القرص المتنقل للمؤقت 555 هو شريحة بسيطة تستخدم للتحكم في التوقيت والنبضات. يمكنه خلق تأخيرات، ونبضات من طلقة واحدة، وإشارات موجة مربعة متكررة. داخل حزمة 8 دبابيس، تستخدم مقارنات وفليب فلوب ومرحلة تفريغ لتبديل المخرج إلى HIGH أو LOW. تقدم هذه المقالة معلومات عن تحديد الدبابيس، وأنماط العمل، والاستخدامات، وتوقيت التحكم عن قرب، وحل المشكلة.
أساسيات الدوائر المتكاملة المؤقتة 555
القرص المتنقل للمؤقت 555 هو شريحة بسيطة تستخدم للتحكم في التوقيت والنبضات. يمكن أن يخلق تأخيرات، وإشارات متكررة، وموجات إخراج ثابتة. داخل حزمة 8 دبابيس، تستخدم المقارنات، وجهاز التبديل الصوتي، ومرحلة الإخراج للتحكم في كيفية تشغيل وإيقاف الإشارة.
555 مؤشر الدوائر المتكاملة المؤقتة
| دبوس | الاسم | الميزات |
|---|---|---|
| 1 | GND (الأرض) | الأرض، كمستوى منخفض (0V) |
| 2 | تريغ (تريجر) | عندما ينخفض جهد الدبوس إلى 1 / 3 فولت مكعب (أو جهد العتبة الذي يحدده التحكم)، يعطى الخرج مرتفعا. |
| 3 | خارج | إخراج مستوى عالي (+VCC) أو منخفض. |
| 4 | RST (إعادة ضبط) | عندما يستقبل هذا الدبوس مؤقت الكهرباء، يتم إعادة ضبط الشريحة عند تأريض هذا الدبوس، ويكون الخرج منخفضا. |
| 5 | CTRL (التحكم) | يتم التحكم في جهد العتبة للشريحة. (عندما يكون الدبوس فارغا، يكون الجهد الافتراضي للعتبة هو 1 / 3 فولت مكعب و2 / 3 فولت مكعب). |
| 6 | THR (العتبة) | عندما يرتفع جهد الدبوس إلى 2 / 3 فولت مكعب (أو جهد العتبة الذي يحدده التحكم)، يتم خفض الإخراج. |
| 7 | DIS (التسريحة) | يتم استخدام بوابة OC الداخلية لتفريغ المكثف. |
| 8 | V +، VCC (الطاقة) | وفر مستويات عالية من الطاقة للشريحة. |
مخطط دائرة المؤقت 555
يعمل مؤقت 555 عن طريق مقارنة الفولتية على مدخلات العتبة (الدبوس 6) والزناد (الدبوس 2) مقابل مستويين مرجعيين ثابتين تم إنشاؤهما بواسطة المقاومات الداخلية الثلاثة 5 كيلو أوم. تحدد هذه المراجع نقاط التبديل عند حوالي ثلث VCC و1/3 VCC. عندما ينخفض جهد الزناد إلى ما دون المستوى السفلي، يضبط القفل الداخلي، وتدفع مرحلة الإخراج الدبوس 3 إلى أعلى الدرجة. عندما يرتفع جهد العتبة فوق المستوى العلوي، يعاد القفل التعيين، وينخفض الإخراج إلى مستوى منخفض. يعمل ترانزستور التفريغ (الدبوس 7) أثناء حالة الخرج المنخفض لتفريغ مكثف التوقيت الخارجي بسرعة عبر مسار مقاومة، مما يتحكم في دورة التوقيت.
المواصفات الفنية لدائرة المؤقت 555
| جهد مصدر الطاقة (VCC) | 4.5-16 فولت |
|---|---|
| التيار التشغيلي المصنف (VCC = +5 فولت) | 3-6 مللي أمبير |
| التيار التشغيلي المصنف (VCC = +15 فولت) | 10-15 مللي أمبير |
| أقصى تيار خرج | 200 مللي أمبير |
| أقصى استهلاك للطاقة | 600 ميغاواط |
| الحد الأدنى لاستهلاك الطاقة العاملة | 30 ميجاوات (5 فولت)، 225 ميجاوات (15 فولت) |
| نطاق درجات الحرارة | 0-70 درجة مئوية |
أوضاع الدوارة المؤقتة 555
وضع الاستقرار الفردي
في وضع التثبيت الأحادي، ينتج دائرة المؤقت 555 نبضة إخراج واحدة بعد استقبالها إشارة التشغيل. عندما ينخفض إدخال الزناد إلى أقل من ثلث VCC، يتحول الإخراج إلى HIGH، وتبدأ عملية التوقيت. يبدأ المكثف بالشحن عبر مقاومة، ويبقى الخرج مرتفعا أثناء حدوث ذلك. عندما يرتفع جهد المكثف إلى ثلثي VCC، يتحول الإخراج إلى منخفض، وتنتهي النبضة. طول النبضة يعتمد على قيم المقاومة والمكثف، لذا تغيير شبكة RC يغير مدة بقاء الخرج عاليا. قبل التفعيل مرة أخرى، يجب أن يكون لدى المكثف وقت كاف للتفريغ حتى تعمل النبضة التالية بشكل صحيح.
وضع الثبات المزدوج
في وضع الثبات المزدوج، يعمل القرص الدوائر المؤقت 555 كدائرة ذاكرة تشغيل/إيقاف بسيطة. يمكن أن تبقى في حالة واحدة حتى يغيرها مدخل آخر. في هذا الوضع، عادة ما يتم الحفاظ على الدبوس 2 (الزناد) والدبوس 4 (إعادة الضبط) على مستوى عال باستخدام وصلات السحب للأعلى. الدبوس 6 (العتبة) متصل بالأرض. يتم توصيل الدبوس 5 (التحكم) بالأرض عبر مكثف صغير، عادة من 0.01 إلى 0.1 ميكروفاراحة، للمساعدة في الحفاظ على استقرار الدائرة. الدبوس 7 (التفريغ) لا يستخدم للتوقيت في هذا الإعداد. عندما يتم سحب الدبوس 2 إلى الأسفل، يتحول المخرج إلى الحالة المحددة. عند تأريض الدبوس 4، يعود الإخراج إلى الحالة المعاكسة.
لا وضع الثبات
في وضع غير ثابت، تولد دائرة المؤقت 555 إشارة موجة مربعة متكررة دون توقف. المكثف يشحن ويفرغ بشكل متكرر، وهذا يجعل المخرج يتغير باستمرار بين HIGH و LOW. المقاومة R1 تتصل من VCC إلى الدبوس 7 (التفريغ)، والمقاومة R2 تتصل من الدبوس 7 إلى الدبوس 2 (الزناد). الدبوس 2 (الزناد) والدبوس 6 (العتبة) مربوطان معا بحيث يتتبعان جهد المكثف. يشحن المكثف عبر R1 وR2 حتى يصل إلى ثلثي VCC، مما يقلب المخرج. ثم يفرغ المكثف عبر R2 حتى ينخفض إلى ثلث VCC، ثم ينقلب الإخراج مرة أخرى. قيم R1 وR2 والمكثف تتحكم في التردد وتوقيت العالي إلى المنخفض. يمكن أيضا وضع عبر R2 لتغيير مسار الشحن وتقليل دورة العمل عندما تكون هناك حاجة لوقت HIGH أقصر.
التطبيقات المختلفة لدائرة المؤقت 555
LED وميض
ينشئ تأثير وميض تشغيل-إيقاف بسيط لواحد أو أكثر من مصابيح LED باستخدام مقاومة توقيت ومكثف.
مؤقت التأخير (تأخير التشغيل الكهربائي)
يشغل الجهاز بعد تأخير زمني محدد، مفيد عندما تريد أن ينتظر الإخراج قبل التفعيل.
مولد النبضات ذات الطلقة الواحدة
ينتج نبضة واحدة عند تفعيله، وغالبا ما يستخدم لإصدار إشارات توقيت قصير.
مولد الموجة المربعة 6.4 (إشارة الساعة)
يولد خرجا موجة مربعة ثابتة يمكن استخدامها كإشارة ساعة للدوائر الرقمية.
مولد 6.5 PWM (التحكم في السطوع أو السرعة)
يتحكم في دورة عمل المخرج لضبط سطوع LED أو سرعة محرك التيار المستمر.
مولد النغمات 6.6 (صوت الجرس)
ينشئ إشارة تردد صوتي أساسية يمكنها تشغيل مكبر صوت صغير أو جرس.
دائرة الإنذار / صفارات الإنذار
ينتج أنماط صوتية متكررة عن طريق تغيير التردد مع مرور الوقت.
تعديل عرض النبضة للتحكم في السيرفو
يساعد في إنشاء نبضات زمنية يمكن استخدامها لتطبيقات التحكم البسيطة في السيرفو.
مقسم التردد
يقلل من تردد إشارة نبضة الإدخال عن طريق توليد نبضات إخراج أبطأ.
كاشف النبضات المفقود
يكتشف عند توقف إشارة النبضة المتكررة ثم يفعل الإخراج.
عائلة الدوائر المتكاملة المؤقتة 555 والرقائق المشتقة
| المصنع (Mfr) | رقم القطعة (رقم المؤلف) | ملاحظات |
|---|---|---|
| تقنيات أفاغو | Av-555M | - |
| حلول السيليكون المخصصة | CSS555 / CSS555C | CMOS، جهد عمل أدنى 1.2 فولت، IDD < 5 ميكروأمبير |
| CEMI | ULY7855 | - |
| تخطيط القلب فيليبس | ECG955M | - |
| إكسار | XR-555 | - |
| فيرتشايلد لأشباه الموصلات | NE555 / KA555 | - |
| هاريس | HA555 | - |
| IK Semicon | ILC555 | CMOS، الحد الأدنى لجهد العمل 2 فولت |
| شركة إنترسيل | SE555 / NE555 | - |
| شركة إنترسيل | ICM7555 | CMOS |
| أنظمة ليثيك | LC555 | - |
| ميشين | ICM7555 | CMOS، الحد الأدنى لجهد العمل 2 فولت |
| موتورولا | MC1455 / MC1555 | - |
| NTE سيلفانيا | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| STMicroelectronics | NE555N / K3T647 | - |
| تي آي (تكساس إنسترومنتس) | SN52555 / SN72555 | - |
| تي آي (تكساس إنسترومنتس) | TLC555 | CMOS، الحد الأدنى لجهد العمل 2 فولت |
| زيتكس | ZSCT1555 | الحد الأدنى لجهد العمل 0.9 فولت |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| هيتاشي | HA17555 | - |
بدائل الدوائر المتكاملة المؤقتة 555 والبدائل المتوافقة
البدائل المباشرة (متوافقة مع الدبابيس)
• NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
بدائل 8.2 CMOS 555 (طاقة أقل)
• TLC555
• LMC555
• ICM7555
• 7555
اختيار قيم توقيت RC للمؤقت 555
• استخدام المكثفات المستقرة كلما أمكن للحفاظ على توقيت مؤقت 555 أكثر دقة واتسقا.
• تجنب استخدام قيم مكثفات صغيرة جدا، لأنها قد تجعل الدائرة أكثر حساسية للضوضاء وتسبب تفعيل غير مرغوب فيه.
• لا تستخدم قيم مقاومات عالية جدا، لأنها قد تؤدي إلى أخطاء توقيت وتجعل المخرجات أقل استقرارا.
• دائما قم بتوصيل دبوس RESET بشكل صحيح، لأن تركه عائما قد يتسبب في إعادة ضبط دائرة المؤقت 555 بشكل عشوائي أو تتوقف عن العمل بشكل صحيح.
استكشاف أخطاء وإصلاحات IC لمؤقت 555
| المشكلة | السبب المحتمل | إصلاح |
|---|---|---|
| الإخراج دائما عاليا | دبوس الزناد عالق في الأسفل | تأكد من أن الدبوس 2 لا يسحب للأسفل |
| الإخراج دائما منخفض | دبوس إعادة الضبط منخفض | اسحب دبوس RESET إلى الأعلى حتى يعمل المؤقت |
| لا يوجد اهتزاز | أسلاك المقاوم/المكثف خاطئة | أعد فحص اتصالات R1 وR2 وC |
| خرج غير مستقر | الضوضاء التي تؤثر على الدبوس 2 أو 5 | أضف مكثفا صغيرا للترشيح |
| تردد خاطئ | قيم R أو C غير صحيحة | أعد حساب قيم التوقيت باستخدام الصيغ الصحيحة |
الخاتمة
يعمل دوائر المؤقت 555 عن طريق مقارنة جهود الزناد والعتبة مع مستويات ثابتة عند 1/3 VCC و2/3 VCC. يمكن أن تعمل في أوضاع أحادية المستقرة، ثنائية المستقرة، ومستقرة لتوليد نبضات أو تذبذبات ثابتة. مع قيم RC الصحيحة والتعامل الصحيح مع دبوس RESET وCONTROL، يبقى الإخراج مستقرا، ويبقى التوقيت دقيقا.
الأسئلة الشائعة [الأسئلة الشائعة]
ما قيمة المكثف المستخدمة على دبوس التحكم (الدبوس 5)؟
استخدم مكثف 0.01 ميكروفاراد (10 نانوفاراد) من الدبوس 5 إلى GND لتقليل الضوضاء وتحسين الاستقرار.
هل يصل مخرج 555 إلى VCC الكامل عند HIGH؟
ليس دائما. ارتفاع الناتج قريب من VCC، لكنه قد ينخفض عند تشغيل حمل.
لماذا يسخن متلازمة المؤقت 555؟
يسخن عندما يشغل تيار خرج عالي، أو يعمل بجهد كهربائي عال، أو يتحول كثيرا.
هل يمكن لمؤقت 555 تشغيل مرحل مباشرة؟
فقط بعض الرحلات الصغيرة. العديد من المرحلات تحتاج إلى تيار أكبر، لذا فإن مشغل الترانزستور والصمام الثنائي المتحرك أكثر أمانا.
لماذا يتم تفعيل 555 بشكل عشوائي؟
التفعيل العشوائي يحدث بسبب الضوضاء، أو التأريض السيئ، أو ضعف تصفية الطاقة.
ما هو الفرق الرئيسي بين اضطراب ثنائي القطب 555 وCMOS 555؟
Bipolar 555 يستهلك تيارا أكثر ويدفع الأحمال بشكل أفضل. CMOS 555 يستهلك طاقة أقل ويعمل بشكل أفضل لتوقيت الطاقة المنخفضة.