בית בלוג~~שליטה בטיימר 555: עקרונות, מצבים, יישומים ויישום מעשי~~

~~ב- 2024/05/7~~ ~~835~~

שליטה בטיימר 555: עקרונות, מצבים, יישומים ויישום מעשי

במאמר זה אנו חוקרים את טיימר 555, מעגל משולב זרע שחולל מהפכה במכשירים אלקטרוניים עם הופעת הבכורה שלו בשנת 1971. שבב זה ידוע ברבגוניות שלו ומשמש בכל דבר, החל ממוצרי בית יומיומיים ועד טכנולוגיית חלליות מתקדמת.אנו מתעמקים בעקרונות, למבנה וביישומים של טיימר 555, במיוחד מתמקדים בתועלת שלו בהשגת שליטה ותזמון מדויקים בפרויקטים אלקטרוניים.

קָטָלוֹג

1. הבנת טיימר 555

2. עיקרון עבודה ומבנה פנימי של טיימר 555

3. הסבר מפורט על 555 פונקציות סיכות טיימר

4. יצירת מעגל LED מהבהב באמצעות טיימר 555

5. מצב מונוסטט עם טיימר 555

6. מצב ביניים ויישומים מעשיים שלו

7. יישומים מעשיים והרחבת פלט זרם גבוה

8. אסטרטגיות לבקרת עומסים גדולים יותר

9. מסקנה

איור 1: 555 טיימר

הבנת טיימר 555

טיימר 555 הוצג על ידי האנס קמנזינד בשנת 1971, בולט בשלושת הנגדים שלו 5KΩ.נגדים אלה יוצרים מפתח מחלק מתח לתפקוד הטיימר, ומאפשרים לו לשלוט במדויק ברווחי זמן.שבב זה ממלא תפקיד משמעותי במגוון רחב של ציוד אלקטרוני בגלל העיצוב הפשוט ועם זאת היעיל שלו, המקיף 8 סיכות בלבד ועם זאת מאכלס כ- 25 טרנזיסטורים, 2 דיודות ו -16 נגדים.

טיימר 555 פועל בשלושה מצבים: מונוסט, ניתן לתיק, וניתן לשבת.כל מצב משרת פונקציות שונות:

The 555 Timer Is Famous for Its Three 5kΩ Resistors

איור 2: טיימר 555 מפורסם בשלושת הנגדים שלו 5KΩ שלו

• מצב Monostable מספק דופק מתוזמן יחיד, שימושי ליצירת עיכובים מדויקים.

• מצב Bistable מאפשר לטיימר לעבור בין שני מצבים יציבים, אידיאלי למתגים ומחלפים.

• מצב ASTABLE מייצר תנודות רציפות, מושלמות לנהיגה של אותות מודולציה של רוחב הדופק (PWM) ויצירת אפקטים קוליים.

הגמישות של השבב הופכת אותו למועדף בקרב חובבים ומהנדסים מקצועיים כאחד, שנחגגים בגלל אמינותו ויכולות התזמון המדויקות שלו.

בעת השימוש בטיימר 555, דיוק בבחירה והגדרת נגדים וקבלים מסייע בהגדרת מרווחי תזמון.לדוגמה, במעגל מהבהב LED פשוט, התאמת רכיבים אלה משנה את התדר ומשך הזמן של הבזקי ה- LED.התאמה זו משפיעה על צורת הגל של אות הפלט ועל היציבות והיעילות הכוללת של המעגל.

עבור מתחילים, עקומת הלמידה הראשונית עשויה להיראות תלולה, במיוחד הבנת ההשפעה של נגדי 5KΩ הפנימיים על הפונקציונליות של הטיימר.עם זאת, ניסויים מעשיים, כגון התנגדות משתנה וקיבול כדי לחזות בשינויים שהתקבלו בתפוקה, יכולים לשפר את ההבנה והאינטואיציה בעיצוב המעגלים.

עיקרון עבודה ומבנה פנימי של טיימר 555

טיימר 555 הוא מעגל משולב קומפקטי ויעיל המורכב מ 25 טרנזיסטורים, 2 דיודות ו -15 נגדים.אלמנטים אלה פועלים יחד ליצירת מערכת בקרת תזמון חזקה.מעגל זה בנוי סביב מספר רכיבי מפתח: שני משווים, כפכף RS, מחלק מתח ושלב פלט.

איור 3: 555 תרשים סכמטי של טיימר

מחלק מתח

מחלק המתח בטיימר 555 מיוצר משלושה נגדי 5kΩ מיושרים בסדרה.הגדרה זו מפצלת את מתח האספקה הנכנס לשני מתחי התייחסות מרכזיים - 1/3 ו- 2/3 מהמתח הראשוני.נקודות התייחסות אלה אינפורמטיות למנגנוני הבקרה של הטיימר מכיוון שהם מספקים את מתח ההתייחסות הדרוש עבור המשווים.

משווים

תפקיד המשווים הוא לבדוק ברציפות את אות הקלט החיצוני, כמו המתח שנכנס ממעגל חיצוני, ולמדוד אותו כנגד מתחי ההתייחסות הפנימיים (1/3VCC ו- 2/3VCC).תלוי אם מתח הקלט עולה או נופל מתחת לנקודות ההתייחסות הללו, המשווה מגיב.הוא שולח אות גבוה אם הקלט גבוה יותר ואות נמוך אם הוא נמוך יותר.ההיגיון הבינארי והבלתי-או-מפני הזה הוא בסיסי לתפקוד המדויק של הטיימר.

RS כפכפים

האות מהמשווים מזין את כפכף ה- RS, יחידת זיכרון בסיסית המחזיקה את מצב הפלט שלה על סמך אות המשווה.בפעולה של מצב מונוסט, הפעלת הכפכף מכוון את הטיימר למשך זמן קבוע מראש.

שלב הפלט

שלב הפלט של טיימר 555 נועד להתחבר ישירות ולהניע עומסים שונים כמו נורות LED או מנועים קטנים, הטיפול עד 200mA.יכולת זו הופכת את טיימר 555 למגוונת להפליא, המתאימה לפרויקטים של תחביב וגם ליישומים תעשייתיים תובעניים יותר.

טיפים ליישומים מעשיים

בעת השימוש בטיימר 555, בחירת הנגדים והקבלים החיצוניים הנכונים היא המפתח.רכיבים אלה מכריעים בקביעת משך העיתוי והבטחת יציבות הפעולה.לדוגמה, חיבור קבל גדול יותר ל- PIN 2 (סיכת ההדק) מרחיב את משך הטיימר.אמנם התאמות אלה עשויות להיראות קלות, אך הן משפיעות באופן משמעותי על ביצועי הטיימר.

על ידי הבנת ותמרון של אלמנטים אלה, המשתמשים יכולים להשיג שליטה מדויקת לאורך מרווחי זמן.בין אם יצירת אותות שעון ספציפיים או תכנון מערכות בקרה אוטומטיות מורכבות, דיוק זה הוא חובה.כל רכיב וכל חיבור חשוב, ומניחים את הבסיס לפעולות תזמון אמינות ויעילות.

הסבר מפורט על 555 פונקציות סיכות טיימר

טיימר 555 הוא מעגל משולב בן 8 פינים הנמצא בשימוש נרחב על ידי מהנדסים ותחביבי אלקטרוניקה ליצירת יישומי תזמון ותנודה שונים.לכל סיכה יש תפקיד ספציפי, בסיסי ליישום מעגלים אלקטרוניים בעולם האמיתי ביעילות.

איור 4: 555 תרשים פינאוט של טיימר IC

סיכה 1 (קרקע)

סיכה 1 מתחברת ישירות לטרמינל השלילי של ספק הכוח שלך.חובה להבטיח חיבור יציב ומוצק בסיכה זו, מכיוון שהארקה לקויה יכולה להוביל להתנהגות מעגל לא תקינה או לכישלונות על הסף.שמירה על חיבור ללא הפרעה כאן היא שלב מפתח במהלך ההתקנה.

סיכה 2 (טריגר)

סיכה 2 מפעילה את פעולות הטיימר.סיכה זו מפעילה פלט ברמה גבוהה בסיכה 3 בכל פעם שהמתח שלו יורד מתחת לשליש ממתח האספקה.ביישומים מעשיים, מעצבים מחברים לעתים קרובות כפתור או חיישן חיצוני, יחד עם רשת עמדות נגד סיכה זו, כדי להקל על זמני ההתחלה המוזרים על ידי המשתמש.

סיכה 3 (פלט)

סיכה זו משקפת ישירות את מצב הטיימר, ומספקת תפוקה גבוהה בסמוך למתח אספקת החשמל (מופחת על ידי נשירה של 1.5 וולט) ופלט נמוך בסמוך 0 וולט.מסוגל לתמוך 100mA עד 200mA, PIN 3 יכול להפעיל מכשירים קטנים ישירות, כגון נוריות LED או ממסרים קטנים, ללא רכיבים נוספים.

סיכה 4 (איפוס)

PIN 4 משמש להפסקת הפעולה הנוכחית של הטיימר.החלת אות נמוך על סיכה זו עוצרת את הטיימר ומאפסת את הפלט לנמוך.פונקציונליות זו היא המפתח ביישומים הדורשים הפסקת תזמון מיידית, כמו כיבוי בטיחות או במהלך שגיאה.

סיכה 5 (מתח בקרה)

סיכה 5 מאפשרת התאמת מתח הסף הפנימי על ידי החלת מתח חיצוני, המשנה את תקופת הטיימר ואת התדר.התאמה זו מוכיחה לא יסולא בפז לצורך כוונון עדין של פעולת הטיימר, במיוחד במערכות בהן יש צורך בתזמון משתנה.

סיכה 6 (סף)

PIN 6 עוקב אחר מפלס המתח ומעביר את הפלט לנמוך כאשר הוא פוגע בשני שלישים ממתח האספקה.הוא משמש בדרך כלל עם סיכה 2 כדי לבסס ולשלוט בתקופת התנודה במצב הניתוח של הטיימר.

סיכה 7 (פריקה)

הן במצבים המופלאים והן של טיימר הניתנים לטיימר, PIN 7 משחרר את הקבל החיצוני המחובר.פריקה זו מתרחשת כאשר התפוקה עוברת בין גבוה ונמוך, ומשפרת את הדיוק של מרווחי העיתוי.

סיכה 8 (ספק כוח VCC)

PIN 8 מתחבר למסוף החיובי של אספקת החשמל ומקבל בדרך כלל מתחים בין 5V ל- 15V.הבטחת השימוש במתח נכון יש צורך במניעת תקלות או נזקים במתח יתר.

איור 5: 555 תרשים Pinout של טיימר IC

קבלת מיומנות עם סיכות אלה היא המפתח לפריסה יעילה של טיימר 555 בפרויקט.ידע זה מטפח יצירת כל דבר, החל מתגים מעוכבים פשוטים וכלה בגנרטורים מורכבים לדופק, ומבטיחים תכנון ויישום מעגלים מוצלחים.

יצירת מעגל LED מהבהב באמצעות טיימר 555

טיימר 555 במצב Astable Mode מתפקד כמתנד, ומעביר ברציפות את תפוקתו מגובה לנמוך.תנודה זו מושלמת ליצירת פונקציות תקופתיות כמו מהבהב LED, הפקת צלילים או שליטה על מנועים.

בעת הגדרת המעגל, התאמות קטנות לערכי הנגד וקבל משפיעים על תדירות הפלאש ויציבות ה- LED.לדוגמה, קיבול גבוה יותר מרחיב הן את שלבי ה- LED והכיבוי של ה- LED, וכתוצאה מכך תבנית מהבהבת איטית יותר.באופן דומה, בחירת ערך הנגד הנכון מסייעת בהגנה על ה- LED מפני זרם מוגזם, מה שעלול לפגוע בו, תוך מיטוב של יעילות הכוח של המעגל.

ניסויים במעגלים אלה מעניקים למתחילים דרך מעשית לצפות באינטראקציה של רכיבים אלקטרוניים.זה גם מראה כיצד התזמון במעגלים מנוהל באמצעות אלמנטים בסיסיים, משפר את תפיסתם ביכולות של 555 הטיימר ועידוד חקר נוסף באלקטרוניקה.

איור 6: מעגל LED

בניית מעגל LED מהבהב

הרכבת מעגל LED מהבהב עם טיימר 555 הוא פרויקט היכרות מצוין לאלה החדשים באלקטרוניקה.התהליך פשוט ומספק הדגמה ברורה של הפונקציונליות של הטיימר במצב Astable.להלן תמצאו את הצעדים המפורטים ואת הרכיבים הנדרשים.

איור 7: מעגל LED Flasher

רכיבים נדרשים:

• שבב טיימר 555

• לד

• נגד (כדי להגביל את הזרם ל- LED)

• קבלים (להגדרת תדר הפלאש)

• ספק כוח (בדרך כלל בין 5V ל- 12V)

הוראות הרכבה:

חיבור אספקת החשמל:

• צרף סיכה 8 מתוך טיימר 555 לטרמינל החיובי של אספקת החשמל שלך.

• חבר סיכה 1 לקרקע.

קביעת תצורה של הטיימר:

• כדי להגדיר את טיימר 555 למצב ASTABLE, קישור סיכות 2 ו 6 יחד.

התאמת תדר פלט:

• חבר נגן אחד מ- PIN 7 ל- PIN 8. נגן זה ישפיע על כמה מהר הקבל מטען.

• חבר נגן נוסף מ- PIN 7 ל- PIN 6 והניח קבלים בסדרה מסיכה 6 לקרקע.הערכים שנבחרו של נגדי וקבל זה יקבעו כמה מהר ה- LED מהבהב.

חיבור LED:

• קשר את המסוף החיובי של ה- LED ל- PIN 3, שהוא סיכת הפלט של טיימר 555.

• חבר את המסוף השלילי של ה- LED לקרקע דרך נגדי.יש לבחור בזהירות את הנגד הזה כדי להבטיח שהוא יהיה חזק מספיק כדי למנוע נזק כלשהו ב- LED מזרם רב מדי.

באמצעות שלבים אלה תוכלו לבנות מעגל שלא רק מדגים עקרונות אלקטרוניים בסיסיים אלא גם משמש כמבוא מעשי לפונקציות הדינמיות של טיימר 555.

מצב מונוסטט עם טיימר 555

מצב Monostable, המכונה לעתים קרובות מצב זריקה יחידה, מספק תפוקה גבוהה יציבה וקצרה מהטיימר 555.פונקציונליות זו שימושית במיוחד לייצור אותות תזמון או עיכוב של שימוש חד-פעמי.שימושים נפוצים כוללים התחלת רצפים בפעמוני דלת או אזעקות זמניות בהן אות מהיר מפעיל פעולה ארוכה יותר.

בתהליך של בניית ובדיקת מעגל מונוסט, התאמת ערכי הנגד וקבלים מאפשרת שליטה מדויקת על משך הפלט.לדוגמה, הגדלת גודל הקבל מרחיבה את התקופה בה התפוקה נשארת גבוהה, וזה שימושי ליישומים הזקוקים לאורכי אות מורחבים כמו אזעקות ארוכות יותר.

תשומת הלב לאיכות הרכיבים, במיוחד מנגנון ההדק, היא המפתח.רכיבים באיכות נמוכה יכולים להוביל להפעלה לא עקבית ולהקטין את ביצועי המערכת.בנוסף, הבחירה בנגד הנשיכה משפיעה על יציבות המעגל.עליו להיות גדול מספיק כדי לשמור על סיכה 2 במצב גבוה בתנאים רגילים וקטנים מספיק כדי להקל על שינוי מהיר למצב נמוך כאשר מופעל.

הגדרות אלה מאפשרות לטיימר 555 לתפקד ביעילות בתפקידים מעבר לפעמוני דלת או אזעקות בסיסיות, כולל משימות מדויקות כמו שליטה על הבזקי מצלמה.צדדיות כזו מציגה את כלי השירות של 555 טיימר בפרויקטים אלקטרוניים מגוונים.

בניית מעגל במצב מונוסט

ההתקנה למעגל מצב מונוסטרי מצריכה תשומת לב מדוקדקת לתצורת האות והתזמון.להלן מדריך שלב אחר שלב להרכבת מעגל מונוסט עם טיימר 555.

איור 8: 555 טיימר בדוגמה למצב מונוסט

רכיבים נדרשים:

• טיימר 555

• נגדים (מינימום שניים)

• קבלים (קובע את משך העיכוב)

• מתג ההדק (כגון כפתור)

• מכשיר פלט (למשל, זמזם או LED)

• ספק כוח (בדרך כלל 5 וולט עד 12 וולט)

הוראות הרכבה:

הקמת חיבור חשמל:

• חבר סיכה 8 מתוך טיימר 555 לטרמינל החיובי של ספק הכוח שלך.

• חבר סיכה 1 לקרקע.

קביעת תצורה של מנגנון ההדק:

• חבר נגן משיכה לסיכה 2 וחבר אותו לאספקת הכוח החיובית כדי לשמור על סיכה 2 גבוהה בדרך כלל, ומונע טריגרים מקריים.

• חבר סיכה 2 לקרקע באמצעות מתג טריגר, מה שמאפשר למתח בסיכה 2 לרדת בקצרה בעת הפעלת המתג, ובכך יוזם את הטיימר.

הגדרת משך הפלט:

• הניחו נגדי בין סיכה 6 (סף) לסיכה 7 (פריקה).

• חבר קבלים מסיכה 7 לקרקע.הערכים הספציפיים של הנגד והקבל קובעים כמה זמן התפוקה נשארת גבוהה, ומנהלים את המעבר חזרה לנמוך לאחר ההפעלה.

חיבור מכשיר פלט:

• קישור סיכה 3 למכשיר פלט, כגון זמזם או LED, מה שמאפשר לו לפלוט צליל או אור לאחר ההפעלה.

על ידי ביצוע שלבים אלה, באפשרותך ליצור מעגל מונוסטל שלא רק מדגים עקרונות אלקטרוניים בסיסיים אלא גם משתמש ביעילות בפונקציונליות הדינאמית של טיימר 555.

מצב ביניים ויישומים מעשיים שלו

מצב Bistable מאפשר לשבב טיימר 555 לעבור בין שני מצבים יציבים, ומתפקד באופן דומה למתג דו כיווני אלקטרוני.מצב זה אידיאלי לתרחישים הדורשים מתגים פשוטים או בקרות לוגיקה ללא פונקציות מבוססות זמן.בדרך כלל, זה מיושם במערכות אוטומציה ישירה, בקרות לוגיקה של רובוט ופעולות מתגים שונות.

הבנה והגדרת המצב הניתן לביטוס

ההצלחה של שימוש במצב Bistable Hings על ההגדרה המדויקת של מנגנון ההדק ושמירה על תפוקות יציבות.האיכות וההגדרה של כפתורי הבקרה משפיעים באופן משמעותי על ביצועי המערכת, שכן כפתורים נחותים יכולים להוביל לריצוד ולשינויי מצב תכופים ולא מכוונים.

כדי להגדיר את ההדק, חבר סיכות 2 ו- 6. הנה ההיגיון התפעולי: לחיצה על כפתור משנה את הפלט ממדינה למצב אחר, אשר מחזיק אז עד לחיצה שוב על הכפתור.הגדרה זו מתאימה באופן מושלם לעיצוב מעגלי לוגיקה פשוטים, כמו אלה המשמשים לשינוי כיוון הרובוט או לאחסון נתונים בסיסי.

מעבר למתגים אלקטרוניים פשוטים, מצב ה- Bistable ניתן להתאמה גם למשימות מורכבות יותר כמו מערכות בקרה אוטומטיות הדורשות קבלת החלטות יסודיות.הפשטות והאמינות שלה הופכים אותו לכלי מועיל בפרויקטים אלקטרוניים.

קביעת תצורה של מצב Bistable

במצב Bistable, פלט הטיימר 555 (גבוה או נמוך) תלוי בהדק חיצוני ונשאר ללא שינוי עד לאירוע ההדק הבא.בעוד שההגדרה היא פשוטה, תכנון מעגלים מדויק עוזר להבטיח יציבות ותגובה כאחד.

איור 9: דוגמה למעגל מצב Bistable

חומרים נדרשים:

• שבב טיימר 555

• נגד

• מתג טריגר (כפתור או מכשיר חושי)

• התקני פלט (נוריות LED, מנעולים אלקטרוניים, מנועים וכו ')

• ספק כוח (בדרך כלל 5 עד 12 וולט)

שלבי בנייה:

חיבורי חשמל:

• חבר סיכה 8 לאספקת הכוח החיובית ו- PIN 1 לקרקע.

קבע את מנגנון ההדק:

• קישור סיכה 2 ומסכה 6 ישירות ודרך נגן נפתח לקרקע, מה שמבטיח שהסיכה נשארת נמוכה ללא אות ההדק.

• חבר סיכות 2 ו -6 לאספקה החיובית באמצעות לחצן לחיצה להפעלה.

תצורת פלט:

• חבר סיכה 3 (סיכת פלט) למכשיר פלט כמו LED או בקר אחר.

גישה ישירה ומפורטת זו לתצורת מצב ביסטית מדגישה טיפול מעשי ותפעול לוגי, מה שהופך אותו לנגיש עבור אלה המיישמים או לומדים על מערכות בקרה פשוטות באלקטרוניקה.

יישומים מעשיים והרחבת פלט זרם גבוה

טיימר 555 יכול לספק עד 200mA, מה שהופך אותו למתאים למנועים קטנים ישירות או מספר נורות LED.על ידי הוספת רכיבים חיצוניים כמו טרנזיסטורים או MOSFETs, קיבולת הטיימר 555 עולה, ומאפשרת לו להתמודד עם עומסים גדולים יותר במערכות בקרה אוטומטיות.

בבחירת טרנזיסטור או MOSFET, חיוני להבטיח שהוא יכול להתמודד עם המתח והזרם הצפוי.עבור עומסים כבדים יותר, יתכן ויהיה צורך בפיזור חום נוסף, כמו כיורי חום.

זיווג טיימר 555 עם טרנזיסטור או MOSFET מעניק למשתמשים גמישות רבה יותר לניהול מכשירים בעלי עוצמה גבוהה.הגדרה זו מרחיבה את השימוש של 555 טיימר במערכות אוטומציה.

עומס כונן ישיר

הגדרה בסיסית:

מחרוזת LED: חברו כמה נוריות LED לסיכת פלט 3, כולל נגדים מתאימים למגביל זרם כדי להגן עליהם מפני זרם יתר.לדוגמה, עם אספקת חשמל של 12 וולט שמניעה 10 נוריות LED, הניחו נגן 120Ω בסדרה עם כל LED.

מנועים קטנים: חבר מנוע ישירות ל- PIN 3 אם הוא דורש פחות מ- 200mA.גישה פשוטה זו עובדת היטב בגבול הנוכחי.

מעגל מורחב לעומסים גדולים יותר

חומרים דרושים:

• שבב טיימר 555

• טרנזיסטור מתאים (למשל, NPN) או MOSFET

• דיודת גלגל תנופה (לעומסים אינדוקטיביים)

• נגן בקרה

• ספק כוח

• עומס (למשל, מנועים גדולים יותר או נוריות LED בעלות עוצמה גבוהה)

צעדים להרכבה:

הגדרת נהג טרנזיסטור:

הניחו נגן קטן בין סיכה 3 לבסיס הטרנזיסטור (NPN) או שער (MOSFET) כדי לשלוט בזרם השער.

חבר את האספן (NPN) או ניקוז (MOSFET) לצד אחד של העומס.חבר את הצד השני של העומס לטרמינל החיובי של אספקת החשמל.

קשר את הפולט (NPN) או המקור (MOSFET) למסוף הכוח השלילי.

לעומסים אינדוקטיביים כמו מנועים גדולים, הוסף דיודה גלגל תנופה בין העומס לטרנזיסטור כדי להגן מפני נחשולי מתח.

בדיקות והתאמות:

ודא שכל החיבורים נכונים לפני ההפעלה.

במהלך הבדיקה, שימו לב לתגובת העומס ובדקו את הטרנזיסטור להתחממות יתר.אם מתגלה חום מוגזם, שקול להתקין כיורי חום.

אסטרטגיות לבקרת עומסים גדולים יותר

כדי לנהל עומסים העולים על 200mA, טיימר 555 זקוק לטרנזיסטור חיצוני כדי להגביר את כוח המניעה שלו.טרנזיסטורים או MOSFETs NPN משמשים לרוב למטרה זו.הם לא רק מטפלים במנועים בעלי עוצמה גבוהה או לרצועות LED נרחבות, אלא גם מבטיחות יציבות במעגל.להלן הוראות מפורטות ליישום אמצעים אלה, יחד עם שיקולים תפעוליים מרכזיים.

חומרים נדרשים

• שבב טיימר 555

• טרנזיסטור NPN או MOSFET

• נגד (לבסיס או לשער)

• דיודת גלגל תנופה (לעומסים אינדוקטיביים)

• עומס עוצמה גבוהה (למשל, רצועת מנוע או LED)

• ספק כוח (עומס תואם ומתח טרנזיסטור/צרכי זרם)

שלבי יישום

חבר את טיימר 555:

קבע את התצורה של טיימר 555 על בסיס מצב היישום המיועד, כמו Monostable או Astable.

בחר והגדר את הטרנזיסטור:

עבור טרנזיסטור NPN.קשר את סיכת הפלט (סיכה 3) של טיימר 555 לבסיס הטרנזיסטור באמצעות נגדי בין 1KΩ ל- 10KΩ כדי להגביל את זרם הבסיס.

עבור MOSFET.חבר את תפוקת הטיימר 555 לשער MOSFET באמצעות התנגדות גבוהה יותר, בדרך כלל 10KΩ עד 100KΩ, מכיוון ש- MOSFES מונעים על מתח.

חבר את העומס:

חבר את אספן הטרנזיסטור (NPN) או ניקוז (MOSFET) לקצה אחד של העומס.

חבר את הקצה האחר של העומס למסוף אספקת החשמל החיובי.

אם העומס אינדוקטיבי (כמו מנוע), הוסף דיודה גלגל תנופה בין העומס לטרנזיסטור.הדיודה צריכה להתמודד מול אספקת החשמל כדי להגן מפני נחשולי מתח.

לבדוק ולהתאים:

בדוק חיבורים בזהירות לפני הפעלת המעגל.

שימו לב לתגובת העומס ועקבו אחר הטרנזיסטור להתחממות יתר.אם זה מתחמם מדי, השתמש בכיור חום כדי למנוע נזק.

שיקולי מפתח במהלך הפעולה:

בחירת טרנזיסטור: בחר טרנזיסטור עם הזרם המרבי המתאים, יכולת המתח והסף.MOSFETs בדרך כלל עובדים בצורה הטובה ביותר לשימוש זרם גבוה בגלל ההתנגדות הנמוכה שלהם.

חישוב נגדים: חשב בזהירות את הנגד הבסיס או השער כדי להבטיח שהטרנזיסטור יגיב כראוי לפלט הטיימר 555.

פיזור חום: עומסים בעלי עוצמה גבוהה מייצרים חום משמעותי, ולכן יש למרוח אמצעי קירור מתאימים כמו כיורי חום כדי לשמור על ביצועים ולהימנע מנזק.

בעקבות שלבים אלה, באפשרותך להשתמש בטיימר 555 כדי לנהל ביעילות עומסים גדולים מעבר ל -200mA.תצורה זו מרחיבה את יכולות 555 טיימר, ומאפשרת לה להיות יעילה בתרחישי אוטומציה ובקרה שונים.

סיכום

מאמר זה סיפק ניתוח מפורט של פעולת טיימר 555 ומדוע הוא נמצא כל כך נרחב.הרב -פונקציונליות והאמינות של 555 הטיימר הופכים אותו לא יסולא בפז עבור חובבי האלקטרוניקה ומהנדסים כאחד, ומציג את ערכה ללא תחרות במערכות אלקטרוניות מורכבות.מעגלים מעשיים מתכננים בין ניסויים פשוטים ליישומי אוטומציה מורכבים מדגימים את גמישותו ויכולות הפלט של זרם גבוה.כעת הקוראים צריכים להיות בקיאים בפונקציונליות של טיימר 555 ויכולים ליישם בביטחון ידע זה על פרויקטים בעולם האמיתי.על ידי רתימת היצירתיות, הם יכולים להתמודד עם אתגרים מעשיים ולתרום לחידוש המתמשך בטכנולוגיה אלקטרונית.

שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]

1. איך טיימר 555 עובד במעגל?

טיימר 555 הוא מעגל משולב רב -תכליתי עם שלושה מצבים עיקריים: ASTABLE, מונוסט, וביסטים.הנה הסבר מפושט:

רכיבי מפתח:

השבב כולל שני משוואות מתח, כפכף SR, שלב פלט וטרנזיסטור פריקה.

כניסות ואותות פנימיים:

כניסות הפעלה וסף:

שני סיכות קלט עיקריות מקבלות אותות מתח.

כניסת מתח בקרה:

משנה את מתח ההתייחסות הפנימי.

פעולה פנימית:

המשווים עוקבים אחר רמות המתח של ההדק והסיכות של סף כנגד התייחסות פנימית.

כאשר מתח ההדק נמצא מתחת לשליש ממתח האספקה, המשווה התחתון מגדיר את כפכף ה- SR ליציאת אות גבוה.

אם מתח הסף עולה על שני שלישים ממתח האספקה, המשווה העליון מאפס את הכפכף, וכתוצאה מכך תפוקה נמוכה.

טרנזיסטור פריקה:

טרנזיסטור הפריקה מחובר לפין 7, נשלט על ידי הכפכף.

במצב ASTABLE, הוא משחרר לסירוגין קבל תזמון, ויוצר תנודה חוזרת ונשנית.

במצב מונוסט, הוא משחרר את הקבל כאשר הפלט נמוך.

2. דוגמה ליישום טיימר 555

שימוש פופולרי עבור טיימר 555 במצב Astable הוא ליצור מעגל פליישר LED:

הגדרת מעגלים:

יש צורך בנגד, קבל תזמון ו- LED.

מבצע:

הקבל מטען דרך נגדי.

ברגע שהמתח מגיע לשני שלישים ממתח האספקה, סיכת הפריקה מופעלת, משחררת את הקבל ואיפוס את המחזור.

מחזור זה גורם ל- LED להבהב בתדר שנקבע על ידי ערכי הנגד וקבלים.

3. כיצד להכין מעגל טיימר פשוט 555

להלן מדריך שלב אחר שלב להרכבת מעגל טיימר 555 ASTABLE:

אסוף רכיבים:

• 555 טיימר IC

• שני נגדים (R1 ו- R2)

• קבל אלקטרוליטי אחד (C1)

• ספק כוח (5-15V)

• לד

• חיבור חוטים

מכלול מעגלים:

חבר סיכה 8 (VCC) לאספקת הכוח החיובית.

חבר סיכה 1 (GND) לקרקע.

הניחו את הנגד R1 בין סיכות 8 ל- 7.

חבר את הנגד R2 בין סיכות 7 ל 6.

חבר את הקבל C1 בין סיכה 6 לקרקע.

קושרים סיכה 4 (איפוס) ל- VCC.

לחלופין, סיכת קרקע 5 (מתח בקרה) דרך קבל 0.01 מיקרוגרם.

חבר סיכה 3 (פלט) לרגל החיובית של ה- LED באמצעות נגד מגביל זרם, ואז טחן את הרגל השנייה.

התאם את העיתוי:

חשב את תדר התנודה באמצעות:

תדר = 1.44 / ((R1 + 2 * R2) * C1)

בדוק את המעגל:

הפעלת המעגל.ה- LED אמור להתחיל מהבהב.

שנה את ערכי הנגד וקבלים כדי לשנות את קצב המהבהב.

4. הבנת בקרת מתח במעגל טיימר 555

המתח במעגל טיימר 555 מוגדר בעיקר על ידי מצב היישום שלו, כגון Astable או Monostable.בדרך כלל, טווח המתח הוא בין 4.5 וולט ל 15 וולט, תלוי במתח האספקה (VCC).התפוקה משתנה בין כמעט 0 וולט (קרקע) וקרובה ל- VCC.במהלך הפעולה, המעגל מנהל מרווחי תזמון על ידי שינוי המתח על קבל תזמון.לבקרה מתקדמת יותר, ניתן ליישם מתח חיצוני כדי לכוונן את תדר התנודה, שיטה המכונה לעתים קרובות תנודה מבוקרת מתח (VCO).

5. השימוש הנפוץ ביותר בטיימר 555 היום

כיום, טיימר 555 משמש בעיקר כמתנד או כמחולל דופק, במיוחד לייצור פולסי שעון במעגלים דיגיטליים.זהו המפתח ביצירת אותות גל מרובעים מדויקים הדרושים ליישומי תזמון ובקרה.בנוסף, הוא נמצא בשימוש נרחב במעגלי אפנון ברוחב הדופק (PWM).יישום זה הוא קריטי להתאמת הבהירות של נוריות LED או שליטה על מהירויות מנוע, ומאפשר מגוון רחב של הגדרות מהירות ועוצמות אור.

6. היתרונות של שימוש בטיימר 555

צדדיות: טיימר 555 מסוגל לפעול בתצורות מרובות, כמו יצירת תנודות רציפות במצב Astable או לייצר דופק יחיד במצב מונוסט.

קלות השימוש: זה דורש רק קומץ רכיבים חיצוניים כדי לתפקד, לפשט את תהליך העיצוב וההרכבה לפרויקטים רבים.

כדאיות: בשל העלות הנמוכה שלו, טיימר 555 נגיש הן עבור חובבים והן לפרויקטים מקצועיים, מה שהופך אותו למצב מצרך במכשירים אלקטרוניים.

ביצועים יציבים: הטיימר שומר על פלט יציב, שאינו מושפע בקלות משינויים בטמפרטורה, ומבטיח פעולה אמינה בסביבות שונות.

זרם פלט גבוה: הוא יכול להניע ישירות מכשירים עם זרמים של עד 200mA, ומאפשר לו נוריות כוח, מנועים קטנים ורכיבים אחרים ללא חומרה נוספת.

דיוק: מרווחי התזמון מדויקים ביותר וניתן להתאים אותם בקלות באמצעות נגדים וקבלים חיצוניים, ומספקים גמישות בטווח העיתוי ובדיוק.

7. כיצד עובד מעגל מונוסט של 555?

טיימר 555 במצב מונוסטק מייצר דופק יחיד באורך ספציפי.הנה הסבר מפורט:

הפעלת המעגל:

בתחילה, המעגל יושב במצב יציב בו הפלט (סיכה 3) נמוך.

כאשר אות קצר מתח נמוך (מתחת לשליש ממתח האספקה) מגיע לסיכת ההדק (סיכה 2), הטיימר מתחיל, וגורם לפלט לעבור לגובה.

תזמון הדופק:

משך דופק הפלט הגבוה תלוי בנגד חיצוני (R) בין VCC לסיכת הפריקה (סיכה 7), כמו גם בקבל (C) בין סיכת הסף (סיכה 6) לקרקע.

ברגע שהתפוקה גבוהה, הקבל מתחיל לטעון דרך הנגד.

סיום הדופק:

כאשר הקבל נטען ומתחו מגיע לשני שלישים ממתח האספקה, משווה הסף הפנימי מעיף את התפוקה חזרה לנמוך, משחרר את הקבל ומאפס את המעגל.

רכיבי מפתח:

נגד (R): שולט בקצב בו הקבל גובה.

קבלים (ג): חנויות מטענות וקובע את משך הדופק.

נוסחת משך הדופק:

T = 1.1 × R × C

8. מהי אלטרנטיבה למעגל טיימר 555?

אלטרנטיבות שונות לטיימר 555 כוללות:

בקרי מיקרו:

גמיש וניתן לתכנות עבור פונקציות תזמון מרובות.

טיימר טיימר מיוחד:

CD4538: מציע שני מולטי -פיברטורים מדויקים.

NE566: מתנד מבוקר מתח.

רכיבים נפרדים:

מתנדים מבוססי טרנזיסטור: משתמש בטרנזיסטורים נפרדים ורכיבים פסיביים לתזמון.

מתנדי RC: מעגלים פשוטים עם נגדים וקבלים, בדרך כלל בשילוב עם מגברים.

9. איך מגדירים את התדר על טיימר 555?

כדי להתאים את התדר של טיימר 555 במצב Astable (תנודה רציפה), תצטרך לשנות את הערכים של שני נגדים וקבל.

חיבור מעגלים:

הנגד R1: התחבר בין VCC לסיכת הפריקה (סיכה 7).

נגד R2: התחבר בין סיכה 7 לסיכת הסף (סיכה 6).

קבל C: התחבר בין סיכה 6 לקרקע.

קח את הפלט מ- PIN 3.

חישוב התדר:

תדר (Hz) = 1.44 / ((R1 + 2 × R2) × C)

חישוב מחזור החובה:

מחזור חובה (D) = R2 / (R1 + 2 × R2)

התאמת נגדים:

כדי להגביר את התדירות: הפחית את ההתנגדות של R1 ו- R2.

לתדירות נמוכה יותר: הגדל את הערכים של R1 ו- R2.

חישוב דוגמה:

אם R1 הוא 10kΩ, R2 הוא 20kΩ ו- C הוא 0.01μF, אז התדר הוא:

F = 1.44 / ((10K + 2 × 20K) × 0.01μF) ≈ 2.4kHz

שנה את הערכים של R1 או R2 כדי להגיע לתדר הרצוי.

עלינו

ALLELCO LIMITED

Allelco הוא חד-פעמי מפורסם בינלאומי מפיץ שירותי רכש של רכיבים אלקטרוניים היברידיים, המחויב לספק שירותי רכש ושרשרת אספקה מקיפים לרכיבים לתעשיות הייצור וההפצה האלקטרוניות הגלובליות, כולל 500 מפעלי OEM העולמיים והמתווכים העצמאיים.
קרא עוד