خانه / دانش و مهارت / الکترونیک / آشنایی با آی سی تایمر 555 -پایه ها و نحوه کار (بخش اول)

آشنایی با آی سی تایمر 555 -پایه ها و نحوه کار (بخش اول)

تقریبا همه مدار‌های الکتریکی که امروزه در وسایل مختلف الکترونیکی به کار می‌روند دارای یک نوسان ساز هستند ، این نوسان ساز (اسیلاتور)‌ها را می‌توان با قطعات الکترونیکی مختلفی مانند ترانزیستور‌ها ساخت،شرکت‌های سازنده مدار‌های مجمتع یا IC‌ها مدل‌های مختلفی از این IC‌ها تولید کرده اند و می‌توان به جرات گفت که IC 555 مشهور ترین نوع آن‌ها است. این قطعه که همراه با چند قطعه ساده مانند مقاومت و خازن (برای تنظیم و زمانبندی) در بسیاری از مدار‌های الکترونیکی به کار رفته است تقریبا از اوایل عمر مدارهای مجتمع در بازار وجود داشته است و امروزه به عنوان یک تراشه استاندارد در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. از همین رو این تراشه با نام آی سی تایمر 555 برای همه شناخته شده است . در ساختنی هم چندین مورد از پروژه‌های مختلف با استفاده از 555 دیده اید!

آی سی تایمر 555 نامش را از سه مقاومت 5 کیلو اهمی‌می‌گیرد که در طراحی داخلی آن و در بین مقایسه گر‌های ولتاژ موجود در مدار‌های آن تعبیه شده است. 555 بسیار ارزان است،بسیار محبوب است و در وسایلی که به زمانبندی مشخص نیاز دارند کاربرده گسترده ای دارد. این تراشه می‌تواند به عنوان یک پالس ساز ساده یا برای ایجاد تاخیر‌های طولانی چندین دقیقه ای به کار رود،IC 555 را همچنین می‌توان برای ساخت شکل موج‌های پایدار با دوره‌های کاری (Duty Cycle)‌های 50 تا 100 درصد به کار برد.

تراشه تایمر 555 قطعه ای قدرتمند و پایدار است که به شکل یک آی سی 8 پایه به بازار عرضه شده است و می‌تواند به اشکال مختلفی نظیر نوسان ساز مونو استابل ،بای استابل یا آستابل با دقتی بسیار بالا مورد استفاده قرار گیرد. همین گونه‌های مختلف استفاده از این تراشه باعث می‌شود آی سی تایمر 555 کاربرد‌های زیادی در دستگاه‌های مختلف از جمله سوییچ یک باره ، تایمر تاخیر، تولید کننده پالس یا نوسان ساز ، فلاشر LED یا لامپ ، صدا ساز و آلارم ساز ، ساعت‌های منطقی ، تقسیم کننده‌های فرکانسی ، منابع تغذیه ، تبدیل کننده‌های ولتاژ و … داشته باشد. در واقع هر مداری که به هر شکلی نیاز به کنترل زمانی داشته باشد می‌تواند از آی سی تایمر 555 بهره جوید !

شکل کلی بسته بندی DIP تایمر 555
شکل کلی بسته بندی DIP تایمر 555

همان طور که در عکس زیر نشان داده شده است ، یک تراشه 555 در حالت عادی موجود در بازار، یک مدار مجتمع 8 پایه با تکنولوژی ترانزیستور دو قطبی است که به شکل بسته بندی DIP ( دو پایه در یک خط) تولید می‌شود. این تراشه در طراحی خود از 25 ترانزیستور ،دو دیود و 16 مقاومت استفاده می‌کند که با هم دیگر تشکیل دو مقایسه کننده ولتاژ، یک حافظه تک بیتی یا فلیپ فلاپ و یک طبقه خروجی با قدرت تحمل جریان نسبتا بالا را می‌دهند.

خواهر بزرگ تر تایمر 555 ، آی سی تایمر 556 است که در واقع دو 555 را در خود جا داده است و دارای بسته بندی 14 پایه است. تراشه‌های دیگر و معمولا جدیدتر از خانواده 555،LMC555 و 7555 هستند که همان کار 555 را انجام می‌دهند اما دارای تکنولوژی‌های جدید تر (و البته تحمل جریان کم تری) هستند. تکنولوژی‌هایی مانند ترانزیستور‌های CMOS به جای ترانزیستور‌های دوقطبی قدیمی‌که در ساختار اصلی به کار رفته بودند.

عکس زیر یک دیاگرام بلوکی ساده از ساختار تایمر 555 است که به شکل مختصر توضیحی در مورد پایه‌ها و مدار‌های داخلی تایمر 555 می‌دهد.

دیاگرام بلوکی ساختار داخلی آی سی تایمر 555
دیاگرام بلوکی ساختار داخلی آی سی تایمر 555

پایه‌های آی سی تایمر 555

پایه 1: پایه زمین ، این پایه IC 555 را به زمین مدار متصل می‌کند (زمین مدار یا همان صفر ولت).

پایه 2: ماشه یا تریگر IC است. ورودی منفی به مقایسه گر شماره 1 ، پالس منفی بر روی این پایه فلیپ فلاپ داخلی را به حالت “ست” در می‌آورد. پالس منفی به معنای ولتاژی پایین تر از یک سوم ولتاژ تغذیه IC یا همان Vcc است و باعث می‌شود خروجی تراشه از حالت ولتاژ پایین منطقی (0) به حالت ولتاژ بالای منطقی (1) تبدیل شود.

پایه 3: پایه خروجی ، پایه خروجی توانایی کار با مدارهای منطقی با استاندارد TTL را دارد و می‌تواند 200 میلی آمپر جریان را به درون بکشد و یا به بیرون بدهد. ولتاژ خروجی این تراشه تقریبا با ولتاژ تغذیه – 1.5 ولت است . برای همین اسپیکر‌های کوچک ، LED‌ها و حتی موتور‌های الکتریکی کوچک را می‌توان مستقیما به آن وصل کرد.

پایه 4: پایه ریست ،کار این پایه از نامش معلوم است . این پایه برای ریست کردن فلیپ فلاپ داخلی که مسئول کنترل کردن وضعیت خروجی (پایه 3) است،استفاده می‌شود. این پایه نوعی ورودی به شکل فعال – در حالت ولتاژ پایین است . یعنی وقتی به صفر منطقی وصل می‌شود عمل می‌کند. بنابراین اگر نیازی به این پایه ندارید ، برای جلوگیری از ایجاد ریست‌های ناخواسته باید آن را در طراحی مدار به ولتاژ 1 منطقی وصل کنید.

شکل بسته بندی تراشه 555 و مکان پایه‌های آن از بالا
شکل بسته بندی تراشه 555 و مکان پایه‌های آن از بالا

پایه 5: پایه ولتاژ کنترل، این پایه با ارجح کردن 2/3 ولتاژ تغذیه بر ولتاژ تقسیم مدار مقاومت،در واقع تنظیمات زمان بندی آی سی تایمر 555 را کنترل می‌کند. با اعمال ولتاژ‌های مختلف به این پایه می‌توانید عرض سیگنال پالس خروجی را مستقل از مدار زمانبندی مقاومت-خازنی اطراف IC تغییر دهید. وقتی از این پایه استفاده ای نمی‌شود آن را با یک خازن 10 نانوفارادی به زمین مدار متصل می‌کنند تا اثر نویز روی آن خنثی شود.

پایه 6: پایه آستانه (Threshold) ،در واقع ولتآژ مثبتی روی مقایسه گر داخلی شماره دو است . این پایه برای ریست کردن فلیپ فلاپ داخلی در زمانی به کار می‌رود که ولتاژ روی آن از 2/3 ولتاژ تغذیه بالاتر رود. این کار باعث می‌شود ولتاژ خروجی آی سی تایمر 555 از حالت “بالا” به “پایین” تغییر حالت دهد. این پایه به شکل مستقیم به مدار زمانبندی مقاومت – خازن (RC) وصل می‌شود.

پایه 7: پایه تخلیه (Discharge) ،این پایه در واقع به شکل مستقیم به پایه کالکتر یک ترانزیستور دو قطبی NPN در داخل تایمر 555 وصل شده است که برای “تخلیه” بار خازن در مدار زمان بندی به کار می‌رود .

پایه 8: پایه ولتاژ تغذیه تراشه یا Vcc ،این پایه به ولتاژ تغذیه آی سی تایمر 555 وصل می‌شود و می‌تواند از 4.5 تا 15 ولت را به تحمل کند. بدیهی است که ولتاژ پایین تر از 4.5 ولت ممکن است باعث خاموش شدن IC شده و ولتاژ بالای 15 ولت به مدارهای داخلی آن صدمه وارد کند.

روش کار آی سی تایمر 555 :

همان طور که قبلا اشاره کردیم، نام IC 555 از سه مقاومت داخلی 5 کیلو اهمی‌می‌آید که یک شبکه تقسیم ولتاژ در بین پایه تغذیه (شماره 8) و زمین (شماره 1) ایجاد کرده اند.این مقاومت‌های سری، ولتاژ ورودی معکوس (Inverting Input) مقایسه گر شماره دو را در حد 2/3 ولتاژ تغذیه و ورودی مستقیم مقایسه گر شماره 1 را در حد 1/3 ولتاژ تغذیه نگه می‌دارند.

دو مقایسه گر موجود در مدار 555Timer ، ولتاژ خروجی را وابسته به تفاوت ولتاژ بین دو پایه ورودی خود ایجاد می‌کنند. این تفاوت ولتاژ ورودی به وسیله شارژ یا تخلیه مدار خارجی RC که به تراشه متصل می‌شود کنترل خواهد شد. خروجی‌های هر دو مقایسه گر به دو پایه ورودی فلیپ فلاپ متصل است که باعث می‌شود این قسمت در خروجی خود (Q) یا مقدار پایین (صفر) و یا مقدار بالا(یک) تولید کند. خروجی فلیپ فلاپ به یک طبقه خروجی سوییچینگ متصل است که ولتاژ خروجی را به هر شکلی که باشد در خروجی نشان می‌دهد و در آن واحد می‌تواند جریان قابل ملاحظه ای نیز از خود بگذراند.

معمول ترین استفاده از نوسان ساز 555 ، بستن آن به شکل یک اسیلاتور آستابل با وصل کردن دو مقاومت و یک خازن به پایه‌های آن برای تولید یک قطار پالس بی پایان با بازه زمانی مشخصی است که توسط مدار خارجی مقاومت – خازنی آن تنظیم می‌شود. اما همان طور که گفتیم این قطعه توانایی کار در حالت مونو استابل ، مولتی ویبراتور بای استابل را نیز دارا می‌باشد.

منبع / (با تغییرات از تیم ساختنی)

خلاصه مطلب
معرفی و آموزش استفاده از آی سی تایمر 555
عنوان مطلب
معرفی و آموزش استفاده از آی سی تایمر 555
توضیح کوتاه
آموزش کار با آی سی تایمر 555 به زبان ساده . بخش اول : معرفی ، پایه‌ها و نحوه کار
نویسنده
ساختنی

بیشتر بخوانید:

شارژر همه کاره ارزان برای انواع باتری ها بسازید !... خیلی وقت ها برای شارژ کردن یک باتری به شارژ های خاصی نیاز دارید که از خود باتری بسیار گران تر تمام می شوند و اگر سری به بازار زده باشید می دانید که هر...
فانشن ژنراتور یا تولید کننده شکل موج بسازید !... اگر دانشجوی رشته الکترونیک ، یکی از دوست داران پروژه های الکترونیکی و یا در حال آموزش الکترونیک هستید و یا اگر دوست دارید در کارگاه شخصی خودتان یک دست...
چگونه قطعات تقلبی الکترونیکی را شناسایی کنیم ؟... قطعات الکترونیکی تقلبی در بازار قطعات الکترونیکی هر روز به مشکل بزرگتری تبدیل می شوند و این موضوع باعث افت کیفیت محصولاتی می شود که با استفاده از این ...
آموزش ساخت ماژول رله Latch با قطعات ارزان و در دسترس... در این ساختنی طرز ساخت ماژول رله Latch را یاد می گیرید. این ماژول رله در واقع ابزاری است که امکان استفاده از رله Non-Latch بجای رله Latch فشار قوی را ...
پروژه آردوینو : با ترکیب نور، صدا و الکترونیک یک ساز چندنفره بسازید... در این ساختنی طرز ساخت یک پروژه آردوینو متفاوت، جالب و البته سرگرم کننده را یاد می گیرید. یک گنبد چوبی که از ۱۲۰ مثلث ساخته می شود و هر مثلث یک LED و ...
مدار زنگ درب الکترونیکی با حافظه و توانایی کنترل دو درب... زنگ درب الکترونیکی یکی از کاربردی ترین پروژه های الکترونیکی موجود در ساختنی است که می توانید تجربه ساختن آن را داشته باشید. این مدار همچنین به گونه ای...

درباره مهرداد جمالی

مهرداد جمالی
مهرداد جمالی ، متولد 1367 ، دانش آموخته رشته لیسانس مهندسی مخابرات دانشگاه ملی زنجان و دانشجوی ارشد مدیریت صنعتی است. وی بنیان گذار اصلی پروژه ساختنی و یکی از مدیران ارشد وبسایت است.

پیشنهاد می کنیم

با چند آی سی ارزان و ساده، درایور موتور اسپیندل HDD بسازید

موتور اسپیندل (Spindle Motor) یا موتور‌هارد دیسک نسبت به موتورهای DC کارایی و رواج کمتری …

۲ دیدگاه ها

  1. سلام
    آْسماني هستم
    ممنونم كه انقدر سريع آموزش درخواستيم رو ارائه كرديد
    خيلي عالي بود، منتظر بخش يا بخش‌هاي بعدي هستم

    هميشه موفق هستيد
    با احترام

پاسخ دهید