. طريقة أخرى هي استخدامه كجهاز إشارات للوصول إلى مستوى عتبة (الإضاءة ، مستوى ملء الخزان ، إلخ) بالتزامن مع أجهزة استشعار مختلفة.
في وضع الهزاز المتعدد (الوضع المستقر) ، يجد المؤقت أوسع تطبيق. في العديد من أجهزة ضبط الوقت ، يمكنك إنشاء مفتاح إكليل مع تنظيم منفصل لتردد الوميض ، في الوقت المحدد ووقت الإيقاف المؤقت.من الممكن استخدام NE555 كأساس لترحيل الوقت وتشكيل وقت تشغيل المستهلك من 1 إلى 25 ثانية. يمكنك بناء بندول الإيقاع للموسيقي. هذا هو وضع الرقاقة الأكثر استخدامًا ، ومن المستحيل وصف جميع التطبيقات.
كمشغل Schmitt ، يتم استخدام المؤقت بشكل غير منتظم. ولكن في الوضع ثنائي الاستقرار بدون عناصر ضبط التردد ، يتم استخدام NE555 كمزيل أو مفتاح ثنائي الزر في وضع بدء التشغيل. في الواقع ، يتم استخدام قلاب RS المدمج فقط. ومن المعروف أيضًا بناء وحدة تحكم PWM بناءً على جهاز ضبط الوقت.
هناك مجموعات من الدوائر التي تصف التطبيقات المختلفة لمؤقت NE555. يصفون آلاف الطرق لاستخدام الرقاقة. ولكن حتى هذا قد لا يكون كافيًا للعقل الفضولي للمصمم ، وسيجد استخدامًا إضافيًا للمؤقت لم يتم وصفه في أي مكان بعد. تسمح الاحتمالات التي وضعها مطورو الدائرة المصغرة بذلك.
مقالات مماثلة:
