استكشاف NE555 Timer IC: الميزات الرئيسية ومبادئ التصميم وتطبيقات العالم الحقيقي

NE555 هو مؤقت دائرة متكاملة متجانسة يمكن أن يولد أنواعًا مختلفة من إشارات التوقيت.يستخدم على نطاق واسع في مختلف الأجهزة الإلكترونية في مناطق مثل الساعات الإلكترونية ، وإدارة الطاقة ، والحساب ، وشاشات LED.الغرض من هذه المقالة هو توفير معلومات مفصلة عن NE555 ، بما في ذلك خلفية الولادة ، والتصميم ، والهيكل الداخلي ، ووصف الدبوس ، وأنماط التشغيل والمبدأ ، وكذلك التطبيقات ، لمساعدتك على استخدام الرقاقة بشكل أفضل.

كتالوج

خلفية ميلاد NE555

يعود تاريخه إلى أوائل سبعينيات القرن الماضي ، تم تصميم رقاقة Timer NE555 IC من قبل Hans Camenzind ، وهي مهندسة في شركة Signetics (الآن جزء من NXP Semiconductors ، Inc.) في الولايات المتحدة ، وتم إصدارها في عام 1971. تم تصميم NE555 في الأصل لتقديمهاحل مؤقت بأسعار معقولة وقوية.ترتبط خلفية إنشائها بشكل رئيسي بالجوانب التالية:

تصميم Hans Camenzind: كان Hans Camenzind مهندسًا كهربائيًا من سويسرا متخصصًا في تطوير تصميمات دوائر متكاملة مبتكرة.تتمثل فلسفة التصميم الخاصة به في إنشاء شريحة متعددة الاستخدامات وسهلة الاستخدام وقابلة للتطبيق على نطاق واسع.بناءً على هذه الفلسفة ، نجح في تصميم NE555 وجلبها إلى السوق.

تطوير تكنولوجيا الدوائر المتكاملة: كانت الستينيات والسبعينيات فترة من التطور السريع لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة.مع تقدم التكنولوجيا وتحسين عملية التصنيع ، كان لدى مصممي الرقاقات القدرة على دمج المزيد من الوظائف في شريحة واحدة ، وبالتالي توفير المزيد من التطبيقات والحلول.

ظهور الطلب: في صناعة الإلكترونيات في ذلك الوقت ، لعبت أجهزة ضبط الوقت دورًا حيويًا في جميع أنواع الدوائر والأنظمة.ومع ذلك ، كانت حلول المؤقت المبكرة عمومًا بعض القيود ، مثل التكلفة العالية أو الحجم الكبير أو القيود الوظيفية.لذلك ، هناك حاجة ملحة لرقاقة مؤقت بأسعار معقولة وقوية في السوق.

مقدمة إلى NE555

NE555 هي واحدة من النماذج في سلسلة 555 من ICs توقيت.تتوافق وظائف PIN وتطبيقات هذه السلسلة من ICs مع بعضها البعض ، ولكن قد يختلف الاستقرار ، والأداء الموفرة للطاقة ، وتردد التذبذب للنماذج المختلفة للرقاقة بسبب اختلافات الأسعار.555 هو توقيت مستخدم على نطاق واسع وشائع للغاية ، فقط عدد صغير من المقاومات والمكثفات ، يمكن أن ينتج مجموعة متنوعة من إشارات نبض التردد المختلفة المطلوبة للدوائر الرقمية.555 هو الدور الرئيسي لـ NE555 هو استخدام الموقت الداخلي لتشكيل دائرة قاعدة زمنية لتوفير نبضات توقيت للدوائر الأخرى.تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ NE555 في استخدام الموقت الداخلي لتشكيل دائرة قاعدة زمنية لتوفير نبضات توقيت للدوائر الأخرى.تتوفر دائرة القاعدة الزمنية NE555 في حزمتين رئيسيتين: أحدهما عبارة عن حزمة DIP مزدوجة في الخط 8 ، والآخر عبارة عن حزمة صغيرة SOP-8.

البدائل وما يعادلها

• BL5372

• Na555

• KR3225Y

تصميم المؤقت NE555

تم تصميم جهاز التوقيت 555 من قبل Hans R. Camenzind في عام 1971 لـ Sigognitik.تم الحصول على Sigognitik في وقت لاحق من قبل Philips.تختلف الرقائق 555 التي تنتجها الشركات المصنعة المختلفة في البناء ، حيث تدمج الرقاقة 555 القياسية 25 ترانزستورًا ، و 2 ثنائيات ، و 15 مقاومًا ، والتي يتم إخراجها من خلال 8 دبابيس (في حزمة DIP-8.)(رقاقة DIP-14 تدمج اثنين 555s) وكذلك 558 و 559.

يحتوي NE555 على نطاق درجة حرارة التشغيل من 0 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية ، في حين أن SE555 من الدرجة العسكرية قادرة على العمل في درجات حرارة قصوى من -55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية.تشمل أشكال التعبئة والتغليف من 555 التغليف المعدني عالي التوتر (ممثل T) وتغليف راتنج الايبوكسي منخفضة التكلفة (ممثلة بواسطة V).لذلك ، فإن الملصقات الكاملة البالغة 555 هي NE555V و NE555T و SE555V و SE555T ، إلخ.الأرقام الثلاثة بشكل عشوائي.

هناك أيضًا إصدارات منخفضة الطاقة من 555 ، بما في ذلك 7555 و TLC555 باستخدام دوائر CMOS.بالمقارنة مع المعيار 555 ، فإن 7555 لديه انخفاض استهلاك الطاقة.بالإضافة إلى ذلك ، تدعي الشركة المصنعة أن دبوس التحكم 7555 لا يتطلب مكثفًا أرضيًا مثل 555 رقائقًا أخرى ، وليس هناك حاجة لمكثفات تفكك الخلل بين إمدادات الطاقة والأرض.

التكوين الداخلي لـ NE555

NE555 هي دائرة متكاملة كلاسيكية.يتضمن بنية الدائرة الداخلية ثلاث وحدات وظيفية رئيسية: مقارنة الجهد ومرحلة الإخراج ، والمقارنة و RS Flip-Flop.سيوفر ما يلي تحليلًا مفصلاً للدائرة الداخلية لـ NE555:

مقارنة الجهد

يوجد مقارنة الجهد داخل NE555 للكشف عن جهد إمدادات الطاقة.يتم توصيل إخراج هذا المقارنة الجهد إلى RS Flip-Flop.

مرحلة الإخراج

يتم توصيل مرحلة الإخراج بـ RS Flip-Flop وهي مسؤولة عن التحكم في حالة دبوس الإخراج (أي PIN 3).بنية الإخراج في NE555 هي تصميم مفتوح ، مما يعني أنه لا يمكن أن يوفر مباشرة إشارة عالية المستوى ، ولكن يمكنه فقط سحب دبوس الخرج.لذلك ، عندما تحتاج إشارة عالية المستوى إلى الإخراج ، يكون من الضروري عادةً استخدام مقاوم سحب خارجي لسحب دبوس الإخراج إلى حالة عالية المستوى.

المقارنة

هناك نوعان من المقارنات داخل NE555 ، وهما مقارنة العتبة ومقارنة الزناد.يتم توصيل المقارنة بين العتبة إلى دبوس 6 (THR) ويتم توصيل مقارنة الزناد إلى دبوس 2 (المثلثات).يتم استخدام هذين المقارنين للكشف عن التغيرات في جهد العتبة وجهد الجهد.

مقارنة العتبة: عندما يرتفع الجهد عند دبوس العتبة (دبوس 6) ، سيؤدي هذا المقارنة إلى إخراج إشارة عالية المستوى.عندما يتجاوز جهد العتبة جهد الزناد ، سيتغير إخراج المقارنة.

المقارنة الزناد: عندما ينخفض ​​الجهد عند دبوس الزناد (دبوس 2) ، سيؤدي هذا المقارنة إلى إخراج إشارة مستوى منخفضة.عندما يكون جهد الزناد أقل من جهد العتبة ، سيتغير إخراج المقارنة.

RS الزناد

يحتوي NE555 على RS Flip-Flop داخليًا لتخزين حالة دبوس الإخراج (PIN 3).يتم التحكم في مدخلات RS Flip-Flop بواسطة مخرجات مقارنة العتبة ومقارنة الزناد.

إدخال R: يتم توصيله بإخراج المقارنة بين العتبة ويتحكم في إعادة تعيين RS Flip-Flop.

الإدخال: يتم توصيله بإخراج المقارنة المشغل ويتحكم في إعداد RS Flip-Flop.

أوضاع تشغيل NE555

يمكن أن يعمل Timer NE555 في ثلاثة أنماط من التشغيل:

وضع غير مستقر: إنه يشير إلى حالة مستقرة.غالبًا ما يتم استخدام الوضع غير المستقر في NE555 في مصابيح القوية ، ومولدات النغمة ، ومولدات إشارة النبض ، والدوائر المنطقية مثل الساعات والدوائر الأخرى.

وضع ثنائي المستقرة: يشبه هذا الوضع شريحة دراجة ، والتي يمكن تثبيتها في الحالة المرتفعة وكذلك في الحالة المنخفضة ، وستتغير فقط عندما تتعرض للقوة الخارجية.يطلق عليه Bistable لأنه يحتوي على دولتين مستقرتين.

الوضع الأحادي: هذا الوضع يشبه الباب المجهز بباب أقرب ، والذي يمكن تثبيته في الحالة المغلقة ويمكنه الوصول فقط إلى الحالة المفتوحة عند تطبيق قوة خارجية.بمجرد سحب القوة الخارجية ، سيعود الباب تلقائيًا إلى الحالة المغلقة.نظرًا لأنه يحتوي على حالة واحدة مستقرة فقط ، يطلق عليه Monostable ، ويمكن استخدام وضع NE555 Monostable لتطبيقات مثل أجهزة ضبط الوقت ومفاتيح النقرات وقياسات السعة.

مبدأ العمل في NE555

عند تشغيل VCC لجهد مزود الطاقة ، تبدأ الدائرة في العمل ، ويبدأ المكثف C في الشحن على الفور.عندما يصل جهد المكثف C إلى 2/3 من VCC ، سيتغير ناتج المقارنة الداخلية إلى مستوى عال ، وسيتغير الإخراج أيضًا من مستوى منخفض إلى مستوى عالٍ.بعد ذلك ، عندما ينخفض ​​جهد مكثف C إلى 1/3 من VCC ، سيصبح ناتج المقارنة الداخلية منخفضًا ، وفي هذا الوقت سيتغير الإخراج من المستوى العالي إلى المستوى المنخفض.بعد ذلك ، يبدأ المكثف C في الشحن مرة أخرى ، وتدخل الدائرة في دورة عمل جديدة.

يتم تحديد الفترة T (الثواني) بقيم المكثف الخارجي C والمقادين الخارجيين R1 و R2.الصيغة هي: T = 0.693 × (R1 + 2 × R2) × C.تصف دورة العمل D نسبة الوقت المرتفع في دورة الموجة المربعة ، وصيغتها هي: D = (R1 + R2) / (R1 + 2 × R2).لذلك ، من خلال ضبط قيم المكثف C والمقاومات R1 و R2 ، يمكننا تغيير الفترة ودورة عمل الموجة المربعة.

باختصار ، يعتمد مبدأ العمل في NE555 على بناء دائرة متسلسلة.من خلال ضبط قيم المكثفات والمقاومات الخارجية ، يمكننا التحكم في الفترة ودورة العمل لإنشاء أشكال موجة النبض المطلوبة المختلفة.

تطبيق NE555

NE555 الأشعة تحت الحمراء التحكم عن بُعد الضوء

تم تجهيز المنازل الحديثة بشكل شائع بعناصر تحكم عن بُعد بالأشعة تحت الحمراء ، ويمكننا الاستفادة من أجهزة التحكم عن بعد الحالية للتحكم في مصباح تأخير وقت التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء.في التوضيح ، يمثل H رأس مستقبل الأشعة تحت الحمراء المتكاملة ، في حين أن C1 هو مكثف المرشح.نظرًا لأن عنصر التحكم عن بُعد ينبعث منه سلسلة من إشارات النبض الرقمي ، بعد مرشح C1 ، ستحصل على نبض سلبي ، يمكن أن يؤدي هذا النبض إلى الدائرة أحادية 555 لبدء العمل.

NE555 إنذار غليان الماء

يتكون إنذار الماء بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: دائرة التحكم في درجة الحرارة ، ودائرة التذبذب منخفض التردد ودائرة التذبذب عالية التردد.من بينها ، تشكل RP و RT و VT1 معًا دائرة التحكم في درجة الحرارة.تتكون دائرة التذبذب منخفض التردد من IC1 و R2 و R3 و C1 والمكونات الأخرى ، ويتم التحكم في محطة إعادة ضبطها القسرية بواسطة VT1.يتكون مذبذب التردد العالي من IC2 و R4 و R5 و C2 والمكونات الأخرى ، ويتم التحكم في محطة إعادة تعيينه القسرية ④ Foot بواسطة IC1.عندما تصل درجة حرارة الماء إلى درجة الحرارة المسبقة ، ستصبح قيمة مقاومة RT أصغر ، مما يتسبب في قطع VT1.في هذا الوقت ، يصبح PIN ④ من IC1 مرتفعًا ، ويبدأ IC1 في التذبذب وإخراج نبضات التردد المنخفضة.تعدل هذه النبضات مذبذب التردد العالي المكون من IC2 بحيث يبدأ في العمل وينبعث صوتًا محددًا.

NE555 Touch Timer Switch

IC1 عبارة عن قطعة من دائرة توقيت 555 تم تكوينها هنا كدائرة أحادية.عادةً ، نظرًا لعدم وجود جهد مستحث في محطة P من لوحة اللمس ، سيتم تفريغ مكثف C1 بالكامل من خلال الدبوس 7 من 555 ، مما تسبب في إخراج مستوى منخفض من مستوى منخفض وتتابع KS في الحالة التي تم إصدارها ، وبالتالي فإنلن يأتي الضوء.

عندما نحتاج إلى تشغيل الضوء ، ما عليك سوى لمس اللوحة المعدنية P بيدك ، وسيتم إضافة جهد الإشارة الطائكة الناتجة عن تحريض الجسم البشري إلى محطة الزناد من 555 إلى C2 ، مما يجعل إخراج 555 من المستوى المنخفض إلى مستوى منخفضمستوى عال.في هذا الوقت ، سيتم امتصاص الترحيل KS ، ثم تضيء المصباح.في الوقت نفسه ، يتم قطع PIN 7 من 555 داخليًا ، وسيقوم مصدر الطاقة بشحن C1 إلى R1 ، والذي يمثل بداية التوقيت.عندما يرتفع الجهد على مكثف C1 إلى 2/3 من جهد العرض ، فإن الدبوس 7 من 555 سيقوم بإجراء تفريغ C1 ، مما يؤدي إلى تغير ناتج الدبوس 3 من ارتفاع إلى منخفض.في هذه المرحلة ، سيتم إطلاق التتابع ، ويخرج الضوء ، وينتهي التوقيت.يتم تحديد وقت التوقيت بشكل رئيسي من خلال قيمة R1 و C1 ، الصيغة هي: T1 = 1.1R1 * C1.وفقًا للقيم المحددة في الشكل ، يكون وقت التوقيت حوالي 4 دقائق.بالنسبة إلى D1 ، يمكننا اختيار 1N4148 أو 1N4001 هذين النموذجين.

خمس دوائر كلاسيكية من NE555

NE555 دائرة المؤقت الأساسية

هذه واحدة من الدوائر الأكثر شيوعًا ، والتي تتكون من مكونات مثل رقاقة NE555 والمقاومات والمكثفات.عن طريق ضبط قيم المقاومات والمكثفات ، يمكن للمستخدم تعيين أوقات توقيت مختلفة.غالبًا ما تستخدم هذه الدائرة لتوليد إشارات التوقيت على مستوى المللي ثانية ، مثل إشارات النبض وإشارات الموجة المربعة.تتميز الدائرة بهيكلها البسيط ، وسهل التنفيذ ، ويمكن أن تنتج إشارات توقيت أكثر دقة.

NE555 دائرة الزناد monostable

هذه دائرة يمكنها توليد إشارة نبض واحدة.تتكون الدائرة بشكل أساسي من NE555 والعديد من المقاومات والمكثفات والمكونات الأخرى.عن طريق ضبط قيم المقاومات والمكثفات ، يمكن للمستخدم تغيير العرض وتأخير وقت النبض.تُستخدم هذه الدائرة بشكل شائع لإنشاء إشارات النبض الفردي مثل إشارات الزناد وإشارات التزامن.تتميز الدائرة بقدرتها على توليد إشارة نبض واحدة ، ويمكن ضبط عرض وتأخير النبض.

NE555 دائرة الوجه القابل للضرب

هذه هي الدائرة التي تدرك وظيفة المنطق الوجه.من خلال ضبط قيم المقاومات والمكثفات ، يمكن للمستخدم تغيير وقت التقليب والجهد العتبة للدائرة.تُستخدم هذه الدائرة بشكل شائع لتنفيذ تطبيقات مثل Flip-Flops المنطقية ومقارنات الجهد.تتميز الدائرة بقدرتها على تنفيذ وظيفة Flip-Flop المنطقية ، ويمكن تعديل وقت التقليب والجهد العتبة ، لذلك فهو مناسب لمجموعة متنوعة من سيناريوهات تطبيق المنطق المختلفة.

دائرة مولد الموجة المربعة NE555

هذه هي الدائرة التي تولد إشارة موجة مربعة.عن طريق ضبط قيم المقاوم والمكثف ، يمكن للمستخدم تغيير دورة التردد وقيام الموجة المربعة.تُستخدم هذه الدائرة بشكل شائع لإنشاء إشارات الموجة المربعة مثل الإشارات الرقمية والإشارات المعدلة.تتميز الدائرة بقدرتها على توليد إشارات موجة مربعة ، ويمكن ضبط تردد ودورة الموجة المربعة ، لذلك فهي مناسبة لمجموعة متنوعة من سيناريوهات تطبيق الرقمية والتعديل.

NE555 دائرة مذبذب متعددة التوافق

هذه هي الدائرة التي تولد إشارات الموجة المستطيلة.تتكون الدائرة بشكل أساسي من رقائق Ne555 وعدة مكونات مثل المقاومات والمكثفات.يمكن للمستخدم تغيير التردد ودورة التذبذب بمرونة عن طريق ضبط قيم هذه المقاومات والمكثفات.نتيجة لذلك ، يمكن استخدام هذه الدائرة لإنشاء إشارات صوتية أو إشارات معدلة ، على سبيل المثال.تتميز الدائرة بقدرتها على توليد إشارات موجة مستطيلة مع تردد قابل للتعديل ودورة العمل.

الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]

1. ما هي وظيفة NE555؟

يعمل Timer IC SE 555 بين نطاق درجة الحرارة من -55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية في SE ويتم استخدام IC NE 555 لدرجة أن درجة الحرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية.يحتوي على مجموعة واسعة من الاستخدامات في المجال الإلكتروني كموقت ، تأخير ، توليد النبض ، مذبذب ، إلخ.

2. هل NE555 و IC 555 نفسه؟

نعم ، NE555 Timer IC و 555 Timer IC هي نفسها.NE555 هو رقم الجزء إلى المؤقت IC.بشكل عام ، يسمى NE555 IC باسم 555 Timer IC.

3. ما هو مبدأ العمل في NE555؟

يمكن أن يعمل مؤقت 555 كملبة SR منخفضة الانخفاض (على الرغم من أنه بدون إخراج Q مقلوب) عن طريق توصيل إشارة إدخال إعادة تعيين مع دبوس إعادة التعيين وتوصيل إشارة إدخال تعيين إلى دبوس TR.وبالتالي ، فإن سحب مجموعة منخفضة لحظات العمل كـ "مجموعة" ويتحول الإخراج إلى الحالة العليا (VCC).