555 IC טיימר הוא אחד מהמקורות הנפוצים בקרב סטודנטים וחובבים. יש הרבה יישומים של IC זה, המשמשים בעיקר כוויברטורים כמו, ASTABLE MULTIVIBRATOR, MONOSTABLE MULTIVIBRATOR, ו- MULTIVIBRATOR BISTABLE. תוכלו למצוא כאן כמה מעגלים המבוססים על 5555 IC. מדריך זה מכסה היבטים שונים של 555 IC טיימר ומסביר את עבודתו בפרטים. אז בואו נבין תחילה מה הם ויברטורים יציבים, מונוסטבליים וביסטיביים.
ריבוי קבוע
זה אומר שלא תהיה רמה יציבה בפלט. כך שהתפוקה תנוע בין גבוה לנמוך. אופי זה של פלט לא יציב משמש כפלט שעון או גל מרובע עבור יישומים רבים.
מולטיברטור מונוסטבל
פירוש הדבר שיהיה מצב יציב אחד ומצב לא יציב אחד. המשתמש יכול לבחור במצב יציב גבוה או נמוך. אם הפלט היציב נבחר גבוה, הטיימר תמיד מנסה לשים גבוה בפלט. לכן כאשר ניתנת הפרעה, הטיימר יורד לזמן קצר ומכיוון שהמצב הנמוך אינו יציב הוא עולה לגובה לאחר זמן זה. אם המצב היציב נבחר נמוך, עם הפסקה התפוקה עולה גבוה לזמן קצר לפני שהיא נמוכה.
MULTIVIBRATOR BISTABLE
המשמעות היא ששני מצבי הפלט יציבים. עם כל הפרעה התפוקה משתנה ונשארת שם. למשל התפוקה נחשבת גבוהה כעת עם הפרעה היא הולכת ונמוכה והיא נשארת נמוכה. בהפרעה הבאה זה יעלה גבוה.
מאפיינים חשובים של 555 טיימר IC
NE555 IC הוא מכשיר בן 8 פינים. המאפיינים החשמליים החשובים של הטיימר הם שאסור להפעיל אותו מעל 15 וולט, זה אומר שמתח המקור לא יכול להיות גבוה מ -15 וולט. שנית, איננו יכולים לשאוב יותר מ- 100mA מהשבב. אם לא פעל לפי אלה, IC יישרף וניזוק.
הסבר עבודה
הטיימר בעצם מורכב משני אבני בניין עיקריות והם:
1. קומפרמטורים (שניים) או שניים מגבר מגבר
2. כפכף SR אחד (הגדר כפכף איפוס)
כפי שמוצג באיור לעיל יש רק שני מרכיבים חשובים בטיימר, הם משווים וכפכפים. בואו להבין מה הם משווים וכפכפים.
משווים: השוואה היא פשוט מכשיר המשווה את המתחים במסופי הקלט (מסופי היפוך (- VE) ולא מסובבים (+ VE)). אז בהתאם להבדל במסוף החיובי ובמסוף השלילי ביציאת הקלט, נקבעת תפוקת המשווה.
לדוגמא שקול מתח מסוף כניסה חיובי יהיה + 5 וולט ומתח מסוף כניסה שלילי יהיה + 3 V. ההבדל הוא, 5-3 = + 2v. מכיוון שההפרש חיובי אנו מקבלים את מתח השיא החיובי ביציאת המשווה.
לדוגמא אחרת, אם מתח מסוף חיובי הוא + 3 וולט ומתח מסוף כניסה שלילי הוא + 5 וולט. ההפרש הוא + 3- + 5 = -2V, מכיוון שמתח הקלט ההפרש הוא שלילי. תפוקת המשווה תהיה מתח שיא שלילי.
אם לדוגמא התחשב במסוף הקלט החיובי כ- INPUT ובמסוף הקלט השלילי כ- REFERENCE כפי שמוצג באיור לעיל. כך שהפרש המתח בין INPUT ו- REFERNCE הוא חיובי, אנו מקבלים תפוקה חיובית מהמשווה. אם ההפרש הוא שלילי אז נקבל שלילי או קרקע בתפוקת המשווה.
כפכף: הכפכף הוא תא זיכרון, הוא יכול לאחסן פיסת נתונים אחת. באיור אנו יכולים לראות את טבלת האמת של הכפכף.
יש ארבעה מצבים לכפכף לשתי תשומות; עם זאת עלינו להבין רק שני מצבים של הכפכף למקרה זה.
| ס | ר | ש | Q '(סרגל Q) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
כעת, כפי שמוצג בטבלה, עבור כניסות מוגדרות ואיפוס אנו מקבלים את היציאות המתאימות. אם יש דופק בסיכה המוגדרת ורמה נמוכה באיפוס, אז הכפכף שומר את הערך ומציב לוגיקה גבוהה במסוף Q. מצב זה נמשך עד שסיכת האיפוס תקבל דופק כאשר לסיכה המוגדרת יש היגיון נמוך. זה מאפס את הכפכף כך שהפלט Q יורד ומצב זה ממשיך עד שהכפכף מוגדר שוב.
בדרך זו הכפכף מאחסן פיסת נתונים אחת. כאן דבר אחר הוא Q ו- Q בר תמיד מנוגדים.
בטיימר משווים את המשווה והכפכף.
שקול 9V מסופק לטיימר בגלל מחלק המתח שנוצר על ידי רשת הנגד בתוך הטיימר כמוצג בתרשים הבלוקים; יהיה מתח בסיכות ההשוואה. אז בגלל רשת מחלקי המתח יהיה לנו +6 וולט במסוף השלילי של אחד המשווה. ו + 3V בטרמינל החיובי של המשווה השני.
דבר אחר הוא השוואה פלט אחד מחובר לסיכת איפוס של כפכף, כך שפלט אחד של המשווה הולך גבוה מהנמוך ואז הכפכף יתאפס. ומצד שני פלט המשווה השני מחובר לסט סיכה של כפכף, כך שאם תפוקת המשווה השנייה הולכת גבוהה מהנמוך הכפכף מגדיר ומאחסן ONE.
כעת, אם נצפה בזהירות, עבור מתח נמוך מ- + 3 V בסיכת ההדק (קלט שלילי של המשווה השני), תפוקת המשווה הולכת ונמוכה מהגבוה כפי שנאמר קודם. הדופק הזה מגדיר את הכפכף והוא שומר ערך אחד.
כעת אם אנו מפעילים מתח גבוה מ- +6 וולט על פין הסף (קלט חיובי של השווה אחד), תפוקת המשווה עוברת מנמוך לגבוה. דופק זה מאפס את הכפכף ואת אפס הכפכף.
דבר נוסף קורה במהלך איפוס הכפכף, כאשר הוא מאפס את סיכת הפריקה מתחברת לקרקע כאשר Q1 מופעל. טרנזיסטור Q1 נדלק מכיוון ש- Qbar גבוה באיפוס ומחובר לבסיס Q1.
בתצורה מדהימה הקבל המחובר כאן מתפרק במהלך תקופה זו ולכן תפוקת הטיימר תהיה נמוכה במהלך תקופה זו. בתצורה מדהימה הזמן במהלך הקבל טוען שמתח סיכת ההדק יהיה פחות מ -3 V וכך הכפכף יהיה אחסן אחד והפלט יהיה גבוה.
בתצורה מדהימה כפי שמוצג באיור, תדר אות הפלט תלוי בנגדי RA, RB וקבל C. המשוואה ניתנת כ, תדר (F) = 1 / (פרק זמן) = 1.44 / ((RA + RB * 2) * C).
כאן RA, RB הם ערכי התנגדות ו- C הוא ערך קיבול. על ידי הצבת ערכי ההתנגדות והקיבול במשוואה לעיל אנו מקבלים את תדר גל הריבוע המוצא.
זמן לוגיקה ברמה גבוהה ניתן כ- TH = 0.693 * (RA + RB) * C
זמן לוגיקה ברמה נמוכה ניתן כ- TL = 0.693 * RB * C
יחס החובה של גל הריבוע המוצא נתון כ-, Duty Cycle = (RA + RB) / (RA + 2 * RB).
555 תרשים סיכות טיימר ותיאורים
כעת, כפי שמוצג באיור, ישנם שמונה סיכות עבור IC 555 טיימר כלומר, 1. אדמה.
2. טריגר.
3. תפוקה.
4. אפס.
5. שליטה
6. סף.
7. שחרור
8. כוח או Vcc
סיכה 1. קרקע: לסיכה זו אין פונקציה מיוחדת. הוא מחובר לקרקע כרגיל. כדי שהטיימר יפעל, סיכה זו חייבת וחייבת להיות מחוברת לקרקע.
סיכה 8. כוח או VCC: גם לסיכה זו אין פונקציה מיוחדת. הוא מחובר למתח חיובי. כדי שהטיימר יעבוד, סיכה זו חייבת להיות מחוברת למתח חיובי בטווח + 3.6 וולט +15 וולט.
סיכה 4. איפוס: כפי שנאמר קודם לכן, יש שבב הטיימר כפכף. הפלט של הכפכף שולט ישירות על תפוקת השבב ב- pin3.
סיכת איפוס מחוברת ישירות ל- MR (Master Reset) של הכפכף. בתצפית נוכל לצפות במעגל קטן ב- MR של הכפכף. בועה זו מייצגת את סיכת ה- MR (Master Reset) היא ההדק פעיל נמוך. כלומר, על הכפכף לאפס את מתח הסיכה MR חייב לעבור מ HIGH ל- LOW. עם ההיגיון המורד הזה הכפכף כמעט ולא נמשך למטה. כך שהפלט הולך נמוך, ללא קשר לסיכות כלשהן.
סיכה זו מחוברת ל- VCC כדי שהכפכף יפסיק להתאפס קשה.
סיכה 3. פלט: גם לסיכה זו אין פונקציה מיוחדת. סיכה זו נמשכת מתצורת PUSH-PULL שנוצרה על ידי טרנזיסטורים.
תצורת משיכת הדחיפה מוצגת באיור. הבסיסים של שני טרנזיסטורים מחוברים ליציאת הכפכף. לכן כאשר ההיגיון גבוה מופיע ביציאת הכפכף, הטרנזיסטור NPN נדלק ו- + V1 מופיע בפלט. כאשר ההיגיון שהופיע בפלט של הכפכף הוא נמוך, טרנזיסטור ה- PNP מופעל והפלט נמשך לקרקע או –V1 מופיע בפלט.
כך כיצד משתמשים בתצורת דחיפת משיכה להשגת גל מרובע בפלט על ידי לוגיקת בקרה מכפכף. המטרה העיקרית של תצורה זו היא להוריד את העומס מכפכף. ובכן הכפכף כמובן לא יכול לספק 100mA בפלט.
ובכן עד עכשיו דנו בסיכות שאינן משנות את מצב הפלט בשום מצב. ארבעת הפינים הנותרים הם מיוחדים מכיוון שהם קובעים את מצב הפלט של שבב הטיימר, נדון בכל אחד מהם כעת.
סיכה 5. סיכת בקרה: סיכת הבקרה מחוברת מסיכת הקלט השלילית של אחד המשווה.
קחו בחשבון במקרה שהמתח בין VCC ל- GROUND הוא 9v. בגלל מחלק המתח שבב כפי שנצפה באיור 3 בעמוד 8, המתח בסיכת הבקרה יהיה VCC * 2/3 (עבור VCC = 9, מתח סיכה = 9 * 2/3 = 6V).
הפונקציה של סיכה זו לתת למשתמש את השליטה הישירה על המשווה הראשון. כפי שמוצג באיור לעיל תפוקת המשווה אחת מוזנת לאיפוס הכפכף. בסיכה זו אנו יכולים לשים מתח אחר, נניח אם נחבר אותו ל- + 8v. עכשיו מה שקורה הוא, שמתח הסיכה של THRESHOLD חייב להגיע +8 וולט כדי לאפס את הכפכף ולגרור את הפלט כלפי מטה.
במקרה רגיל, ה- V-out יעבור נמוך ברגע שהקבל יטען עד 2 / 3VCC (+ 6V לאספקת 9V). עכשיו מאחר שהצבנו מתח אחר בסיכת הבקרה (משווה אחד משווה שלילי או מאפס).
הקבל צריך להיטען עד שהמתח שלו מגיע למתח סיכת הבקרה. בגלל טעינת קבלים כוח זו, זמן ההפעלה וכיבוי זמן האות משתנים. כך שהתפוקה חווה תפנית אחרת במנה המנותקת.
בדרך כלל סיכה זו מושכת כלפי מטה עם קבלים. כדי למנוע הפרעות רעש לא רצויות בעבודה.
סיכה 2. טריגר: סיכת ההדק נגררת מהקלט השלילי של המשווה השני. פלט שני המשווה מחובר לסיכה של כפכף. עם השוואה שתי תפוקות גבוהות אנו מקבלים מתח גבוה בפלט הטיימר. אז אנחנו יכולים לומר שסיכת ההדק שולטת בפלט הטיימר.
הנה מה שנצפה הוא שמתח נמוך בסיכת ההדק מכריח את מתח המוצא גבוה מכיוון שהוא נמצא בכניסה הפוכה של המשווה השני. המתח בסיכת ההדק חייב לרדת מתחת ל- VCC * 1/3 (עם VCC 9v כפי שהנחה, VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3V). אז המתח על פין ההדק חייב לרדת מתחת ל -3 וולט (לאספקת 9 וולט) כדי שפלט הטיימר יעלה גבוה.
אם סיכה זו מחוברת לקרקע, הפלט יהיה תמיד גבוה.
סיכה 6. מתח גבול: מתח הסיכה קובע מתי לאפס את הכפכף בטיימר. סיכת הסף נשאבת מהקלט החיובי של השווה 1.
כאן הפרש המתח בין פין THRESOLD לפין CONTROL קובע את פלט המשווה 2 וכך את לוגיקת האיפוס. אם הפרש המתח חיובי הכפכף מאופס מחדש והפלט נמוך. אם ההבדל בשלילי, ההיגיון בסיכה SET קובע את הפלט.
אם סיכת הבקרה פתוחה. ואז מתח השווה או גדול מ- VCC * (2/3) (כלומר 6V לאספקת 9V) יאפס את הכפכף. אז התפוקה יורדת.
לכן אנו יכולים להסיק כי מתח הסיכה THRESHOLD קובע מתי הפלט צריך להיות נמוך, כאשר סיכת הבקרה פתוחה.
סיכה 7. פריקה: סיכה זו נשאבת מהקולט הפתוח של הטרנזיסטור. מכיוון שהטרנזיסטור (עליו נלקח סיכת פריקה, Q1) התחבר לבסיסו ל- Qbar. בכל פעם שהאאוט יוצא נמוך או הכיפוף מתאפס, סיכת הפריקה נמשכת לקרקע. מכיוון ש- Qbar יהיה גבוה כאשר Q נמוך, אז הטרנזיסטור Q1 נדלק כבסיס הטרנזיסטור קיבל כוח.
פין זה בדרך כלל משחרר קבלים בתצורה ASTABLE, אז השם DISCHARGE.