חקר ה- NE555 TIMER IC: תכונות מפתח, עקרונות עיצוב ויישומים בעולם האמיתי
NE555 הוא טיימר מעגלים משולב מונוליטי שיכול ליצור אותות תזמון מסוגים שונים.הוא נמצא בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים שונים באזורים כמו שעונים אלקטרוניים, ניהול חשמל, מחשבונים ותצוגות LED.מטרת מאמר זה היא לספק מידע מפורט של NE555, כולל רקע לידה, תכנון, מבנה פנימי, תיאור סיכה, מצבי הפעלה ועיקרון, כמו גם יישומים, כדי לעזור לך להשתמש טוב יותר בשבב.קָטָלוֹג
רקע הלידה של NE555
השבב של ה- NE555 IC TIMER ChIP עוצב על ידי Hans Camenzind, מהנדס בחברת Signetics Corporation (כיום חלק מ- NXP Semiconductors, Inc.) בארה"ב, ושוחרר בשנת 1971. ה- NE555 תוכנן במקור לספק אתפיתרון טיימר סביר ועוצמתי.הרקע ליצירתו קשור בעיקר להיבטים הבאים:
העיצוב של האנס קמנזינד: האנס קמנזינד היה מהנדס חשמל משוויץ שהתמחה בפיתוח עיצובים מעגלים משולבים חדשניים.פילוסופיית העיצוב שלו היא ליצור שבב מגוון, קל לשימוש ויישום נרחב.בהתבסס על פילוסופיה זו, הוא עיצב בהצלחה את ה- NE555 והביא אותה לשוק.
פיתוח טכנולוגיית מעגלים משולבת: שנות השישים והשבעים היו תקופה של פיתוח מהיר של טכנולוגיית מעגלים משולבת.עם קידום הטכנולוגיה ושיפור תהליך הייצור, למעצבי השבבים הייתה היכולת לשלב יותר פונקציות בשבב יחיד, ובכך לספק יותר יישומים ופתרונות.
הופעת הביקוש: בתעשיית האלקטרוניקה באותה תקופה, טיימרים מילאו תפקיד חיוני בכל סוגי המעגלים והמערכות.עם זאת, בדרך כלל היו לפתרונות טיימר מוקדמים מגבלות מסוימות, כמו עלות גבוהה, מגבלות בגודל גדול או פונקציונליות.לכן, יש צורך דחוף בשוק טיימר סביר ועוצמתי בשוק.
מבוא ל- NE555
ה- NE555 הוא אחד הדגמים בסדרת 555 של ICS Timing.פונקציות ה- PIN ויישומים של סדרת ICS זו תואמים זה את זה, אך היציבות, הביצועים החוסכים כוח ותדירות התנודה של הדגמים השונים של השבב עקב הבדלי מחירים עשויים להשתנות גם הם.555 הוא IC תזמון נפוץ ונפוץ במיוחד, רק מספר קטן של נגדים וקבלים, יכול לייצר מגוון של אותות דופק תדרים שונים הנדרשים למעגלים דיגיטליים.555 הוא התפקיד העיקרי של ה- NE555 הוא להשתמש בטיימר הפנימי שלו ליצירת מעגל בסיס זמן כדי לספק פעימות תזמון למעגלים אחרים.הפונקציה העיקרית של ה- NE555 היא להשתמש בטיימר הפנימי שלו ליצירת מעגל בסיס זמן כדי לספק פולסי תזמון למעגלים אחרים.מעגל הבסיס של NE555 Time זמין בשתי חבילות עיקריות: האחת היא חבילה של 8 פינים כפולה בטבילה, והשנייה היא חבילה קטנה של SOP-8.
אלטרנטיבות ושווי ערך
• • BL5372
• NA555
• KR3225Y
תכנון טיימר NE555
טיימר 555 תוכנן על ידי הנס ר. קמנזינד בשנת 1971 עבור סיגוגניטיק.לאחר מכן נרכש סיגוגניטיק על ידי פיליפס.555 השבבים המיוצרים על ידי יצרנים שונים משתנים בבנייה, כאשר השבב הסטנדרטי 555 משלב 25 טרנזיסטורים, 2 דיודות ו -15 נגדים, המובלים דרך 8 סיכות (בחבילת DIP-8) נגזרות של 555 כוללות את 556(שבב טבילה -14 המשלב שני 555s) כמו גם 558 ו- 559.
ל- NE555 טווח טמפרטורות הפעלה של 0 מעלות צלזיוס עד 70 מעלות צלזיוס, ואילו SE555 בדרגה הצבאית מסוגל לפעול בטמפרטורות קיצוניות בין -55 מעלות צלזיוס ל 125 מעלות צלזיוס.צורות האריזה של 555 כוללות אריזת מתכת גבוהה לאמינות גבוהה (המיוצגת על ידי T) ואריזת שרף אפוקסי בעלות נמוכה (מיוצגת על ידי V).לפיכך, התוויות השלמות של 555 הן NE555V, NE555T, SE555V ו- SE555T וכו '. למרות שיש אמונה משותפת כי שמו של השבב 555 מגיע משלושת הנגדים 5KQ בתוכו, האנס קמנזינד עצמו הכחיש זאת וטען שהוא בחרשלושת המספרים באקראי.
ישנן גם גרסאות בעלות עוצמה נמוכה של 555, כולל 7555 ו- TLC555 באמצעות מעגלי CMOS.בהשוואה ל 555 הסטנדרטית, ל- 7555 צריכת חשמל נמוכה יותר.בנוסף, היצרן טוען כי סיכת הבקרה של 7555 אינה דורשת קבל קרקע כמו 555 שבבים אחרים, ואין צורך בהפסקת קבלים לניתוק בין אספקת החשמל לקרקע.
הרכב פנימי של NE555
NE555 הוא מעגל משולב קלאסי.מבנה המעגל הפנימי שלו כולל שלושה מודולים פונקציונליים עיקריים: משווה מתח ושלב פלט, משווה וכפכף RS.להלן יספק ניתוח מפורט של המעגל הפנימי של NE555:
משווה מתח
יש משווה מתח בתוך ה- NE555 לגילוי מתח אספקת החשמל.הפלט של משווה מתח זה מחובר לפלופ ה- RS.
שלב הפלט
שלב הפלט מחובר לפלופ ה- RS ואחראי לשליטה על מצב סיכת הפלט (כלומר סיכה 3).ארכיטקטורת הפלט של ה- NE555 היא עיצוב של ניקוז פתוח, מה שאומר שהוא לא יכול לספק ישירות אות ברמה גבוהה, אך יכול רק למשוך את סיכת הפלט נמוכה.לכן, כאשר יש להפיק אות ברמה גבוהה, בדרך כלל יש צורך להשתמש בנגד נשיכה חיצוני כדי למשוך את סיכת הפלט למצב ברמה גבוהה.
משווה
ישנם שני משווים בתוך NE555, כלומר משווה סף ומשווה טריגר.משווה הסף מחובר ל- PIN 6 (THR) והשוואת ההדק מחובר ל- PIN 2 (TRIG).שני משווים אלה משמשים לאיתור שינויים במתח הסף ובמתח ההדק.
משווה סף: כאשר המתח עולה בסיכת הסף (סיכה 6), משווה זה יפיק אות ברמה גבוהה.כאשר מתח הסף עולה על מתח ההדק, תפוקת המשווה תשתנה.
משווה טריגר: כאשר המתח יורד בסיכת ההדק (סיכה 2), משווה זה יפיק אות ברמה נמוכה.כאשר מתח ההדק נמוך ממתח הסף, תפוקת המשווה תשתנה.
RS טריגר
ה- NE555 מכיל פליפה של RS באופן פנימי לאחסון מצב סיכת הפלט (סיכה 3).הכניסה של כפכף ה- RS נשלטת על ידי תפוקות משווה הסף ומשווה ההדק.
קלט R: הוא מחובר לפלט של משווה הסף ושולט על האיפוס של כפכף ה- RS.
קלט: הוא מחובר לפלט של משווה ההדק ושולט על ההגדרה של כפכף ה- RS.
מצבי הפעלה של ה- NE555
טיימר NE555 יכול לעבוד בשלושה מצבי פעולה:
מצב לא יציב: זה מתייחס למצב יציב.המצב הלא יציב של NE555 משמש לרוב באורות סטרוב, מחוללי טון, מחוללי אות דופק, מעגלי לוגיקה כמו שעונים ומעגלים אחרים.
מצב דו יציב: מצב זה הוא כמו סוגר אופניים, שניתן לייצב במצב המורם כמו גם במצב הנמוך, וישתנה רק כאשר הוא נתון לכוח חיצוני.זה נקרא Bistable מכיוון שיש לו שתי מצבים מיוצבים.
מצב מונוסטרי: מצב זה הוא כמו דלת המצוידת בדלת קרוב יותר, שניתן לייצב במצב הסגור ויכולה להגיע רק למצב הפתוח כאשר מיושם כוח חיצוני.לאחר המשך הכוח החיצוני, הדלת תחזור אוטומטית למצב הסגור.מכיוון שיש לו רק מצב יציב אחד, זה נקרא מונוסט, והמצב הניתן לשינוי של NE555 יכול לשמש ליישומים כמו טיימרים, מתגי פליק ומדידות קיבול.
עיקרון העבודה של NE555
כאשר מתח מתח VCC מופעל, המעגל מתחיל לעבוד, והקבל C מתחיל להטעין מייד.כאשר מתח הקבל C מגיע ל -2/3 של VCC, הפלט של המשווה הפנימי ישתנה לרמה גבוהה, והתפוקה החוצה תשתנה גם היא מרמה נמוכה לרמה גבוהה.לאחר מכן, כאשר מתח הקבל C יורד ל 1/3 מ- VCC, תפוקת המשווה הפנימי תהפוך לרמה נמוכה, ובשלב זה התפוקה החוצה תשתנה גם מרמה גבוהה לרמה נמוכה.לאחר מכן, הקבל C מתחיל להטעין שוב, והמעגל נכנס למחזור עבודה חדש.
התקופה T (שניות) נקבעת על ידי ערכי הקבל החיצוני C ושני הנגדים החיצוניים R1 ו- R2.הנוסחה היא: t = 0.693 × (R1 + 2 × R2) × C.מחזור החובה D מתאר את שיעור הזמן ברמה הגבוהה במחזור הגל המרובע, והנוסחה שלה היא: d = (R1 + R2) / (R1 + 2 × R2).לכן, על ידי התאמת ערכי הקבל C ונגדים R1 ו- R2, אנו יכולים לשנות את מחזור התקופה והחובה של צורת הגל המרובע.
בקיצור, העיקרון העובד של NE555 מבוסס על בניית מעגל רצף.על ידי התאמת הערכים של קבלים ונגדים חיצוניים, אנו יכולים לשלוט על מחזור התקופה והתפקיד כדי לייצר צורות גל דופק שונות.
יישום NE555
NE555 תאורת זמן שלט רחוק של שלט זמן אינפרא אדום
בתים מודרניים מצוידים בדרך כלל בשלטים מרחוק אינפרא אדום, ואנחנו יכולים להשתמש במרחקים קיימים אלה כדי לשלוט במנורת עיכוב זמן שלט רחוק אינפרא אדום.באיור, H מייצג את ראש מקלט האינפרא אדום המשולב, ואילו C1 הוא קבל המסנן.כאשר השלט הרחוק פולט מחרוזת של אותות דופק דיגיטלי, לאחר פילטר C1, הוא יקבל דופק שלילי, דופק זה יכול לעורר את המעגל הניתן להחלפה של 555 כדי להתחיל לעבוד.
NE555 מים רתיחה
אזעקת המים מורכבת בעיקר משלושה חלקים: מעגל בקרת טמפרטורה, מעגל תנודה בתדר נמוך ומעגל תנודה בתדר גבוה.ביניהם, RP, RT ו- VT1 יחד יוצרים מעגל בקרת טמפרטורה.מעגל התנודה בתדר נמוך מורכב מ- IC1, R2, R3, C1 ורכיבים אחרים, ומסוף האיפוס הכפוי שלו ④ סיכה נשלטת על ידי VT1.המתנד בתדירות גבוהה מורכב מ- IC2, R4, R5, C2 ורכיבים אחרים, ומסוף האיפוס הכפוי שלו ④ רגל נשלט על ידי IC1.כאשר טמפרטורת המים מגיעה לטמפרטורה המוגדרת מראש, ערך ההתנגדות של RT יהפוך לקטן יותר ויגרום לניתוק VT1.בשלב זה, סיכה ④ של IC1 הופכת לגובה, ו- IC1 מתחיל להתנדנד ולפלט פולסים בתדר נמוך.פולסים אלה מווסתים את המתנד בתדר גבוה המורכב מ- IC2 כך שהוא יתחיל לעבוד ופולט צליל מתקתק.
מתג טיימר מגע NE555
IC1 הוא חתיכה של מעגל תזמון 555 המוגדר כאן כמעגל מונוסט.בדרך כלל, מכיוון שאין מתח המושרה בטרמינל P של כרית המגע, הקבל C1 ישוחרר לחלוטין דרך סיכה 7 מתוך 555, ויגרום לפין 3 להוציא רמה נמוכה וממסר KS להיות במצב שוחרר, כךהאור לא יגיע.
כאשר אנו צריכים להפעיל את האור, פשוט גע בצלחת המתכת P ביד, מתח האות התועה שנוצר על ידי אינדוקציה של גוף האדם יתווסף למסוף ההדק של 555 עד C2, מה שהופך את התפוקה של 555 לשינוי מרמה נמוכה לרמה נמוכה לרמה נמוכהרמה גבוהה.בשלב זה, הממסר KS ייקלט, ואז המנורה מוארת.במקביל, סיכה 7 מתוך 555 מנותקת פנימית, ואספקת החשמל תטעין C1 עד R1, המסמנת את תחילת העיתוי.כאשר המתח על הקבל C1 עולה ל -2/3 ממתח האספקה, סיכה 7 מתוך 555 תוביל, תוך פריקה של C1, מה שגורם לתפוקה של סיכה 3 להשתנות מגובה לנמוך.בשלב זה, הממסר ישוחרר, האור ייכבה והתזמון מסתיים.זמן התזמון נקבע בעיקר על ידי הערך של R1 ו- C1, הנוסחה היא: T1 = 1.1R1 * C1.על פי הערכים המסומנים באיור, זמן התזמון הוא כ -4 דקות.עבור D1, אנו יכולים לבחור 1N4148 או 1N4001 שני דגמים אלה.
חמישה מעגלים קלאסיים של NE555
NE555 מעגל טיימר בסיסי
זהו אחד המעגלים הנפוצים ביותר, המורכב מרכיבים כמו שבב NE555, נגדים וקבלים.על ידי התאמת הערכים של הנגדים והקבלים, המשתמש יכול להגדיר זמני תזמון שונים.מעגל זה משמש לרוב לייצור אותות תזמון ברמת אלפיות השנייה, כמו אותות דופק וסימני גל מרובעים.המעגל מאופיין במבנה הפשוט שלו, קל ליישום ויכול לייצר אותות תזמון מדויקים יותר.
NE555 מעגל ההדק המונוסט
זהו מעגל שיכול ליצור אות דופק יחיד.המעגל מורכב בעיקר מ- NE555 ומספר נגדים וקבלים ורכיבים אחרים.על ידי התאמת ערכי הנגדים והקבלים, המשתמש יכול לשנות את רוחב הרוחב ואת זמן העיכוב של הדופק.מעגל זה משמש לרוב לייצור אותות דופק בודדים כמו אותות ההדק וסימכרות סנכרון.המעגל מאופיין ביכולתו לייצר אות דופק יחיד, וניתן להתאים את רוחב הרוחב והעיכוב של הדופק.
NE555 מעגל הכפכפים
זהו מעגל שמבין את פונקציית ההפוך של ההיגיון.על ידי התאמת ערכי הנגדים והקבלים, המשתמש יכול לשנות את זמן הכפכפים ואת מתח הסף של המעגל.מעגל זה משמש בדרך כלל ליישום יישומים כמו כפכפים לוגיים והשוואות מתח.המעגל מאופיין ביכולתו ליישם את פונקציית ההפוך של היגיון, וניתן להתאים את זמן ההכפכף ומתח הסף, ולכן הוא מתאים למגוון תרחישים שונים של יישומי לוגיקה.
מעגל גנרטור גל מרובע NE555
זהו מעגל המייצר אות גל מרובע.על ידי התאמת ערכי הנגד וקבלים, המשתמש יכול לשנות את מחזור התדר והחובה של הגל המרובע.מעגל זה משמש בדרך כלל לייצור אותות גל מרובעים כמו אותות דיגיטליים ואותות מודולסים.המעגל מאופיין ביכולתו לייצר אותות גל מרובעים, וניתן להתאים את מחזור התדירות והתפקיד של הגל המרובע, כך שהוא מתאים למגוון תרחישים של יישום דיגיטלי ומודולציה.
מעגל מתנד רב-הרמוני NE555
זהו מעגל המייצר אותות גל מלבניים.המעגל מורכב בעיקר משני שבבים NE555 ומספר רכיבים כמו נגדים וקבלים.המשתמש יכול לשנות גמישות את התדר ואת מחזור התנודה של התנודה על ידי התאמת הערכים של נגדים וקבלים אלה.כתוצאה מכך ניתן להשתמש במעגל זה ליצירת אותות שמע או אותות מודולציה, למשל.המעגל מאופיין ביכולתו לייצר אותות גל מלבניים עם תדר מתכוונן ומחזור חובה.
שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
1. מה הפונקציה של NE555?
ה- SE 555 TIMER IC פועל בין טווח הטמפרטורה של -55 מעלות צלזיוס עד 125 מעלות צלזיוס ב- SE ו- IC NE 555 משמש למקום בו הטמפרטורה נעה בין 0 ° C ל- 70 מעלות צלזיוס.יש לו מגוון רחב של שימושים בשדה האלקטרוני כטיימר, עיכוב, ייצור דופק, מתנד וכו '.
2. האם NE555 ו- IC 555 זהים?
כן, NE555 TIMER IC ו- 555 TIMER IC זהים.ה- NE555 הוא מספר החלק לטיימר IC.באופן כללי, ה- NE555 IC נקרא בשם 555 TIMER IC.
3. מהו העיקרון העובד של NE555?
טיימר 555 יכול לפעול כתפס SR פעיל-נמוך (אם כי ללא פלט Q הפוך) על ידי חיבור אות קלט איפוס לסיכת האיפוס וחיבור אות קלט מוגדר לסיכת TR.לפיכך, משיכה מערכה לרגע פועלת כ"סט "ומעבירה את התפוקה למצב הגבוה (VCC).