تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات )

أولا : مقدمة

1- الوصف العام :

المؤقت 555 هو جهاز على درجة عالية من الاستقرار ويستخدم فى توليد فترات (أزمنة) تأخيرtime delay دقيقة أو ذبذبات oscillation.
المؤقت 555 مزود بأطراف إضافية للبدء(الاشعال – القدح) triggering وللتصفير(التحرير)resettingتستخدم عند الحاجة .
عند العمل بنظام "التأخير الزمنى" (يسمى مذبذب متعدد أحادى الاستقرار
monostable) يتم التحكم وبدقة فقط عن طريق دائرة مقاومة ومكثف خارجية .
عند العمل بنظام "المذبذب" ( يسمى مذبذب متعدد عديم الأستقرار astable ) يتم التحكم فى التردد ودورة الخدمة بدقة عن طريق دائرة خارجية مكونة من مقاومتين ومكثف .
يمكن للدائرة البدء أو التحرير نتيجة الأشكال الموجية الهابطة .
يمكن لدائرة الخرج أن تعمل كمصب ( تسحب أو تجر ) أو تعمل كمصدر (تعطى) بتيار حتى 200mA كما يمكنها تشغيل الدوائر من النوع TTL .
2- الخصائص :

· يمكن للمؤقت 555 العمل كمؤقت أو كمذبذب .
· فى نظام العمل كمؤقت ( والمعروف بالنظام أحادى الأستقرار monostable ) يعمل المؤقت 555 ببساطة كمؤقت يقوم بتوليد نبضىة أو ما يعرف بإسم " طلقة واحدة ". one-shot .
· عند توصيل نبضة بدء (قدح – إشعال) trigger إلى طرف البدء فإن خرج المؤقت يتحول من مستوى الجهد المنخفض إلى مستوى الجهد المرتفع ولفترة زمنية يتم تحديدها بدائرة RC خارجية .
· قى نظام العمل كمذبذب ( والمعروف باسم النظام عديم الاستقرار astable أو الحر ) يعمل المؤقت 555 كمولد نبضات مستطيلة حيث يمكن التحكم فى الشكل الموجى الناتج ( فترة زمنية منخفضة أو فترة زمنية مرتفعة أو التردد ..) عن طريق دوائر شحن وتفريغ RC خارجية .
· المؤقت 555 سهل الإستخدام ( يحتاج إلى قليل من المكونات والحسابات ) ورخيص ويمكن إستخدامه فى الكثير من التطبيقات المذهلة . على سبيل المثال : توليد نبضات الساعة الرقمية digital clock و دوائر الفلاشر flasher ودوائر السراين sirens ( الانذار) ودوائر التوقيت one-shot timer ودوائر تشغيل المفاتيح الخالية من الارتدادات (القفزات) bounce-free وتوليد الاشكال الموجية المختلفة مثل الشكل الموجى المثلث triangular وفى مقسمات التردد ...الخ .

3- مبدأ عمل المؤقت 555 :
الشكل يبين مخطط صندوقى مبسط لما بداخل المؤقت 555 .
الدائرة الكاملة ( بالمكونات الخارجية ) تمثل المؤقت 555 يعمل بنظام المذبذب عديم الاستقرار astable .

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-f14ba66c56

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-f14ba66c56

أخذ المؤقت 555 هذا الاسم بسبب وجود 3 مقاومات قيمة كل منها 5-k كما فى الشكل .
هذه المقاومات تعمل كمقسم جهد بثلاثة درجات بين جهد المنبع (VCC) والأرضى .
نتيجة لذلك يكون جهد الطرف العلوى للمقاومة السفلية ( المتصل بطرف الدخل الموجب + للمقارن 2 ) 1⁄3VCC بينما يكون جهد الطرف العلوى للمقاومة الوسطى ( المتصل بالدخل السالب - للمقارن 1) 2⁄3VCC .
خرج أى مقارن (مرتفع أم منخفض) يعتمد على الجهد التماثلى الواصلة الى دخليه .
إذا كان الدخل الموجب أكثر إيجابية من دخله السالب فإن مستوى خرجه المنطقى يكون مرتفعا.
والعكس إذا كان الدخل الموجب أقل من الدخل السالب فإن مستوى خرجه المنطقى يكون منخفضا .
يتم توصيل خرجى المقارنين إلى مدخلى القلاب (الفليب فلوب ) SR flipflop ويسميان مدخل الوضع set ومدخل التحرير reset .
حسب حالة المدخلين يكون خرج الفليب فلوب .

3- التعرف على وظائف اطراف المؤقت 555:

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-71e6e1feb3

· الطرف 1: الارضى ground
· الطرف 2 : البدء(القدح – الاشعال ) trigger: الدخل إلى ألمقارن 2 والذى يستخدم فى عمل set للفليب فلوب عندما يعبر جهد الطرف 2 من أكبر من إلى إقل من 1⁄3VCC عندئذ يتحول خرج المقارن إلى مرتفع ويقوم بعمل set للفليب فلوب .
· الطرف 3 : الخرج : output خرج المؤقت 555 عبارة عن مرحلة مكبر عاكس قادر على العمل كمصب (سحب) أوكمصدر (إعطاء) حوالى 200 mA . مستوى جهد الخرج يعتمد على تيار الخرج ولكنه تقريبا

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-a555ca2cc8

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-a555ca2cc8

· الطرف 4 : التصفير : reset : يقوم بعمل rest أى يكون فعال عندما يكون منخفض
Active-low والذى يجبر الخرج (معكوس Q) أن يكون مرتفعا وبالتالى يكون الطرف 3 (الخرج) منخفضا .
· الطرف 5 : جهد التحكم : control : يستخدم فى تخطى المستوى 2⁄3VCC عند الحاجة ولكنه غالبا ما يتم توصيله بالارضى خلال مكثف إمرار 0.01-μF ( للتخلص من التداخلات الناتجة عن مصدر التغذية VCC . توصيل جهد خارجى إلى هذا الطرف يعطى تحكم بوضع مستوى آخر للبدء.
· الطرف 6 : العتبة أو الحد threshold : وهو الدخل إلى المقارن العلوى والذى يستخدم فى تحرير reset الفليب فلوب . عندما يعبر جهد الطرف 6 من أقل من ألى اكبر من 2⁄3VCC يتحول خرج المقارن العلوى إلى الحالة المرتفعة ويقوم بعمل reset للفليب فلوب .
· الطرف 7: التفريغ discharge: متصل بالمجمع المفتوح للترانزستور NPN والذى يستخدم فى عمل دائرة قصر لتوصيل الطرف 7 بالأرضى عندما يكون معكوس Q مرتفع (والطرف 3 منخفض) ويؤدى ذلك إلى تفريغ المكثف .
· الطرف 8 : جهد التغذية الموجب VCC : يكون بين 4.5 و 16 V للمؤقت 555 المكون من دوائر TTL وقد يصل الى اقل من 1 V فى النوع CMOS .

ثانيا : انظمة العمل للمؤقت 555

1- نظام العمل كمذبذب عديم الاستقرار astable :

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-4d0afb0b32

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-4d0afb0b32

· عند توصيل التغذية إلى الدائرة يكون المكثف غير مشحون .
· هذا يعنى أن جهد الطرف 2 يكون 0V فيجبر خرج المقارن 2 على أن يكون فى مستوى جهد مرتفع .
· وهذا بدوره يقوم بعمل set للفليب فلوب بحيث يكون الخرج المعكوس( رمزه Q وفوقها شرطة) منخفض ويكون خرج المؤقت 555 مرتفع نتيجة لوجود مكبر الخرج العاكس .
· وأيضا ونتيجة لوجود الخرج العاكس منخفضا يكون ترانزستور التفريغ فى حالة عدم توصيل off بما يسمح بشحن المكثف من المنبع VCC وخلال المقاومة R1 والمقاومة R2 .
· عندما يزيد جهد المكثف عن 1⁄3VCC يتحول خرج المقارن 2 ألى الحالة المنخفضة وهذا ليس له تأثير على الفليب فلوب .
· عندما يزيد جهد المكثف عن 2⁄3VCC يتحول خرج المقارن 1 إلى الحالة المرتفعة ويقوم بتحرير reset الفليب فلوب فيجبر الخرج المعكوس على التحول ألى الحالة المرتفعة وتبعا له خرج المؤقت إلى الحالة المنخفضة .
· عند هذه النقطة يتحول ترانزستور التفريغ إلى التوصيل on ويقوم بعمل دائرة قصر لتوصيل الطرف 7 بالأرضى ليتم تفريف المكثف خلال المقاومة R2 .
· عندما يهبط جهد المكثف إلى أقل من 1⁄3VCC يعود خرج المقارن 2 إلى الحالة المرتفعة ويقوم بعمل set للفليب فلوب ويتحول الخرج المكوس إلى الحالة المنخفضة وخرج المؤقت إلى الحالة المرتفعة .
· نتيجة لأن الخرج المعكوس منخفض يتحول الترانزستور إلى حالة الفصل off بما يسمح للمكثف بالشحن مرة أخرى من جديد .
· وتتكرر الدورة مرة تلو الأخرى وتكون النتيجة النهائية خرج على هيئة شكل موجى مربع بمستوى جهد تقريبا ( VCC − 1.5 V ) وفترات مستوى مرتفع ومستوى منخفض on/off تتحدد تبعا لقيم كل من المكثف C والمقاومة R1 والمقاومة R2 .
· الفترة الزمنية التى يكون فيها جهد الخرج منخفض (حوالى 0.1V ) تعتمد على قيمة حاصل الضرب R1C ( يعرف بالثابت الزمنى لدائرة التفريغ ) وقيمة مستوى 1⁄3VCC و مستوى 2⁄3VCC .
· والفترة الزمنية التى يكون فيها جهد الخرج مرتفعا ( حوالى VCC − 1.5 V ) تعتمد على الثابت الزمنى لدائرة الشحن (R1 + R2)C وأيضا على قيمة كل من المستويان 1⁄3VCCو2⁄3VC .
· العلاقات العملية الآتية تعبر عن النتائج :
tlow = 0.693 R2C

thigh = 0.693(R1+R2)C

دورة الخدمة : duty cycle :

وهى تعبر عن الجزء من الوقت الذى يكون فيه الخرج مرتفعا بالنسبة للزمن الكلى للدورة وتعطى بالعلاقة :
Duty cycle = thigh / (thigh + tlow ) = thigh / T

حيث T هو زمن الدورة الواحدة (يسمى الزمن الدورى) ويساوى مجموع زمن الجهد المنخفض وزمن الجهد المرتفع .

تردد الشكل الموجى فى الخرج : frequency يعطى بالعلاقة :
f = 1 / T

· وللعمل السليم والموثوق فيه يجب أن تكون المقاومات فى الحدود بين 10 k و
10 M ومطثف التوقيت بين 100 pF و 1000 μF .

مثال :

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-ebd30220b3

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-ebd30220b3

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-9488cbad02

· الشكل يبين تغير التردد مع قيم المكونات

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-271ea0c169

2- نظام عمل المؤقت 555 كمذبذب متعدد أحادى الاستقرار Monostable:

· الشكل يبين طريقة توصيل المؤقت 555 كمذبذب متعدد أحادى الاستقرار ( توليد نبضة واحدة تسمى طلقة واحدة one-shot ) .
· المذبذب أحادى الاستقرار له حالة إستقرار واحدة وهذا يعنى أنه لتحويل (تغيير) حالة الخرج نحتاج إلى توصيل نبضة بدء (قدح – إشعال ) trigger خارجية .

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-e9a9452efc

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) Domain-e9a9452efc

1- الحالة الإبتدائية للدائرة (قبل توصيل نبضة البدء) :
· يكون الخرج منخفضا .
· وترانزستور التفريغ موصل on مما يجعل جهد الطرف 7 هو جهد الأرضى وبالتالى يحافظ على المكثف فى حالة عدم شحن .
· الطرف 2 يكون جهده مرتفعا عن طريق مقاومة الجذب الى أعلا 10K .

2- عند توصيل نبضة سالبة إلى طرف البدء 2 يجبر المقارن 2 ليكون خرجه موجب فيقوم بعمل set للقلاب (فليب فلوب ) ونتيجة لذلك يكون خرجه (معكوس Q ) سالب وهذا يؤدى إلى جعل الخرج مرتفع ( لوجود مكبر الخرج العاكس ) .

3- نتيجة لذلك يتحول ترانزستور التفريغ إلى القطع ويسمح بشحن المكثف C خلال المقاومة R1 بدءا من الصفر متجها إلى VCC .
4- وعند وصول جهد المكثف إلى 2⁄3VCC يتحول خرج المقارن 1 إلى الحالة المرتفعة ويقوم بعمل reset للقلاب (الفليب فلوب ) . نتيجة لذلك يتحول الخرج إلى الحالة المنخفضة كما يقوم بتحويل ترانزستور الفريغ إلى حالة التوصيل on ليسمح بالتفريغ السريع للمكثف فى اتجاه 0V . ويظل الخرج على هذه الحالة المنخفضة حتى وصول نبضة بدء ثانية .

الخلاصة :

دائرة المذبذب المتعدد أحادى الاستقرار لها حالة إستقرار واحدة أى أن الخرج يكون 0V
( عمليا 0.1 V تقريبا ) حتى وصول نبضة بدء سالبة إلى الطرف 2 ( يمكن تنفيذ ذلك عن طريق توصيل الطرف 2 لحظيا بالارضى باستخدام مفتاح ضاغط بين الطرف 2 والارضى مثلا)
بعد وصول نبضة البدء يتحول الخرج إلى الحالة المرتفعة ( حوالى VCC − 1.5 V ) ولمدة زمنية تحدد (تضبط) بقيم الدائرة R1C .

وبدون الدخول فى التفاصيل فإن عرض نبضة الخرج المرتفع تساوى 1.1R1C . ويجب عمليا أن تكون المقاومة R1 فى الحدود من 10 k إلى 10 M والمكثف فى الحدود من 100pF الى 1000 μF .

مثال :

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) >d648ad81d4

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) >d648ad81d4

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) 440645147

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) 606868581

تفاصيل الدائرة المتكاملة للمؤقت 555 (التركيب – أنظمة العمل – تطبيقات ) 1983909922

عضو فضى عدد المساهمات : 131

عضو فضى عدد المساهمات : 101

عضو فضى عدد المساهمات : 131

» دائرة مذبذب الكترونى باستخدام الدائرة المتكاملة IC555
» الدوائر المتكاملة
» شروط قبول العمل لدخول الجنة
» شرح طريقة العمل بالجيتاج للأجهزة irisو mvis و Goldvision Magic Titanium