کاوش در مورد تایمر NE555: ویژگی های کلیدی ، اصول طراحی و برنامه های دنیای واقعی

NE555 یک تایمر مدار یکپارچه یکپارچه است که می تواند انواع مختلفی از سیگنال های زمان بندی را ایجاد کند.این دستگاه به طور گسترده در دستگاه های مختلف الکترونیکی در مناطقی مانند ساعتهای الکترونیکی ، مدیریت برق ، ماشین حساب ها و نمایشگرهای LED استفاده می شود.هدف از این مقاله ارائه اطلاعات دقیق از NE555 ، از جمله زمینه تولد آن ، طراحی ، ساختار داخلی ، توضیحات پین ، حالت های عملیاتی و اصل و همچنین برنامه ها ، کمک به شما در استفاده بهتر از تراشه است.

کاتالوگ

پیشینه تولد NE555

قدمت تایمر NE555 IC توسط Hans Camenzind ، مهندس شرکت Signetics (که اکنون بخشی از NXP Semiconductors ، Inc.) در ایالات متحده است ، طراحی شده است و در سال 1971 منتشر شد. NE555 در ابتدا برای تهیه تهیه شده است.یک راه حل تایمر مقرون به صرفه و قدرتمند.پیشینه خلقت آن عمدتاً مربوط به جنبه های زیر است:

طراحی هانس Camenzind: هانس Camenzind یک مهندس برق از سوئیس بود که در تهیه طرح های مدار یکپارچه نوآورانه تخصص داشت.فلسفه طراحی او ایجاد تراشه ای است که همه کاره ، آسان برای استفاده و کاربردهای گسترده باشد.بر اساس این فلسفه ، او NE555 را با موفقیت طراحی کرد و آن را به بازار آورد.

توسعه فناوری مدار یکپارچه: دهه 1960 و 1970 دوره توسعه سریع فناوری مدار یکپارچه بود.با پیشرفت فناوری و بهبود فرآیند تولید ، طراحان تراشه توانایی ادغام عملکردهای بیشتر را در یک تراشه واحد داشتند ، بنابراین برنامه ها و راه حل های بیشتری را ارائه می دهند.

ظهور تقاضا: در صنعت الکترونیک در آن زمان ، تایمرها نقش مهمی در انواع مدارها و سیستم ها ایفا می کردند.با این حال ، راه حل های تایمر اولیه به طور کلی محدودیت هایی از جمله هزینه های بالا ، اندازه بزرگ یا محدودیت های عملکردی داشتند.بنابراین ، نیاز فوری به یک تراشه تایمر مقرون به صرفه و قدرتمند در بازار وجود دارد.

آشنایی با NE555

NE555 یکی از مدل های سری 555 ICS Timing است.توابع پین و کاربردهای این سری از IC ها با یکدیگر سازگار هستند ، اما پایداری ، عملکرد صرفه جویی در برق و فرکانس نوسان مدل های مختلف تراشه به دلیل اختلاف قیمت نیز ممکن است متفاوت باشد.555 یک IC به طور گسترده و بسیار متداول است که تنها تعداد کمی از مقاومت ها و خازن ها می توانند انواع مختلفی از سیگنال های پالس فرکانس مختلف مورد نیاز برای مدارهای دیجیتال را تولید کنند.555 نقش اصلی NE555 استفاده از تایمر داخلی آن برای تشکیل یک مدار پایه زمانی برای تهیه پالس های زمان بندی برای مدارهای دیگر است.عملکرد اصلی NE555 استفاده از تایمر داخلی آن برای تشکیل یک مدار پایه زمانی برای تهیه پالس های زمان بندی برای مدارهای دیگر است.مدار پایه زمانی NE555 در دو بسته اصلی موجود است: یکی یک بسته 8 پین در خط دو خط و دیگری یک بسته کوچک SOP-8 است.

گزینه ها و معادل ها

• BL5372

• NA555

• KR3225Y

طراحی تایمر NE555

تایمر 555 توسط هانس آر کامنزیند در سال 1971 برای Sigognitik طراحی شده است.Sigognitik متعاقباً توسط فیلیپس به دست آمد.555 تراشه تولید شده توسط تولید کنندگان مختلف در ساخت و ساز متفاوت است ، با تراشه استاندارد 555 که 25 ترانزیستور ، 2 دیود و 15 مقاومت را در اختیار دارد ، که از طریق 8 پین هدایت می شوند (در یک بسته DIP-8) مشتقات 555 شامل 556 556(یک تراشه DIP-14 که دو 555 را ادغام می کند) و همچنین 558 و 559.

NE555 دارای دامنه دمای عملکرد 0 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد است ، در حالی که درجه نظامی SE555 قادر به کار در دماهای شدید از -55 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد است.فرم های بسته بندی 555 شامل بسته بندی فلزی با قابلیت اطمینان بالا (نشان داده شده توسط T) و بسته بندی رزین اپوکسی کم هزینه (نشان داده شده توسط V) است.بنابراین ، برچسب های کامل 555 عبارتند از: NE555V ، NE555T ، SE555V و SE555T و غیره. اگرچه این عقیده مشترک است که نام این تراشه 555 از سه مقاومت 5kq در داخل آن آمده است ، اما هانس کامنژین خود را انکار کرد و ادعا کرد که او را انتخاب کرده است.سه عدد به طور تصادفی.

همچنین نسخه های کم مصرف 555 وجود دارد ، از جمله 7555 و TLC555 با استفاده از مدارهای CMOS.در مقایسه با استاندارد 555 ، 7555 مصرف انرژی کمتری دارد.علاوه بر این ، سازنده ادعا می کند که پین ​​کنترل 7555 مانند سایر تراشه های دیگر به خازن زمینی احتیاج ندارد و دیگر نیازی به خازن های جداشده براق کننده بین منبع تغذیه و زمین نیست.

ترکیب داخلی NE555

NE555 یک مدار یکپارچه کلاسیک است.ساختار مدار داخلی آن شامل سه ماژول اصلی کاربردی است: مقایسه ولتاژ و مرحله خروجی ، مقایسه و Flip-Flop.در زیر تجزیه و تحلیل مفصلی از مدار داخلی NE555 ارائه می شود:

مقایسه کننده ولتاژ

یک مقایسه ولتاژ در داخل NE555 برای تشخیص ولتاژ منبع تغذیه وجود دارد.خروجی این مقایسه کننده ولتاژ به Flip-Flop RS وصل شده است.

مرحله خروجی

مرحله خروجی به Flip-Flop RS متصل است و وظیفه کنترل وضعیت پین خروجی را بر عهده دارد (یعنی پین 3).معماری خروجی NE555 یک طرح تخلیه باز است ، به این معنی که نمی تواند به طور مستقیم سیگنال سطح بالا را فراهم کند ، اما فقط می تواند پین خروجی را پایین بکشد.بنابراین ، هنگامی که یک سیگنال سطح بالا نیاز به خروجی داشته باشد ، معمولاً از یک مقاومت کشش خارجی برای کشیدن پین خروجی به حالت سطح بالا استفاده می شود.

مقایسه کننده

در داخل NE555 دو مقایسه کننده وجود دارد ، یعنی مقایسه آستانه و مقایسه کننده ماشه.مقایسه آستانه به پین ​​6 (THR) وصل می شود و مقایسه کننده ماشه به پین ​​2 (ماشه) وصل می شود.این دو مقایسه کننده برای تشخیص تغییرات در ولتاژ آستانه و ولتاژ محرک استفاده می شود.

مقایسه آستانه: هنگامی که ولتاژ در پین آستانه (پین 6) افزایش می یابد ، این مقایسه کننده سیگنال سطح بالایی را تولید می کند.هنگامی که ولتاژ آستانه بیش از ولتاژ ماشه باشد ، خروجی مقایسه کننده تغییر می کند.

Trigger مقایسه کننده: هنگامی که ولتاژ در پین ماشه (پین 2) کاهش می یابد ، این مقایسه کننده یک سیگنال سطح پایین را تولید می کند.هنگامی که ولتاژ ماشه پایین تر از ولتاژ آستانه باشد ، خروجی مقایسه کننده تغییر می کند.

ماشه RS

NE555 شامل یک فلیپ فلاپ RS در داخل است تا وضعیت پین خروجی را ذخیره کند (پین 3).ورودی RS Flip-Flop توسط خروجی های مقایسه کننده آستانه و مقایسه کننده ماشه کنترل می شود.

ورودی R: به خروجی مقایسه کننده آستانه وصل شده و تنظیم مجدد RS Flip-Flop را کنترل می کند.

ورودی: به خروجی مقایسه کننده ماشه وصل شده و تنظیم RS Flip-Flop را کنترل می کند.

حالت های عملیاتی NE555

تایمر NE555 می تواند در سه حالت عملیاتی کار کند:

حالت ناپایدار: به هیچ حالت پایدار اشاره دارد.حالت ناپایدار NE555 اغلب در چراغ های باربری ، ژنراتورهای تن ، ژنراتور سیگنال پالس ، مدارهای منطقی مانند ساعت و سایر مدارها استفاده می شود.

حالت دو پایدار: این حالت مانند یک براکت دوچرخه است که می تواند در حالت برداشته شده و همچنین در حالت پایین تثبیت شود و تنها در صورت قرار گرفتن در معرض نیروی خارجی تغییر خواهد کرد.به دلیل داشتن دو حالت تثبیت شده ، آن را به عنوان bistable نامیده می شود.

حالت monostable: این حالت مانند درب مجهز به درب نزدیکتر است که می تواند در حالت بسته تثبیت شود و فقط در صورت اعمال نیروی خارجی می تواند به حالت باز برسد.پس از خارج شدن نیروی خارجی ، درب به طور خودکار به حالت بسته باز خواهد گشت.از آنجا که تنها یک حالت پایدار دارد ، آن را monostable نامیده می شود و می توان از حالت monostable NE555 برای برنامه هایی مانند تایمر ، سوئیچ های فلیک و اندازه گیری خازن استفاده کرد.

اصل کار NE555

هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه VCC روشن شد ، مدار شروع به کار می کند و خازن C بلافاصله شروع به شارژ می کند.هنگامی که ولتاژ خازن C به 2/3 VCC می رسد ، خروجی مقایسه کننده داخلی به سطح بالا تغییر می کند و خروجی از سطح پایین به سطح بالا تغییر می کند.پس از آن ، هنگامی که ولتاژ خازن C به 1/3 از VCC کاهش می یابد ، خروجی مقایسه کننده داخلی به سطح پایین تبدیل می شود و در این زمان بازده از سطح بالا به سطح پایین تغییر می کند.پس از آن ، خازن C دوباره شارژ را شروع می کند و مدار وارد چرخه کاری جدید می شود.

دوره t (ثانیه) با مقادیر خازن خارجی C و دو مقاومت خارجی R1 و R2 تعیین می شود.فرمول: T = 0.693 × (R1 + 2 × R2) × C است.چرخه وظیفه D نسبت زمان سطح بالا در چرخه موج مربع را توصیف می کند و فرمول آن: D = (R1 + R2) / (R1 + 2 × R2) است.بنابراین ، با تنظیم مقادیر خازن C و مقاومتهای R1 و R2 ، می توانیم دوره و چرخه وظیفه شکل موج موج مربع را تغییر دهیم.

به طور خلاصه ، اصل کار NE555 مبتنی بر ساخت یک مدار پی در پی است.با تنظیم مقادیر خازن ها و مقاومت های خارجی ، می توانیم دوره و چرخه وظیفه را برای تولید شکل های مختلف موج پالس مورد نیاز کنترل کنیم.

استفاده از NE555

NE555 LIGHT TIME CONTROL از راه دور مادون قرمز

خانه های مدرن معمولاً مجهز به کنترل های از راه دور مادون قرمز هستند و ما می توانیم از این راه دور موجود برای کنترل لامپ تأخیر زمان کنترل از راه دور مادون قرمز استفاده کنیم.در تصویر ، H نشان دهنده سر گیرنده مادون قرمز یکپارچه است ، در حالی که C1 خازن فیلتر است.از آنجا که کنترل از راه دور رشته ای از سیگنال های پالس دیجیتال را منتشر می کند ، پس از فیلتر C1 ، یک پالس منفی دریافت می کند ، این پالس می تواند باعث ایجاد مدار 555 monostable برای شروع کار شود.

زنگ آب NE555 NE555

زنگ آب عمدتاً از سه قسمت تشکیل شده است: مدار کنترل دما ، مدار نوسان فرکانس پایین و مدار نوسان فرکانس بالا.در میان آنها ، RP ، RT و VT1 با هم یک مدار کنترل دما را تشکیل می دهند.مدار نوسانات با فرکانس پایین از IC1 ، R2 ، R3 ، C1 و سایر اجزای تشکیل شده است و پین تنظیم مجدد اجباری آن توسط VT1 کنترل می شود.نوسان ساز با فرکانس بالا از IC2 ، R4 ، R5 ، C2 و سایر اجزای تشکیل شده است و پایانه تنظیم مجدد اجباری آن توسط IC1 کنترل می شود.هنگامی که دمای آب به دمای از پیش تعیین شده می رسد ، مقدار مقاومت RT کوچکتر می شود و باعث قطع VT1 می شود.در این زمان ، PIN ④ IC1 زیاد می شود ، و IC1 شروع به نوسان و خروجی پالس های فرکانس پایین می کند.این پالس ها نوسان ساز با فرکانس بالا را تشکیل می دهند که از IC2 تشکیل شده است به طوری که شروع به کار می کند و صدای تیک را ساطع می کند.

سوئیچ تایمر لمسی NE555

IC1 قطعه ای از مدار زمان بندی 555 است که در اینجا به عنوان یک مدار قابل استفاده تنظیم شده است.به طور معمول ، از آنجا که هیچ ولتاژ ناشی از آن در ترمینال P لمس وجود ندارد ، خازن C1 از طریق پین 7 از 555 به طور کامل تخلیه می شود و باعث می شود پین 3 سطح پایین را تولید کند و Ks رله در حالت آزاد شده باشد ، بنابرایننور روشن نخواهد شد.

هنگامی که ما نیاز به روشن کردن نور داریم ، کافی است صفحه فلزی P را با دست خود لمس کنید ، ولتاژ سیگنال ولگرد تولید شده توسط القاء بدن انسان به ترمینال ماشه 555 تا C2 اضافه می شود و باعث می شود 555 از سطح پایین به سطح پایین تغییر کندسطح بالادر این زمان ، رله KS جذب می شود و لامپ سپس روشن می شود.در همان زمان ، پین 7 از 555 از نظر داخلی قطع می شود و منبع تغذیه C1 را از طریق R1 شارژ می کند ، که این نشانگر آغاز زمان بندی است.هنگامی که ولتاژ خازن C1 به 2/3 از ولتاژ تأمین افزایش می یابد ، پین 7 از 555 انجام می شود ، C1 را تخلیه می کند ، که باعث می شود خروجی پین 3 از بالا به پایین تغییر کند.در این مرحله ، رله آزاد می شود ، چراغ بیرون می رود و زمان بندی به پایان می رسد.زمان زمان بندی عمدتا با مقدار R1 و C1 تعیین می شود ، فرمول: T1 = 1.1R1 * C1 است.با توجه به مقادیر مشخص شده در شکل ، زمان زمان بندی حدود 4 دقیقه است.برای D1 ، می توانیم این دو مدل 1N4148 یا 1N4001 را انتخاب کنیم.

پنج مدار کلاسیک NE555

مدار تایمر اساسی NE555

این یکی از رایج ترین مدارها است که از مؤلفه هایی مانند تراشه NE555 ، مقاومت ها و خازن ها تشکیل شده است.با تنظیم مقادیر مقاومت ها و خازن ها ، کاربر می تواند زمان زمان بندی مختلفی را تعیین کند.این مدار اغلب برای تولید سیگنال های زمان بندی در سطح میلی ثانیه مانند سیگنال های پالس و سیگنال های موج مربع استفاده می شود.مدار با ساختار ساده آن ، آسان برای اجرای آن مشخص می شود و می تواند سیگنال های زمان بندی دقیق تری تولید کند.

مدار ماشه قابل حمل NE555

این مدار است که می تواند یک سیگنال پالس منفرد ایجاد کند.این مدار عمدتا از NE555 و چندین مقاومت و خازن و سایر اجزای تشکیل شده است.با تنظیم مقادیر مقاومتها و خازن ها ، کاربر می تواند عرض را تغییر داده و زمان پالس را به تأخیر بیندازد.این مدار معمولاً برای تولید سیگنال های تک پالس مانند سیگنال های ماشه و سیگنال های همگام سازی استفاده می شود.مدار با توانایی آن در تولید یک سیگنال پالس منفرد مشخص می شود و می توان عرض و تأخیر زمان پالس را تنظیم کرد.

مدار فلیپ فلاپ NE555

این یک مدار است که عملکرد منطق Flip-Flop را تحقق می بخشد.با تنظیم مقادیر مقاومتها و خازن ها ، کاربر می تواند زمان و ولتاژ آستانه و آستانه مدار را تغییر دهد.این مدار معمولاً برای اجرای برنامه هایی مانند فلیپ فلاپ منطق و مقایسه ولتاژ استفاده می شود.مدار با توانایی آن در اجرای عملکرد منطق فلیپ فلاپ مشخص می شود و ولتاژ زمان و آستانه تلنگر می تواند تنظیم شود ، بنابراین برای انواع سناریوهای مختلف برنامه منطق مناسب است.

مدار ژنراتور موج مربع NE555

این یک مدار است که سیگنال موج مربعی ایجاد می کند.با تنظیم مقادیر مقاومت و خازن ، کاربر می تواند فرکانس و چرخه وظیفه موج مربع را تغییر دهد.این مدار معمولاً برای تولید سیگنال های موج مربع مانند سیگنال های دیجیتال و سیگنال های مدوله شده استفاده می شود.مدار با توانایی آن در تولید سیگنال های موج مربع مشخص می شود و می توان فرکانس و چرخه وظیفه موج مربع را تنظیم کرد ، بنابراین برای انواع سناریوهای برنامه دیجیتال و مدولاسیون مناسب است.

مدار نوسان ساز چند هارمونیک NE555

این مدار است که سیگنال های موج مستطیل را تولید می کند.این مدار عمدتا از دو تراشه NE555 و چندین مؤلفه مانند مقاومت و خازن تشکیل شده است.کاربر می تواند با تنظیم مقادیر این مقاومت ها و خازن ها ، فرکانس و چرخه وظیفه نوسان را تغییر دهد.در نتیجه ، از این مدار می توان برای تولید سیگنال های صوتی یا سیگنال های مدوله شده استفاده کرد.مدار با توانایی آن در تولید سیگنال های موج مستطیل با فرکانس قابل تنظیم و چرخه وظیفه مشخص می شود.

سوالات متداول [سؤالات متداول]

1. عملکرد NE555 چیست؟

تایمر SE 555 IC بین محدوده دمای -55 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد در SE کار می کند و از IC NE 555 برای جایی که دما از 0 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد است استفاده می شود.این تایمر ، تأخیر ، تولید پالس ، نوسان ساز و غیره طیف گسترده ای از کاربردهای موجود در زمینه الکترونیکی دارد.

2. آیا NE555 و IC 555 یکسان هستند؟

بله ، تایمر NE555 IC و 555 تایمر IC یکسان هستند.NE555 شماره بخشی از تایمر IC است.به طور کلی ، IC NE555 با نام 555 تایمر IC خوانده می شود.

3. اصل کار NE555 چیست؟

یک تایمر 555 می تواند با اتصال یک سیگنال ورودی تنظیم مجدد به پین ​​تنظیم مجدد و اتصال یک سیگنال ورودی تنظیم شده به پین ​​TR ، به عنوان یک قفل SR فعال (هرچند بدون خروجی Q معکوس) عمل کند.بنابراین ، کشیدن تنظیم لحظه به لحظه به عنوان "مجموعه" و انتقال خروجی به حالت عالی (VCC).