تئوری و عملی استفاده از تایمر 555 قسمت اول.
بخش اول. نظری.احتمالاً چنین آماتور رادیویی وجود ندارد ( میو و گربه اش!- از این پس تقریبا کوتا)، که از این ریزمدار فوق العاده در تمرین خود استفاده نمی کند. خوب، همه قبلاً در مورد او شنیده اند.
تاریخچه آن در سال 1971 آغاز شد، زمانی که شرکت Signetics تراشه SE555 / NE555 را به نام "Integral Timer" منتشر کرد. ماشین زمان آی سی).
در آن زمان، این تنها ریز مدار "تایمر" بود که در دسترس مصرف کنندگان انبوه بود. بلافاصله پس از فروش، ریز مدار محبوبیت گسترده ای در بین آماتورها و حرفه ای ها به دست آورد. دسته ای از مقالات، توضیحات، طرح ها با استفاده از این دستگاه ظاهر شده است.
در طول 35 سال گذشته، تقریباً هر سازنده نیمه‌رساناهایی که به خود احترام می‌گذارند، انتشار نسخه خود از این ریزمدار، از جمله استفاده از فرآیندهای فنی مدرن‌تر را وظیفه خود دانسته‌اند. به عنوان مثال، موتورولا نسخه CMOS MC1455 را منتشر می کند. اما با همه اینها، هیچ تفاوتی در عملکرد و چیدمان پین برای همه این نسخه ها وجود ندارد. همه آنها آنالوگ کامل یکدیگر هستند.
سازندگان داخلی ما نیز کنار نرفتند و این ریزمدار را با نام KR1006VI1 منتشر کردند.
و در اینجا لیستی از تولید کنندگان خارج از کشور که تایمر 555 را می سازند و نام تجاری آنها آمده است:
شرکت تولید کننده |
نام تراشه |
تگزاس اینسترومنتز |
در برخی موارد، دو نام ذکر شده است. این بدان معنی است که دو نسخه از ریز مدار وجود دارد - غیر نظامی، تجاری و نظامی. نسخه نظامی دقیق تر است، دارای محدوده دمای عملیاتی گسترده است و در یک جعبه فلزی یا سرامیکی موجود است. خوب، و البته گران تر.
بیایید با کیس و پین ها شروع کنیم.
|
میکرو مدار در دو نوع بسته بندی پلاستیکی DIP و فلزی گرد موجود است. درست است ، هنوز در یک جعبه فلزی تولید می شد - اکنون فقط موارد DIP باقی مانده است. اما اگر به طور ناگهانی به چنین شادی دست یابید، در اینجا هر دو نقاشی از پرونده وجود دارد. تخصیص پین ها در هر دو هوزینگ یکسان است. علاوه بر موارد استاندارد، دو نوع ریز مدار دیگر نیز تولید می شود - 556 و 558. 556 یک نسخه دوگانه تایمر است، 558 یک نسخه چهارگانه است.
نمودار عملکردی تایمر در شکل مستقیماً بالای این جمله نشان داده شده است.
ریز مدار شامل حدود 20 ترانزیستور، 15 مقاومت، 2 دیود است. ترکیب و مقدار اجزا ممکن است بسته به سازنده کمی متفاوت باشد. جریان خروجی می تواند به 200 میلی آمپر برسد، جریان مصرفی 3-6 میلی آمپر بیشتر است. ولتاژ تغذیه می تواند از 4.5 تا 18 ولت متغیر باشد. در عین حال، دقت تایمر عملاً به تغییرات ولتاژ تغذیه بستگی ندارد و 1٪ از ولتاژ محاسبه شده است. رانش 0.1٪ / ولت و رانش دما 0.005٪ / C است.
اکنون به نمودار مدار تایمر نگاه می کنیم و استخوان های آن یا به عبارت بهتر پاها را می شوییم - چه نتیجه ای برای چیست و چه معنایی لازم است.
بنابراین نتیجه گیری ( میو! این مربوط به پاهاست...):
1. زمین.هیچ چیز خاصی برای اظهار نظر وجود ندارد - خروجی که به منفی منبع تغذیه و به سیم مشترک مدار متصل است.
2. راه اندازی کنید.ورودی مقایسه کننده شماره 2. هنگامی که یک پالس سطح پایین (بیش از 1/3 Vpit) به این ورودی اعمال می شود، تایمر شروع می شود و یک ولتاژ سطح بالا در خروجی برای مدت زمانی تنظیم می شود که توسط مقاومت خارجی R (Ra + Rb) تعیین می شود. ، نمودار عملکردی را ببینید) و خازن C - این حالت به اصطلاح مولتی ویبراتور یکنواخت است. پالس ورودی می تواند مستطیلی یا سینوسی باشد. نکته اصلی این است که مدت زمان آن کوتاه تر از زمان شارژ خازن C است. اگر پالس ورودی همچنان از این زمان تجاوز کند، خروجی ریزمدار در سطح بالایی باقی می ماند تا زمانی که سطح بالایی در آن برقرار شود. دوباره ورودی جریان مصرف شده توسط ورودی از 500 نانو آمپر تجاوز نمی کند.
3. خارج شوید.ولتاژ خروجی با ولتاژ تغذیه تغییر می کند و برابر با Vpit-1.7V (سطح بالا در خروجی) است. در سطح پایین، ولتاژ خروجی تقریباً 0.25 ولت (در ولتاژ تغذیه + 5 ولت) است. جابجایی بین حالت های کم-بالا تقریباً در 100 ns رخ می دهد.
4. بازنشانی کنید.هنگامی که یک ولتاژ سطح پایین (بیشتر از 0.7 ولت) به این خروجی اعمال می شود، خروجی به حالت سطح پایین بازنشانی می شود، صرف نظر از اینکه تایمر در حال حاضر در چه حالتی است و چه کاری انجام می دهد. ریست کنید، می دانید، در آفریقا هم ریست شده است. ولتاژ ورودی مستقل از ولتاژ تغذیه است - این یک ورودی سازگار با TTL است. برای جلوگیری از ریست های تصادفی، توصیه می شود در مواقع عدم نیاز، این پین را به منبع تغذیه مثبت وصل کنید.
5. کنترلاین پین اجازه دسترسی به ولتاژ مرجع مقایسه کننده شماره 1 را می دهد که 2 / 3Vpit است. معمولا از این پین استفاده نمی شود. با این حال، استفاده از آن می تواند تا حد زیادی امکانات کنترل تایمر را گسترش دهد. موضوع این است که با اعمال ولتاژ به این پین می توانید مدت زمان پالس های خروجی تایمر را کنترل کنید و در نتیجه زنجیر زمان بندی را روی RC چکش کنید. ولتاژ اعمال شده به این ورودی در حالت مولتی ویبراتور یکپارچه می تواند از 45% تا 90% ولتاژ تغذیه باشد. و در حالت مولتی ویبراتور از 1.7 ولت تا ولتاژ تغذیه. در این حالت، یک سیگنال مدوله شده FM (FM) در خروجی دریافت می کنیم. اگر هنوز از این پین استفاده نمی شود، توصیه می شود آن را از طریق یک خازن 0.01μF (10nF) به سیم مشترک متصل کنید تا سطح تداخل و هرگونه مشکل دیگر کاهش یابد.
6. توقف کنید.این پین یکی از ورودی های مقایسه کننده شماره 1 است. به عنوان نوعی آنتی پاد پین 2 استفاده می شود. یعنی برای متوقف کردن تایمر و رساندن خروجی به حالت ( میو! وحشت خاموش؟!) سطح پایین هنگامی که یک پالس سطح بالا اعمال می شود (حداقل 2/3 ولتاژ تغذیه)، تایمر متوقف می شود و خروجی به حالت سطح پایین بازنشانی می شود. و همچنین پین 2، هم پالس های مستطیلی و هم سینوسی را می توان روی این پین اعمال کرد.
7. ترشح.این پین به کلکتور ترانزیستور T6 متصل است که امیتر آن به زمین متصل است. بنابراین، هنگامی که ترانزیستور باز است، خازن C از طریق اتصال کلکتور-امیتر تخلیه می شود و تا زمان بسته شدن ترانزیستور در حالت تخلیه باقی می ماند. ترانزیستور زمانی باز است که خروجی ریز مدار کم است و زمانی که خروجی فعال است بسته است، یعنی سطح بالایی دارد. از این پین می توان به عنوان خروجی کمکی نیز استفاده کرد. ظرفیت بار آن تقریباً به اندازه یک خروجی تایمر معمولی است.
8. به علاوه غذا.همانطور که در مورد پین 1، شما نمی توانید چیز زیادی بگویید. ولتاژ تغذیه تایمر می تواند در محدوده 4.5-16 ولت باشد. برای نسخه های نظامی ریز مدار، محدوده بالایی در 18 ولت است.
بنابراین، بیایید فرض کنیم که ما برق را به ریزمدار اعمال کرده ایم. ورودی زیاد، خروجی کم و خازن C تخلیه می شود. همه چیز آرام است، همه خوابند. و سپس BAM - یک سری پالس مستطیلی را به ورودی تایمر اعمال می کنیم. چه اتفاقی می افتد؟
اولین پالس سطح پایین خروجی تایمر را به حالت سطح بالا سوئیچ می کند. ترانزیستور T6 بسته می شود و خازن از طریق مقاومت R شروع به شارژ می کند. در تمام مدتی که خازن در حال شارژ شدن است، خروجی تایمر روشن می ماند - سطح ولتاژ بالایی را حفظ می کند. به محض اینکه خازن به 2/3 ولتاژ تغذیه شارژ می شود، خروجی ریز مدار خاموش می شود و سطح پایینی روی آن ظاهر می شود. ترانزیستور T6 روشن می شود و خازن C تخلیه می شود.
با این حال، دو تفاوت ظریف وجود دارد که در نمودار با خطوط چین نشان داده شده است.
اولین مورد این است که اگر پس از پایان شارژ خازن، ولتاژ ورودی پایین بماند - در این حالت، خروجی فعال باقی بماند - تا زمانی که سطح بالایی در ورودی ظاهر شود، در سطح بالایی باقی می ماند. دوم این است که اگر ورودی Reset را با ولتاژ پایین فعال کنیم. در این حالت، خروجی بلافاصله خاموش می شود، حتی اگر خازن هنوز در حال شارژ باشد.
بنابراین، بخش شعر به پایان رسید - بیایید به اعداد و محاسبات خشن برویم. چگونه می توانیم زمان روشن شدن تایمر و مقادیر زنجیره RC مورد نیاز برای تنظیم این زمان را تعیین کنیم؟ مدت زمانی که خازن طول می کشد تا 63.2% (2/3) ولتاژ تغذیه را شارژ کند ثابت زمانی نامیده می شود که آن را با حرف t نشان می دهیم. این زمان با فرمولی محاسبه می شود که پیچیدگی آن شگفت انگیز است. او آنجاست: t = R * C، جایی که R مقاومت مقاومت بر حسب مگا اهم اهم است، C ظرفیت خازن در میکروفاراد است. زمان بر حسب ثانیه به دست می آید.
زمانی به فرمول برمی گردیم که حالت های عملکرد تایمر را با جزئیات در نظر بگیریم. در حال حاضر، بیایید به یک تستر ساده برای این میکرو مدار نگاه کنیم، که به راحتی به شما می گوید که آیا نمونه تایمر شما کار می کند یا خیر.
اگر هر دو LED بعد از روشن شدن برق چشمک می زنند، پس همه چیز خوب است و میکرو مدار کاملاً در شرایط کار قرار دارد. اگر حداقل یکی از دیودها روشن نمی شود، یا برعکس - دائما روشن است، می توان چنین ریز مداری را با وجدان راحت در توالت فرو برد یا اگر تازه آن را خریده اید به فروشنده بازگرداند. ولتاژ تغذیه 9 ولت است. به عنوان مثال، از باتری Krona.
حال بیایید حالت های عملکرد این ریز مدار را در نظر بگیریم.
در واقع دو حالت دارد. اولین - مولتی ویبراتور یکنواخت... Monostable - زیرا وضعیت پایدار چنین مولتی ویبراتور یکباره است. و با ارسال سیگنال به ورودی تایمر آن را به طور موقت در حالت روشن قرار می دهیم. همانطور که در بالا ذکر شد، زمانی که مولتی ویبراتور به حالت فعال می رود توسط زنجیره RC تعیین می شود. این ویژگی ها را می توان در طیف گسترده ای از طرح ها استفاده کرد. برای شروع کاری برای مدت زمان مشخص یا برعکس - ایجاد مکث برای مدت زمان مشخص.
حالت دوم یک مولد پالس است. ریز مدار می تواند دنباله ای از پالس های مستطیلی را تولید کند که پارامترهای آن توسط همان مدار RC تعیین می شود. ( میو! من یک زنجیر می خواهم. روی دم. خوب، یا یک دستبند. آنتی استاتیک)
بالاخره گربه ما خسته است.
از اول شروع کنیم یعنی از حالت اول.
مدار روشن کردن میکرو مدار در شکل نشان داده شده است. یک مدار RC بین مثبت و منفی منبع تغذیه متصل است. پایه 6 - استاپ به محل اتصال مقاومت و خازن متصل است. این ورودی مقایسه کننده شماره 1 است. پین 7 - تخلیه نیز در اینجا وصل می شود. پالس ورودی به پایه 2 اعمال می شود - شروع. این ورودی مقایسه‌گر شماره 2 است. یک مدار کاملا ساده - یک مقاومت و یک خازن - چقدر راحت تر است؟ برای افزایش ایمنی نویز، می توانید پایه 5 را از طریق یک خازن 10nF به سیم مشترک متصل کنید.
بنابراین، در حالت اولیه، خروجی تایمر کم است - حدود صفر ولت، خازن تخلیه می شود و نمی خواهد شارژ شود، زیرا ترانزیستور T6 باز است. این حالت پایدار است، می تواند به طور نامحدود ادامه یابد. هنگامی که یک پالس سطح پایین به ورودی می رسد، مقایسه کننده شماره 2 فعال می شود و ماشه داخلی تایمر را تغییر می دهد. در نتیجه یک سطح ولتاژ بالا در خروجی تنظیم می شود. ترانزیستور T6 بسته می شود و خازن C از طریق مقاومت R شروع به شارژ می کند. در تمام مدت شارژ شدن، خروجی تایمر بالا می ماند. تایمر به هیچ محرک خارجی واکنش نشان نمی‌دهد، اگر به پین 2 ارسال شود. یعنی پس از اینکه تایمر از اولین ضربه فعال شد، تکانه‌های بیشتر هیچ تاثیری ندارندوضعیت تایمر بسیار مهم است. خب، آنجا چه خبر است؟ اوه، بله - خازن در حال شارژ است. هنگامی که به ولتاژ 2 / 3Vpit شارژ می شود، مقایسه کننده شماره 1 کار می کند و به نوبه خود فلیپ فلاپ داخلی را تغییر می دهد. این خروجی را روی یک سطح ولتاژ پایین تنظیم می کند و مدار به حالت اولیه و پایدار خود باز می گردد. ترانزیستور T6 باز می شود و خازن C را تخلیه می کند.
بیایید به حالت دوم برویم.
یک مقاومت دیگر به این مدار اضافه شده است. ورودی های هر دو مقایسه کننده به محل اتصال مقاومت R2 و خازن متصل و متصل می شوند. پایه 7 بین مقاومت ها متصل است. خازن از طریق مقاومت های R1 و R2 شارژ می شود.
حالا بیایید ببینیم وقتی برق مدار را روشن می کنیم چه اتفاقی می افتد. در حالت اولیه خازن دشارژ شده و در ورودی هر دو مقایسه کننده سطح ولتاژ پایین نزدیک به صفر وجود دارد. مقایسه کننده شماره 2 فلیپ فلاپ داخلی را سوئیچ می کند و خروجی تایمر را بالا تنظیم می کند. ترانزیستور T6 بسته می شود و خازن از طریق مقاومت های R1 و R2 شروع به شارژ می کند.
هنگامی که ولتاژ در خازن به 2/3 ولتاژ تغذیه می رسد، مقایسه کننده شماره 1 به نوبه خود ماشه را سوئیچ می کند و خروجی تایمر را خاموش می کند - ولتاژ خروجی نزدیک به صفر می شود. ترانزیستور T6 باز می شود و خازن از طریق مقاومت R2 شروع به تخلیه می کند. به محض اینکه ولتاژ در خازن به 1/3 ولتاژ تغذیه کاهش یابد، مقایسه کننده شماره 2 دوباره ماشه را تغییر می دهد و سطح بالایی در خروجی ریزمدار ظاهر می شود. ترانزیستور T6 بسته می شود و خازن دوباره شروع به شارژ می کند ... fuuu ، حتی سر من در حال چرخش است.
به طور خلاصه، در نتیجه این همه شمنیسم، دنباله ای از پالس های مستطیلی در خروجی به دست می آوریم. فرکانس پالس، همانطور که احتمالا قبلاً حدس زده اید، به مقادیر C، R1 و R2 بستگی دارد. با فرمول تعیین می شود:
مقادیر R1 و R2 با اهم، C جایگزین می شوند - در فاراد، فرکانس بر حسب هرتز به دست می آید.
زمان بین شروع هر تکانه بعدی دوره نامیده می شود و با حرف t نشان داده می شود. این شامل مدت زمان خود پالس - t1 و فاصله بین پالس ها - t2 است. t = t1 + t2.
فرکانس و دوره مفاهیم متضاد هستند و رابطه بین آنها به شرح زیر است:
f = 1 / تن.
البته t1 و t2 نیز می توانند و باید محاسبه شوند. مثل این:
t1 = 0.693 (R1 + R2) C;
t2 = 0.693R2C;
خب، به نظر می رسد بخش تئوری انجام شده است. در قسمت بعدی، نمونه‌های مشخصی از نحوه فعال کردن تایمر 555 در مدارهای مختلف و برای کاربردهای مختلف را بررسی خواهیم کرد.
اگر هنوز سوالی دارید، می توانید از آنها بپرسید.
|
این مقاله را چگونه دوست دارید؟ |
ریزمدار NE555 یک مدار مجتمع آنالوگ است که یک تایمر جهانی است، یعنی دستگاهی است که برای تشکیل (تولید) پالس های تک یا تکراری با ویژگی های پایدار در طول زمان طراحی شده است. ریز مدار NE555 به طور گسترده ای در فناوری های ساخت رله های زمان، ژنراتورها، مدولاتورها، دستگاه های آستانه و سایر واحدهای کاربردی تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود. بر اساس این ریز مدار، دستگاه های کنترل عرض پالس، دستگاه هایی برای بازگرداندن سیگنال دیجیتال تحریف شده، مبدل های ولتاژ پالس و غیره ساخته شدند.
این میکرو مدار اولین بار در سال 1971 توسط Signetics منتشر شد. نسخه دوقلو NE555 با نام 556 و نسخه چهارگانه 558 ساخته شده است.
توپولوژی NE555 از 2 دیود، 23 ترانزیستور و 16 مقاومت تشکیل شده است. جریان خروجی ریز مدار است 200 میلی آمپر، در حالی که مصرف فعلی آن فقط می باشد 3 میلی آمپربیشتر. ریز مدار توسط یک ولتاژ در محدوده تغذیه می شود 4.5 تا 18 ولت... با این حال، دقت تایمر NE555 تحت تأثیر تغییرات ولتاژ تغذیه قرار نمی گیرد. خطا فقط حدود 1٪ از مقدار محاسبه شده است.
بلوک دیاگرام تراشه NE555
تخصیص پین ریز مدار NE555
شماره پین |
تعیین |
تغییر- |
وقت ملاقات |
شرح |
سیم مشترک، منهای منبع تغذیه |
||||
در صورتی که ولتاژ در این خروجی به سطح زیر 1/2 CTRL برسد، یک ولتاژ بالا در خروجی میکرو مدار (پایه 3) ظاهر می شود و زمان بندی شروع می شود. |
||||
س یا بدون |
در این پین، یکی از دو ولتاژ تشکیل می شود که تقریباً مربوط به سطح پایین - 0.25 ولت و سطح بالا است. V CC - 1.7 ولت، بسته به وضعیت تایمر. زمان تعویض از یک سطح به سطح دیگر در حدود 100 ns رخ می دهد. |
|||
بازنشانی (فعال کردن شروع) |
هنگامی که ولتاژ کمتر از 0.7 ولت به این ورودی اعمال می شود، خروجی ریز مدار به زور به حالت سطح پایین سوئیچ می شود (سوئیچ به GND). این بدون توجه به وضعیت سایر ورودی ها اتفاق می افتد، یعنی این ورودی بالاترین اولویت را دارد. به عبارت دیگر، سطح ولتاژ بالا در این ورودی (بیش از 0.7 ولت) به تایمر اجازه راه اندازی می دهد، در غیر این صورت استارت ممنوع است. |
|||
کنترل (کنترل تقسیم کننده) |
مستقیماً به تقسیم کننده ولتاژ داخلی متصل می شود. در صورت عدم وجود سیگنال خارجی، ولتاژ آن 2/3 است V CC آستانه توقف و شروع را تعریف می کند. |
|||
هنگامی که ولتاژ در این پایه از ولتاژ پایه CTRL بیشتر شود، خروجی روی ولتاژ پایین تنظیم می شود، فاصله به پایان می رسد. توقف در صورتی امکان پذیر است که ورودی TRIG سیگنال ماشه ای دریافت نکند، زیرا ورودی TRIG بر THR اولویت دارد (به جز ریزمدار KR1006VI1). |
||||
? یا ¤< |
خروجی کلکتور باز، معمولاً برای تخلیه خازن زمان بندی بین فواصل زمانی استفاده می شود. حالت های این خروجی حالت های خروجی اصلی OUT را تکرار می کند، بنابراین می توان آنها را به صورت موازی وصل کرد تا ظرفیت غرق شدن فعلی تایمر افزایش یابد. |
|||
به علاوه غذا. |
حالت های عملکرد ریز مدار NE555
ژنراتور تک پایدار
سیگنال ورودی سطح پایین در ورودی INPUT (پین 2) تایمر ریز مدار را به حالت زمان بندی سوئیچ می کند، در حالی که یک سطح سیگنال بالا در خروجی ریز مدار مشاهده می شود (OUTPUT - پایه 3). این موقعیت تایمر برای مدت زمان مشخصی باقی می ماند که برابر با t = 1.1 * R * C است. سپس تایمر به حالت پایدار باز می گردد، که سطح پایین سیگنال را در خروجی ریز مدار تعیین می کند (OUTPUT - پین 3).
ژنراتور پایدار
ولتاژ در خروجی میکرو مدار (OUTPUT - پین 3) به طور دوره ای تغییر می کند. بنابراین، در خروجی ریز مدار، سیگنالی به شکل پیچ و خم مشاهده می شود که می توان آن را با معادلات زیر توصیف کرد:
مدت زمان سطح بالا: t1 = ln2 * (R1 + R2) * C = 0.693 * (R1 + R2) * C
مدت زمان سطح پایین: t2 = ln2 * R2 * C2 = 0.693 * R2 * C2
دوره زمانی: T = ln2 * (R1 + 2 * R2) * C = 0.693 * (R1 + 2 * R2) * C
فرکانس: f = 1 / (ln2 * (R1 + 2 * R2) * C)
گفتند نیازی به کنترلر نیست. آنها گفتند همه این کارها را روی تایمرهای NE555 انجام دهید. خوب، من این کار را انجام دادم - به نظر می رسد، فقط برای این که مطمئن شوم نتیجه ساختاری است که در تأثیر خردکننده اش بر روان شکننده من شگفت انگیز است.
بررسی، اگر بتوان این متن را چنین نامید، چندان طولانی نخواهد بود. زیرا این تنها بیانیه ای از شکست کامل و بدون قید و شرط من در مونتاژ مدارهای ابتدایی است و نشان می دهد که حداقل شش تراشه از بیست تراشه کاملاً کارآمد هستند.
همچنین توجه داشته باشید: به نظر می رسد فروشگاه اخیراً قوانین را تغییر داده است ، زیرا اکنون آنها حداقل سفارش را با ارسال رایگان دارند - از 6 دلار و اگر کمتر باشد ، 1.5 دلار برای حمل و نقل هزینه می کنند. وقتی خریدم فقط قیمت خرید یعنی 0.59 دلار را نوشتند و تمام.
دقیقاً بیست قطعه در دو تاول وجود دارد. از یک طرف، هر تاول با نوار پیچیده می شود، از سوی دیگر، با یک درپوش لاستیکی بسته می شود:
به طور کلی، در ابتدا تایمر خریدم تا یک ژنراتور ساده برای پیدا کردن یک اتصال کوتاه در سیم کشی بسازم - دوستانم علاقه مند شدند. ماهیت دستگاه، اگر به درستی متوجه شده باشم، این است که مدار اتصال کوتاه یک آنتن است که سیگنال آن را می توان با یک گیرنده معمولی MW / LW گوش داد.
جایی که صدای جیر جیر قطع شده است، یک اتصال کوتاه وجود دارد. در عمل از نظر دوستی که من قصد داشتم ردپای او را دنبال کنم اینگونه به نظر می رسد:
اما پس از آن آشنایان با نیاز به این نتیجه رسیدند که آنها واقعاً به همه چیز نیاز ندارند. وگرنه آنها تصمیمی گرفتند، اما من اصرار نکردم. و همچنین برای ناراحت شدن: دیدید قیمت تایمر چقدر است (کمی بیشتر از نیم دلار برای 20 قطعه) - چه ناراحتی؟
DIP8 رایج:
بنابراین، تصمیم گرفتم به روش دیگری سرگرم شوم و به آنچه که آنها به طور کلی از NE555 می سازند نگاه کردم. و آنها، همانطور که معلوم شد، بسیاری از همه چیز را انجام می دهند. انواع آلارم ها، نشانگرهای ولتاژ، نشانگرهای ضربه های از دست رفته. در کل من تحت تاثیر قرار گرفتم.
خوب، از آنجایی که همه در مورد یک چیز توضیح می دهند، در اینجا چند پیوند Radio Cat برای شما وجود دارد: و. طرح ها - در دوم.
فرض بر این است که محبوبیت NE555 به این دلیل است که طراحی آن برای سال ها (به طور دقیق تر، در حال حاضر 45 سال) اثبات شده است، که پیکربندی آن به طرز دلسرد کننده ای ساده است و بدون توجه به ولتاژ تغذیه، ویژگی ها را کاملاً دقیق مشاهده می کند. می تواند در محدوده 4.5 ولت تا 16 ولت برای نسخه معمولی باشد (اما گزینه هایی وجود دارد). یعنی ولتاژ در حال راه رفتن است و فرکانس نسبتاً پایدار است.
در واقع، کارکردن تایمر به چند قطعه و هر منبع تغذیه مناسب نیاز دارد - برای انجام کارهای مزخرف بدون هیچ زحمتی بسیار جذاب است.
در مورد من، مشکل میکروکنترلر حتی کمتر است، اما در کامنت های داستان "پستچال" من گرفتم و آرامش خود را از دست دادم. فهمیدم حداقل باید سعی کنم آرام باشم.
بنابراین، ایده ساده بود - یک تایمر برای تغذیه گربه ها. کسی که شرمش را از دست داده بود، تقریباً هر نیم ساعت یک بار شروع به تقاضای غذا کرد و هر کدام سه کراکر می خورد، با رضایت پراکنده می شد. به گفته دامپزشک، این کار چندان مفید نیست (و از نظر ما فوق العاده دردسرساز است) بنابراین لازم بود آنها را به رژیم غذایی خود بازگردانید. خوب، در مورد مکان: حداقل هر پنج تا شش ساعت یک بار غذا بدهید.
ردیابی ساعت، البته، دشوار نیست. با این حال ، اولاً ، وضعیت با این واقعیت پیچیده می شود که اگر تغذیه با ساعت همچنان در طول روز کم و بیش باشد ، در شب دیگر کاملاً نیست ، زیرا فرض کنید یک گربه دارای شخصیت پیچیده ای است. دقیقا - او راه می رود و پنجه هایش را روی باتری می خراشد، و حتی اگر تصمیم گرفتم به این آزمایش موسیقی با کیفیت مشکوک توجه نکنم، برای همسایه ها متاسفم.
یعنی شب ها باید بلند شوید و زمان را دوباره زمان بندی کنید اما در حالت نیمه هوشیار کمی سخت است.
ثانیاً ، همه گربه ها آنقدر رسوا نیستند ، بنابراین برخی به سادگی با این دردسرساز همراه نمی شوند. و معلوم می شود که فواصل زمانی برای همه متفاوت است، و انصافاً خوب است که پس از یک زمان مشخص و کسانی که یک وعده غذایی فوق العاده را از دست داده اند، غذا بخورند.
بنابراین، من با یک دسته تایمر مستقل برای یک زمان ثابت - یکی برای هر گربه - آمدم. و به این ترتیب: گربه می آید، به او غذا می دهید، دکمه را فشار می دهید، چراغ روشن می شود. به محض خاموش شدن چراغ، گربه را می توان دوباره تغذیه کرد.
همانطور که ممکن است حدس بزنید، این یکی از گزینه های اصلی برای تایمر است. می توان آن را به روش های مختلف نامید: می توانید از یک کاغذ ردیابی از - monostable، می توانید - تک ویبراتور، می توانید - مولتی ویبراتور منتظر استفاده کنید.
ماهیت این تغییر نمی کند: NE555 در واقع باید تنها یک پالس از مدت زمان مورد نیاز را صادر کند.
بنابراین، به عنوان پایه، مدار تایمر را از:
اما من با خلاص شدن از شر تریمر (چون فاصله ثابتی دارم) و ال ای دی دوم غیر ضروری آن را کمی ساده کردم. در همان زمان، من مقادیر زنجیره زمان را تغییر دادم و همه چیز را با همان مستندات بررسی کردم، که می گوید برای محاسبه مدت زمان تقریبی پالس، باید از فرمول y t = 1.1RC استفاده کنید.
پس از بازی با فونت‌ها با جزئیات موجود در بوتیک Chip-and-Dip، متوجه شدم که یک خازن 3300 uF و یک مقاومت 5.1 MΩ برای یک بازه زمانی پنج ساعته که مناسب همه است، کاملاً مناسب هستند:
T = 1.1 * 0.0033 * 5100000 = 18513 ثانیه = 5.14 ساعت.
با این حال، واقعیت کمی با تئوری ناسازگار بود. تایمر مونتاژ شده بر اساس این طرح و با این فرقه ها حتی پس از پنج ساعت به کار خود ادامه داد. من حوصله صبر نکردم تا کارش تمام شود، بنابراین فرض کردم که NE555 با رتبه های بالا خیلی خوب کار نمی کند.
یک جستجوی سریع در گوگل نشان داد که بله، ممکن است، اما نباید مشکلی (از لحاظ نظری) با مقاومت تا 20 مگا اهم در ولتاژ تغذیه 15 ولت وجود داشت. بنابراین، آزمایشات را ادامه دادم و متوجه شدم که در مورد من این فرمول معلوم می شود چیزی شبیه به این است:
و او از خود بسیار سپاسگزار بود که نه تنها 5.1 MΩ، بلکه برای هر موردی، نزدیکترین ارزش ها - 4.7 MΩ و 3.9 MΩ را خریداری کرده است. دومی، خوشبختانه، فقط برای فاصله زمانی لازم آمد.
با این درجه بندی ها (3300 uF و 3.9 MΩ)، من یک بلوک تایمر با لامپ ها و دکمه ها را مونتاژ کردم. من همه چیز را با یک خط برق مشترک وصل کردم، آنها دیگر نقطه تماسی ندارند (خب، حداقل سعی کردم اینطور نباشد). و از آنجایی که وزنه ها را جمع می کردم، در هر مرحله خودم را با مولتی متر چک می کردم و وقتی اولین تایمر را شروع کردم تقریباً آرام بودم.
اینجوری شد (همان اول هشدار دادم):
همانطور که انتظار می رفت روشن شد، بنابراین من دکمه ها و لامپ های باقی مانده را لحیم کردم، آن را روشن کردم. دکمه ها را فشار دادم. LED ها دقیقاً همانطور که باید روشن می شوند: دکمه را فشار دهید و روشن کنید، و تمام.
و بعد من یک اشتباه بزرگ مرتکب شدم. چند بار تست بیشتر انجام ندادم، اما از اینکه سیم ها را خیلی خوب به دکمه ها لحیم نکردم ناراحت شدم و تصمیم گرفتم دوباره آنها را لحیم کنم. بنابراین، من هنوز نمی دانم دقیقاً چه اتفاقی افتاده است: یا در ابتدا اشتباهی انجام دادم یا در زمان لحیم کاری سیم ها موفق شدم چیزی را خراب کنم.
اما خنده دار شد وقتی دوباره روشن شد (با سیم های لحیم شده)، سه LED بلافاصله روشن می شوند. و با فشار دادن دکمه ها آشفتگی کامل نشان داده شد: یک دکمه را فشار می دهید - LED آن روشن می شود (یعنی در تئوری، تایمر روشن می شود)، دیگری را فشار می دهید - LED اول خاموش می شود، دومی روشن می شود. و غیره.
به طور تجربی، متوجه شدم که ترکیب خاصی از فشار دادن دکمه وجود دارد که در آن همه LED ها روشن هستند. اما تا رسیدن عقربه ها، مدار را برای اتصال کوتاه در جایی که نباید باشد بررسی کنید.
آهنگ جایزه - بازی Sapper:
خلاصه می خواهم بگویم که با تایمرها سرگرم شدم. در عمل، من بررسی کردم که امکان خرید آنها در چین وجود دارد - کارگران می آیند.
و اگرچه او نمی توانست تایمر گربه بسازد، یک پازل "همه چراغ ها را روشن کنید" به عنوان جایزه دریافت کرد. و در عین حال، درک اینکه NE555 به وضوح برای من مناسب نیست. و به همین دلیل:
حداقل ولتاژ تغذیه 4.5 ولت
- مصرف جریان بالا
البته با سفارش نسخه CMOS تراشه که بسیار مقرون به صرفه است و از ولتاژ 1.5 ولت کار می کند، می توان این کاستی ها را برطرف کرد. اما معمولی ها برای بیست قطعه 0.59 دلار قیمت دارند و CMOS - در حال حاضر حدود 10 دلار است. یعنی حدود دو برابر قیمت یک کنترلر و اگر از دو یا چند تایمر در طراحی استفاده کنید، مزیت آن کاملا از بین می رود.
بنابراین از همه شما متشکرم، من به ATmega328p برمی گردم، که بدیهی است که تایمر تغذیه را انجام می دهد.
ص حالا میشه از استودیو ITEAD هم در مورد صفحه بنویسم؟ اتفاقاً وجدانم عذابم می‌دهد، زیرا از یک طرف این پرده‌ها قبلاً بالای پشت بام بود و از طرف دیگر باید به قولم عمل کنم.
من قصد دارم +19 بخرم افزودن به علاقه مندی ها من نقد را دوست داشتم +38 +67تاریخچه ایجاد یک ریز مدار بسیار محبوب و شرح ساختار داخلی آن
یکی از اسطوره های الکترونیک است تراشه تایمر یکپارچه NE555... در سال 1972 توسعه یافت. هر ریزمدار و حتی هر ترانزیستوری نمی تواند به چنین طول عمری افتخار کند. پس چه چیز خاصی در مورد این ریز مدار که دارای سه عدد پنج در علامت گذاری آن است؟
تولید سریال ریز مدار NE555 توسط Signetics آغاز شددقیقا یک سال بعد توسط Hans R. Camenzind توسعه داده شد... شگفت‌انگیزترین چیز در این داستان این بود که در آن زمان کامنزیند عملاً بیکار بود: او PR Mallory را ترک کرد، اما زمانی برای یافتن شغل نداشت. در واقع این یک «آماده سازی خانگی» بود.
این ریز مدار به لطف تلاش های مدیر Signetics، Art Fury، که البته از دوستان کامنزیند بود، روشنایی روز را دید و به چنین شهرت و محبوبیت زیادی دست یافت. پیش از این، او برای جنرال الکتریک کار می کرد، بنابراین او از بازار الکترونیک، آنچه در آنجا مورد نیاز است و چگونگی جلب توجه یک خریدار بالقوه می دانست.
طبق خاطرات کامنزیند A. Fury یک مشتاق و عاشق واقعی هنر خود بود. او در خانه یک آزمایشگاه کامل پر از اجزای رادیویی داشت که در آنجا تحقیقات و آزمایشات مختلفی را انجام داد. این امر امکان انباشت تجربه عملی گسترده و تعمیق دانش نظری را فراهم کرد.
در آن زمان، محصولات Signetics به عنوان "5 **" نامیده می شدند و A. Fury با تجربه، که حس عجیبی از بازار الکترونیک داشت، تصمیم گرفت که علامت گذاری 555 (سه پنج) برای جدید بسیار مفید باشد. ریز مدار و او اشتباه نکرد: ریزمدار درست مانند کیک های داغ پیش رفت، شاید عظیم ترین در تاریخ ایجاد ریز مدار شد. جالب ترین چیز این است که ریز مدار تا به امروز ارتباط خود را از دست نداده است.
کمی بعد، دو حرف در علامت گذاری ریزمدار ظاهر شد، به عنوان NE555 شناخته شد. اما از آنجایی که آن روزها در سیستم ثبت اختراع سردرگمی کامل وجود داشت، همه عجله کردند تا تایمر انتگرال را آزاد کنند، طبیعتاً حروف دیگر (بخوانید) را جلوی سه پنج قرار می دادند. بعدها، بر اساس تایمر 555، تایمرهای دوگانه (IN556N) و چهارگانه (IN558N) طبیعتاً در بسته‌های چند پین بیشتر توسعه یافتند. اما همان NE555 مبنا قرار گرفت.
برنج. 1. تایمر انتگرال NE555
555 در اتحاد جماهیر شوروی
اولین توصیف 555 در ادبیات مهندسی رادیو روسیه در سال 1975 در مجله "Electronics" ظاهر شد. نویسندگان مقاله به این واقعیت اشاره کردند که این ریز مدار از محبوبیت کمتری نسبت به تقویت کننده های عملیاتی که قبلاً در آن زمان به طور گسترده شناخته شده بودند برخوردار نخواهد بود. و آنها کمترین اشتباهی نکردند. ریز مدار ایجاد طرح های بسیار ساده را امکان پذیر کرد و علاوه بر این، تقریباً همه آنها بلافاصله و بدون تنظیم دردناک شروع به کار کردند. اما مشخص است که تکرارپذیری یک طرح در خانه به نسبت مربع "سادگی" آن افزایش می یابد.
در اتحاد جماهیر شوروی در اواخر دهه 80، یک آنالوگ کامل 555 ساخته شد که نام آن را دریافت کرد. KR1006VI1... اولین کاربرد صنعتی آنالوگ داخلی در ضبط کننده ویدئو Electronica VM12 بود.
ساختار داخلی تراشه NE555
قبل از اینکه آهن لحیم کاری را بگیریم و شروع به مونتاژ ساختار روی تایمر انتگرال کنیم، اجازه دهید ابتدا بفهمیم داخل آن چیست و چگونه کار می کند. پس از آن، درک نحوه عملکرد یک طرح عملی خاص بسیار آسان تر خواهد بود.
در داخل تایمر انتگرال بیش از بیست عدد وجود دارد که اتصال آنها در شکل نشان داده شده است -
همانطور که می بینید، نمودار شماتیک نسبتاً پیچیده است و فقط برای اطلاعات عمومی در اینجا ارائه شده است. پس از همه، شما هنوز هم نمی توانید آن را با یک آهن لحیم کاری جا دهید، امکان تعمیر آن وجود نخواهد داشت. در واقع، همه ریز مدارهای دیگر، اعم از دیجیتال و آنالوگ، دقیقاً از داخل به این شکل هستند (نگاه کنید به -). این فناوری برای تولید مدارهای مجتمع است. درک منطق کلی دستگاه با استفاده از چنین طرحی امکان پذیر نخواهد بود، بنابراین، یک نمودار عملکردی در زیر نشان داده شده است و توضیحات آن ارائه شده است.
جزییات فنی
اما، قبل از پرداختن به منطق ریزمدار، احتمالاً باید پارامترهای الکتریکی آن ارائه شود. محدوده ولتاژ منبع تغذیه به اندازه کافی گسترده است 4.5 ... 18 ولت، و جریان خروجی می تواند به 200 میلی آمپر برسد، که اجازه می دهد حتی از رله های کم مصرف به عنوان بار استفاده کنید. خود ریزمدار مصرف بسیار کمی دارد: فقط 3 ... 6 میلی آمپر به جریان بار اضافه می شود. در عین حال، دقت خود تایمر عملاً به ولتاژ تغذیه بستگی ندارد - فقط 1 درصد از مقدار محاسبه شده. رانش فقط 0.1٪ / ولت است. تغییر دما نیز کوچک است - فقط 0، 005٪ / درجه سانتیگراد. همانطور که می بینید، همه چیز نسبتاً پایدار است.
نمودار عملکردی NE555 (KR1006VI1)
همانطور که در بالا ذکر شد، در اتحاد جماهیر شوروی آنالوگ بورژوازی NE555 ساختند و نام آن را KR1006VI1 گذاشتند. آنالوگ بسیار موفق بود، بدتر از اصلی نیست، بنابراین می توانید بدون هیچ ترس یا تردیدی از آن استفاده کنید. شکل 3 نمودار عملکردی تایمر یکپارچه KR1006VI1 را نشان می دهد. همچنین به طور کامل با ریز مدار NE555 مطابقت دارد.
شکل 3. نمودار عملکردی تایمر یکپارچه KR1006VI1
خود ریزمدار چندان بزرگ نیست - در یک بسته هشت پین DIP8 و همچنین در یک SOIC8 با اندازه کوچک تولید می شود. مورد دوم نشان می دهد که 555 را می توان برای نصب SMD استفاده کرد، به عبارت دیگر، توسعه دهندگان همچنان به آن علاقه مند هستند.
همچنین عناصر کمی در داخل ریز مدار وجود دارد. اصلی DD1 است. هنگامی که یک واحد منطقی به ورودی R اعمال می شود، فلیپ فلاپ به صفر تنظیم می شود و زمانی که یک واحد منطقی به ورودی S اعمال می شود، به طور طبیعی روی یک تنظیم می شود. برای تشکیل سیگنال های کنترلی در ورودی های RS از آن استفاده می شود که کمی بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.
سطوح فیزیکی یک واحد منطقی البته به ولتاژ تغذیه مورد استفاده بستگی دارد و عملاً از Upit / 2 تقریباً تا Upit کامل متغیر است. تقریباً همین نسبت برای ریز مدارهای منطقی ساختار CMOS مشاهده می شود. صفر منطقی، طبق معمول، در محدوده 0 ... 0.4 ولت است. اما این سطوح در داخل ریز مدار هستند، شما فقط می توانید آنها را حدس بزنید، اما نمی توانید آنها را با دستان خود لمس کنید، نمی توانید آنها را با چشم خود ببینید.
مرحله خروجی
برای افزایش ظرفیت بار میکرو مدار، یک مرحله خروجی قدرتمند در ترانزیستورهای VT1، VT2 به خروجی ماشه متصل می شود.
اگر RS - فلیپ فلاپ تنظیم مجدد شود، خروجی (پایه 3) دارای ولتاژ منطقی صفر است، یعنی. ترانزیستور باز VT2. در حالتی که فلیپ فلاپ در خروجی تنظیم شده باشد، سطح واحد منطقی نیز می باشد.
مرحله خروجی طبق یک طرح فشار-کشش ساخته شده است، که به شما امکان می دهد بار را بین خروجی و سیم مشترک (پایه های 3،1) یا اتوبوس برق (پایه های 3،8) وصل کنید.
یک یادداشت سریع در مرحله خروجی. هنگام تعمیر و راه اندازی دستگاه ها بر روی ریز مدارهای دیجیتال، یکی از روش های بررسی مدار، اعمال سیگنال سطح پایین به ورودی و خروجی ریز مدارها است. به عنوان یک قاعده، این کار با اتصال این ورودی ها و خروجی ها به سیم مشترک با استفاده از سوزن خیاطی انجام می شود، در حالی که هیچ آسیبی به ریز مدارها وارد نمی کند.
در برخی مدارها، منبع تغذیه NE555 5 ولت است، بنابراین به نظر می رسد که این نیز منطق دیجیتال است و می توان آن را کاملا آزادانه مدیریت کرد. اما در واقع اینطور نیست. در مورد ریز مدار 555، به طور دقیق تر با خروجی فشار-کشش آن، چنین "آزمایش هایی" را نمی توان انجام داد: اگر ترانزیستور خروجی VT1 در این لحظه در حالت باز باشد، یک اتصال کوتاه ایجاد می شود و ترانزیستور به سادگی انجام می شود. سوختن. و اگر ولتاژ منبع تغذیه نزدیک به حداکثر باشد، یک پایان اسفناک به سادگی اجتناب ناپذیر است.
ترانزیستور اضافی (پین 7)
علاوه بر ترانزیستورهای ذکر شده، ترانزیستور VT3 نیز وجود دارد. کلکتور این ترانزیستور به خروجی ریزمدار 7 "تخلیه" متصل است. هدف آن تخلیه خازن زمان بندی هنگام استفاده از ریزمدار به عنوان مولد پالس است. خازن در لحظه تنظیم مجدد ماشه DD1 تخلیه می شود. اگر شرح ماشه را به خاطر بیاورید، در خروجی معکوس (که در نمودار با دایره نشان داده شده است) در این لحظه یک واحد منطقی وجود دارد که منجر به باز شدن ترانزیستور VT3 می شود.
سیگنال بازنشانی (پین 4)
ماشه را می توان در هر زمان بازنشانی کرد - سیگنال "تنظیم مجدد" اولویت بالایی دارد. برای این، یک ورودی ویژه R (پین 4) وجود دارد که در شکل به عنوان Usbr تعیین شده است. همانطور که از شکل فهمیده می شود، اگر یک پالس سطح پایین به پین 4 اعمال شود، بازنشانی رخ می دهد که بیش از 0.7 ولت نباشد. در این حالت، یک ولتاژ سطح پایین در خروجی ریزمدار ظاهر می شود (پایه 3).
در مواردی که از این ورودی استفاده نمی شود، یک سطح منطقی یک به آن اعمال می شود تا از نویز ضربه خلاص شود. ساده ترین راه برای انجام این کار این است که پایه 4 را مستقیماً به ریل برق وصل کنید. به هیچ وجه نباید آن را همانطور که می گویند در "هوا" رها کنید. سپس شما باید برای مدت طولانی تعجب کنید و فکر کنید، اما چرا مدار اینقدر ناپایدار کار می کند؟
یادداشت های ماشه عمومی
برای اینکه اصلاً گیج نشویم که ماشه در چه حالتی است، باید یادآور شد که هنگام استدلال در مورد یک ماشه، وضعیت خروجی مستقیم آن همیشه در نظر گرفته می شود. خوب، اگر گفته شود که ماشه "تنظیم" است، در خروجی مستقیم وضعیت یک واحد منطقی است. اگر آنها بگویند که فلیپ فلاپ "تنظیم مجدد" است، پس وضعیت صفر منطقی مطمئناً در خروجی مستقیم خواهد بود.
در خروجی معکوس (که با یک دایره کوچک مشخص شده است)، همه چیز دقیقا برعکس خواهد بود، بنابراین، اغلب خروجی ماشه پارافاز نامیده می شود. برای اینکه دوباره همه چیز را اشتباه نگیریم، دیگر در این مورد صحبت نمی کنیم.
هر کسی که تا این مرحله را به دقت خوانده باشد ممکن است بپرسد: "ببخشید، این فقط یک ماشه با یک مرحله ترانزیستور قدرتمند در خروجی است. و خود تایمر کجاست؟" و او درست خواهد گفت، زیرا تجارت هنوز به زمان سنج نرسیده است. برای به دست آوردن تایمر، پدرش، خالق، هانس آر. کامنزیند، یک راه اصلی برای کنترل این ماشه اختراع کرد. کل ترفند این روش در تشکیل سیگنال های کنترلی نهفته است.
تشکیل سیگنال در ورودی های ماشه RS
پس چی به دست آوردیم؟ تمام چیز در داخل تایمر توسط ماشه DD1 سوخت می شود: اگر روی یک تنظیم شود، خروجی ریز مدار یک ولتاژ بالا است و اگر تنظیم مجدد شود، در پین 3 سطح پایینی وجود دارد و علاوه بر این، ترانزیستور VT3 باز است. هدف این ترانزیستور تخلیه یک خازن زمان بندی در مدار است، به عنوان مثال، یک ژنراتور پالس.
ماشه DD1 با استفاده از مقایسه کننده های DA1 و DA2 کنترل می شود. برای کنترل عملکرد ماشه در خروجی های مقایسه کننده ها، باید سیگنال های R و S سطح بالا را دریافت کنید. یک ولتاژ مرجع به یکی از ورودی های هر مقایسه کننده که توسط یک تقسیم کننده دقیق در مقاومت های R1 ... R3 تشکیل می شود، عرضه می شود. مقاومت مقاومت ها یکسان است، بنابراین ولتاژ اعمال شده به آنها به 3 قسمت مساوی تقسیم می شود.
تولید سیگنال های کنترل ماشه
شروع تایمر
ولتاژ مرجع 1 / 3U به ورودی مستقیم مقایسه کننده DA2 اعمال می شود و ولتاژ خارجی شروع تایمر Uref از طریق پین 2 به ورودی معکوس مقایسه کننده اعمال می شود. برای عمل بر روی ورودی S فلیپ فلاپ DD1 در خروجی این مقایسه کننده، باید سطح بالایی به دست آورد. این در صورتی امکان پذیر است که ولتاژ Uzap در محدوده 0 ... 1 / 3U باشد.
حتی یک پالس کوتاه مدت از چنین ولتاژی باعث ایجاد ماشه DD1 و ظاهر شدن یک ولتاژ بالا در خروجی تایمر می شود. اگر Uref ورودی تحت تاثیر ولتاژی بالاتر از 1/3U و تا ولتاژ تغذیه قرار گیرد، هیچ تغییری در خروجی ریزمدار رخ نخواهد داد.
توقف تایمر
برای متوقف کردن تایمر، فقط باید فلیپ فلاپ داخلی DD1 را ریست کنید و برای این کار، یک سیگنال سطح بالا R را در خروجی مقایسه کننده DA1 تشکیل دهید. مقایسه کننده DA1 به روشی کمی متفاوت از DA2 گنجانده شده است. ولتاژ مرجع 2/3U به ورودی معکوس اعمال می شود و سیگنال کنترل "آستانه عملیات" Uthr به ورودی مستقیم اعمال می شود.
با این شامل، سطح بالایی در خروجی مقایسه کننده DA1 تنها زمانی رخ می دهد که ولتاژ Uthr در ورودی مستقیم از ولتاژ مرجع 2 / 3U در ولتاژ معکوس فراتر رود. در این حالت، ماشه DD1 تنظیم مجدد می شود و یک سیگنال سطح پایین در خروجی ریز مدار تنظیم می شود (پایه 3). همچنین یک دهانه ترانزیستور "دشارژ" VT3 وجود خواهد داشت که خازن زمان بندی را تخلیه می کند.
اگر ولتاژ ورودی در محدوده 1 / 3U ... 2 / 3U باشد، هیچ یک از مقایسه کننده ها کار نمی کنند، تغییر حالت در خروجی تایمر رخ نمی دهد. در فناوری دیجیتال به این ولتاژ «سطح خاکستری» می گویند. اگر فقط پین های 2 و 6 را به هم وصل کنید، یک مقایسه کننده با سطوح ماشه 1 / 3U و 2 / 3U دریافت می کنید. و حتی بدون یک جزئیات اضافی!
تغییر مرجع ولتاژ
پایه 5 که در شکل به عنوان Urev مشخص شده است برای کنترل ولتاژ مرجع یا تغییر آن با استفاده از مقاومت های اضافی طراحی شده است. همچنین می توان یک ولتاژ کنترلی به این ورودی داد که به واسطه آن می توان سیگنال فرکانس یا فاز مدوله شده را به دست آورد. اما اغلب از این خروجی استفاده نمی شود، اما برای کاهش تأثیر تداخل، از طریق یک خازن کوچک به یک سیم مشترک متصل می شود.
ریز مدار از طریق پایه های 1 - GND، 2 + U تغذیه می شود.
در اینجا توضیحات واقعی تایمر انتگرال NE555 آمده است. تایمر دارای طرح های مختلفی است که در مقالات بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
بوریس آلادیشکین
ادامه مقاله:
هر آماتور رادیویی بیش از یک بار ریزمدار NE555 را ملاقات کرده است. این تایمر هشت پایه کوچک به دلیل عملکرد، کاربردی بودن و سهولت استفاده، محبوبیت زیادی به دست آورده است. در تایمر 555، می توانید مدارهایی با متنوع ترین سطوح پیچیدگی را مونتاژ کنید: از یک ماشه ساده اشمیت، تنها با چند عنصر، تا یک قفل ترکیبی چند مرحله ای با استفاده از تعداد زیادی اجزای اضافی.
در این مقاله نگاهی دقیق تر به ریز مدار NE555 خواهیم داشت که با وجود قدمت قابل توجه آن، همچنان مورد تقاضا است. لازم به ذکر است که اولاً این تقاضا به دلیل استفاده از آی سی در مدارات با استفاده از ال ای دی است.
شرح و محدوده
NE555 توسعه شرکت آمریکایی Signetics است که متخصصان آن در شرایط بحران اقتصادی تسلیم نشدند و توانستند کارهای هانس کامنزیند را اجرا کنند. این او بود که در سال 1970 توانست اهمیت اختراع خود را که در آن زمان هیچ مشابهی نداشت اثبات کند. آی سی NE555 دارای تراکم بسته بندی بالایی با هزینه کم بود که وضعیت خاصی را برای آن به ارمغان آورد.
پس از آن، تولید کنندگان رقیب از سراسر جهان شروع به کپی برداری از آن کردند. اینگونه بود که KR1006VI1 داخلی ظاهر شد که در این خانواده منحصر به فرد باقی مانده است. واقعیت این است که در KR1006VI1 ورودی توقف (6) بر ورودی شروع (2) اولویت دارد. در نمونه های وارداتی سایر شرکت ها این ویژگی وجود ندارد. این واقعیت باید هنگام توسعه مدارها با استفاده فعال از دو ورودی در نظر گرفته شود.
با این حال، در بیشتر موارد، اولویت ها بر عملکرد دستگاه تأثیر نمی گذارد. به منظور کاهش مصرف برق، در دهه 70 قرن گذشته، انتشار تایمر سری CMOS راه اندازی شد. در روسیه، ریزمدار ترانزیستور اثر میدانی KR1441VI1 نامگذاری شد.
تایمر 555 بیشترین کاربرد را در ساخت مدارهای ژنراتور و رله های زمانی با امکان تاخیر از میکروثانیه تا چند ساعت دارد. در دستگاه های پیچیده تر، عملکردهای حذف جهش تماس، PWM، بازیابی سیگنال دیجیتال و غیره را انجام می دهد.
ویژگی ها و معایب
تایمر دارای یک تقسیم کننده ولتاژ داخلی است که یک آستانه ثابت بالا و پایین را برای دو مقایسه کننده تعیین می کند. از آنجایی که تقسیم کننده ولتاژ را نمی توان حذف کرد و ولتاژ آستانه را نمی توان کنترل کرد، دامنه NE555 محدود شده است.
تایمرهای مونتاژ شده روی ترانزیستورهای CMOS فاقد معایب ذکر شده هستند و نیازی به نصب خازن خارجی ندارند.
پارامترهای اصلی آی سی سری 555
فضای داخلی NE555 شامل پنج واحد کاربردی است که در نمودار منطقی قابل مشاهده است. یک تقسیم کننده ولتاژ مقاومتی در ورودی قرار دارد که دو ولتاژ مرجع برای مقایسه کننده های دقیق تولید می کند. کنتاکت های خروجی مقایسه کننده ها به بلوک بعدی می روند - یک فلیپ فلاپ RS با یک خروجی خارجی برای تنظیم مجدد و سپس به تقویت کننده قدرت. آخرین گره یک ترانزیستور کلکتور باز است که بسته به وظیفه ای که در دست دارد می تواند چندین عملکرد را انجام دهد.
ولتاژ تغذیه توصیه شده برای انواع آی سی NA، NE، SA در محدوده 4.5 تا 16 ولت است و برای SE می تواند به 18 ولت برسد. در این حالت، مصرف جریان در حداقل Usup 2-5 میلی آمپر است، با حداکثر Usup - 10-15 میلی آمپر. برخی از آی سی های سری 555 CMOS کمتر از 1 میلی آمپر مصرف می کنند. بالاترین جریان خروجی میکرو مدار وارداتی می تواند به 200 میلی آمپر برسد. برای KR1006VI1، بیشتر از 100 میلی آمپر نیست.
کیفیت ساخت و سازنده به شدت بر شرایط عملکرد تایمر تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، محدوده دمای عملیاتی NE555 0 تا 70 درجه سانتیگراد و SE555 از -55 تا + 125 درجه سانتیگراد است که هنگام طراحی دستگاهها برای عملکرد در محیط باز مهم است. برای جزئیات بیشتر در مورد پارامترهای الکتریکی، می توانید مقادیر معمولی ولتاژ و جریان را در ورودی های CONT، RESET، THRES و TRIG در برگه اطلاعات روی آی سی سری XX555 بیابید.
محل و هدف پین ها
NE555 و آنالوگ های آن عمدتاً در بسته های هشت پین PDIP8، TSSOP یا SOIC موجود هستند. طرح پین بدون توجه به مورد استاندارد است. نام گرافیکی معمولی تایمر یک مستطیل با کتیبه G1 (برای یک مولد پالس) و GN (برای مولتی ویبراتورها) است.
- مشترک (GND). اولین نتیجه گیری در مورد کلید. به منهای منبع تغذیه دستگاه متصل است.
- ماشه (TRIG). اعمال یک پالس سطح پایین به ورودی مقایسه‌کننده دوم منجر به تحریک و ظاهر شدن یک سیگنال سطح بالا در خروجی می‌شود که مدت زمان آن به مقدار اسمی عناصر خارجی R و C بستگی دارد. تغییرات احتمالی سیگنال ورودی در بخش "یک ویبراتور" توضیح داده شده است.
- خروجی (OUT). سطح بالای سیگنال خروجی (Upit-1.5V) و سطح پایین آن حدود 0.25V است. سوئیچینگ حدود 0.1 میکروثانیه طول می کشد.
- تنظیم مجدد (RESET). این ورودی بالاترین اولویت را دارد و قادر است بدون توجه به ولتاژ روی پایه های دیگر، عملکرد تایمر را کنترل کند. برای فعال کردن پرتاب، لازم است پتانسیل بیش از 0.7 ولت روی آن وجود داشته باشد. به همین دلیل از طریق یک مقاومت به منبع تغذیه مدار متصل می شود. ظهور یک پالس کمتر از 0.7 ولت عملکرد NE555 را مهار می کند.
- کنترل (CTRL). همانطور که از دستگاه داخلی آی سی مشخص است ، مستقیماً به تقسیم کننده ولتاژ متصل می شود و در صورت عدم وجود تأثیرات خارجی ، 2/3 Usup را تولید می کند. با اعمال یک سیگنال کنترل به CTRL، می توانید سیگنال مدوله شده را در خروجی دریافت کنید. در مدارهای ساده به یک خازن خارجی متصل می شود.
- توقف (THR). این ورودی اولین مقایسه کننده است، ظاهر ولتاژی است که در آن بیش از 2/3Upit ماشه را متوقف می کند و خروجی تایمر را به سطح پایین هدایت می کند. در این حالت، نباید سیگنال ماشه ای روی پین 2 وجود داشته باشد، زیرا TRIG بر THR اولویت دارد (به جز KR1006VI1).
- تخلیه (DIS). مستقیماً به ترانزیستور داخلی متصل می شود که در مدار جمع کننده مشترک وصل می شود. به طور معمول، یک خازن زمان بندی به اتصال جمع کننده-امیتر متصل می شود که در حالی که ترانزیستور در حالت باز است تخلیه می شود. کمتر برای افزایش ظرفیت بار تایمر استفاده می شود.
- منبع تغذیه (VCC). به منبع تغذیه 4.5-16 ولتی متصل است.
حالت های عملیاتی NE555
تایمر سری 555 در یکی از سه حالت کار می کند، ما آنها را با جزئیات بیشتر با استفاده از ریز مدار NE555 به عنوان مثال در نظر خواهیم گرفت.
مونوویبراتور
نمودار الکتریکی شماتیک تک شات در شکل نشان داده شده است. برای تشکیل تک پالس ها، علاوه بر ریز مدار NE555، به یک مقاومت و یک خازن قطبی نیاز خواهید داشت. این طرح به شرح زیر عمل می کند. یک پالس سطح پایین تنها به ورودی تایمر (2) اعمال می شود که باعث می شود ریزمدار سوئیچ شود و یک سطح سیگنال بالا در خروجی (3) ظاهر شود. مدت زمان سیگنال بر حسب ثانیه با استفاده از فرمول محاسبه می شود:
پس از یک زمان مشخص (t)، یک سیگنال سطح پایین (وضعیت اولیه) در خروجی تولید می شود. به طور پیش فرض، پایه 4 با پایه 8 ترکیب شده است، یعنی پتانسیل بالایی دارد.
در طول توسعه مدارها، باید 2 تفاوت ظریف را در نظر بگیرید:
- ولتاژ منبع تغذیه بر عرض پالس تأثیر نمی گذارد. هر چه ولتاژ تغذیه بیشتر باشد، نرخ شارژ خازن زمان بندی بیشتر و دامنه سیگنال خروجی بیشتر می شود.
- یک پالس اضافی، که می تواند پس از پالس اصلی به ورودی اعمال شود، تا زمانی که زمان t منقضی شود، روی تایمر تأثیر نمی گذارد.
عملکرد مولد پالس تک را می توان از دو طریق خارجی تحت تأثیر قرار داد:
- یک سیگنال سطح پایین به Reset ارسال کنید، که تایمر را به حالت اولیه خود بازنشانی می کند.
- تا زمانی که ورودی 2 کم باشد، خروجی همچنان بالا خواهد بود.
بنابراین، با استفاده از سیگنال های منفرد در ورودی و پارامترهای زنجیره زمان بندی، می توان در خروجی پالس های مستطیلی با مدت زمان مشخصی به دست آورد.
مولتی ویبراتور
مولتی ویبراتور مولد پالس های مستطیلی دوره ای با دامنه، مدت یا فرکانس معین، بسته به کار در دست است. تفاوت آن با دستگاه تک شات این است که هیچ اثر مزاحم خارجی برای عملکرد عادی دستگاه وجود ندارد. نمودار شماتیک یک مولتی ویبراتور بر اساس NE555 در شکل نشان داده شده است.
مقاومت های R 1، R 2 و خازن C 1 در تشکیل پالس های تکراری نقش دارند. زمان پالس (t 1)، زمان مکث (t 2)، دوره (T) و فرکانس (f) با استفاده از فرمول های زیر محاسبه می شود: 
از این فرمول ها به راحتی می توان دریافت که زمان مکث نمی تواند از زمان پالس تجاوز کند، یعنی دستیابی به چرخه کاری (S = T / t 1) بیش از 2 واحد امکان پذیر نخواهد بود. برای حل مشکل یک دیود به مدار اضافه می شود که کاتد آن به ترمینال 6 و آند به ترمینال 7 متصل می شود.
در برگه داده، ریزمدارها اغلب با مقدار چرخه وظیفه معکوس - چرخه وظیفه (D = 1 / S)، که به صورت درصد نمایش داده می شود، کار می کنند.
این طرح به شرح زیر عمل می کند. در لحظه منبع تغذیه، خازن C 1 تخلیه می شود که خروجی تایمر را به سطح بالایی منتقل می کند. سپس C 1 شروع به شارژ می کند و به مقدار آستانه بالایی 2/3 U PIT ظرفیت می یابد. پس از رسیدن به آستانه، آی سی سوئیچ می شود و یک سطح سیگنال پایین در خروجی ظاهر می شود. فرآیند تخلیه خازن (t 1) آغاز می شود که تا مقدار آستانه پایین تر 1/3 U PIT ادامه می یابد. با رسیدن به آن، سوئیچینگ معکوس رخ می دهد و سطح سیگنال بالایی در خروجی تایمر تنظیم می شود. در نتیجه مدار به حالت خود نوسانی می رود.
ماشه دقیق اشمیت با ماشه RS
یک مقایسه‌کننده دو آستانه‌ای و یک فلیپ فلاپ RS در داخل تایمر NE555 ساخته شده‌اند که اجرای یک ماشه دقیق اشمیت با فلیپ فلاپ RS را در سطح سخت‌افزار ممکن می‌سازد. ولتاژ ورودی توسط مقایسه کننده به سه قسمت تقسیم می شود که با رسیدن به هر کدام کلید بعدی اتفاق می افتد. در این حالت مقدار هیسترزیس (سوئیچینگ معکوس) برابر با 1/3 U PIT است. امکان استفاده از NE555 به عنوان یک ماشه دقیق در ساخت سیستم های کنترل اتوماتیک مورد تقاضا است.
3 محبوب ترین مدارهای مبتنی بر NE555
مونوویبراتور
یک نسخه عملی از مدار تک شات TTL NE555 در شکل نشان داده شده است. مدار توسط یک ولتاژ تک قطبی 5 تا 15 ولت تغذیه می شود. عناصر زمان بندی در اینجا عبارتند از: یک مقاومت R 1 - 200kOhm-0.125W و یک خازن الکترولیتی C 1 - 4.7mkF-16V. R 2 پتانسیل بالایی را در ورودی حفظ می کند تا زمانی که برخی از دستگاه های خارجی آن را به سطح پایینی کاهش دهند (مثلاً یک سوئیچ ترانزیستور). خازن C 2 از مدار در برابر جریان های عبوری در لحظه های سوئیچ محافظت می کند.
فعال سازی تک شات در لحظه خطای زمین کوتاه مدت کنتاکت ورودی اتفاق می افتد. در این حالت، سطح بالایی در خروجی با مدت زمان تشکیل می شود:
t = 1.1 * R 1 * C 1 = 1.1 * 200000 * 0.0000047 = 1.03 ثانیه.
بنابراین، این مدار یک تاخیر سیگنال خروجی را نسبت به ورودی یک در 1 ثانیه تشکیل می دهد.
چراغ چشمک زن روی مولتی ویبراتور
بر اساس مدار مولتی ویبراتور که در بالا توضیح داده شد، می توانید یک فلاشر LED ساده را مونتاژ کنید. برای انجام این کار، یک LED به صورت سری با مقاومت به خروجی تایمر متصل می شود. مقدار مقاومت با فرمول بدست می آید:
R = (U OUT -U LED) / I LED،
U OUT - مقدار دامنه ولتاژ در ترمینال 3 تایمر.
تعداد LED های متصل به نوع ریز مدار NE555 مورد استفاده، ظرفیت بار آن (CMOS یا TTL) بستگی دارد. اگر لازم است یک LED با قدرت بیش از 0.5 وات فلاش شود، مدار با یک ترانزیستور تکمیل می شود که بار آن LED خواهد بود.
رله زمان
مدار تایمر قابل تنظیم (رله زمان الکترونیکی) در شکل نشان داده شده است. 
با کمک آن می توانید به صورت دستی مدت زمان سیگنال خروجی را از 1 تا 25 ثانیه تنظیم کنید. برای انجام این کار، در سری با مقاومت ثابت 10 کیلو اهم، یک متغیر با مقدار اسمی 250 کیلو اهم تنظیم می شود. ظرفیت خازن زمان بندی به 100 میکروفن افزایش یافته است.
این طرح به شرح زیر عمل می کند. در ابتدا، پایه 2 بالا (از منبع تغذیه) و پایه 3 پایین است. ترانزیستورهای VT1، VT2 بسته هستند. در لحظه ای که یک پالس مثبت به پایه VT1 اعمال می شود، جریان از مدار عبور می کند (Vcc-R2-کلکتور-امیتر-سیم مشترک). VT1 باز می شود و NE555 را در حالت زمان بندی قرار می دهد. در همان زمان، یک پالس مثبت در خروجی آی سی ظاهر می شود که VT2 را باز می کند. در نتیجه جریان امیتر VT2 رله را راه اندازی می کند. کاربر می تواند در هر زمان با اتصال کوتاه RESET به زمین، کار را قطع کند.
ترانزیستورهای SS8050 نشان داده شده در نمودار را می توان با KT3102 جایگزین کرد.
در نظر گرفتن تمام طرح های محبوب مبتنی بر NE555 در یک مقاله غیرممکن است. برای این، مجموعه های کاملی وجود دارد که شامل پیشرفت های عملی برای کل وجود تایمر است. ما امیدواریم که اطلاعات ارائه شده به عنوان یک راهنما در هنگام مونتاژ مدارها، از جمله بارگذاری که LED ها هستند، باشد.
همین را بخوانید
