المؤقت 555 - التايمر 555
ما هي دارة المؤقت المتكاملة 555؟
تعرف دارة المؤقت المتكاملة أو المؤقت 555 أو (التايمر 555)على أنها دارة متكاملة بسيطة،
يمكن استعمالها بطرق مختلفة كعنصر تحكم في العديد من الدارات اللكترونية، لها
ثمانية أطراف يمكن التعرف عليها من خلال دليل المستخدم Datasheet.
ما هي أشهر أنواع الدارة المتكاملة 555؟
هنالك
العديد من أنواع المؤقتات أو التايمرات أشهرها NE555، SE555 وسنتطرق لاحقا الى عرض أنواع أخرى من تلك الدارات المتكاملة والتي
تعمل كمؤقت.
كيف يتم معرفة أرقام أطراف (الأرجل) الخاصة بالمؤقت 555؟
يتم ترقيم
أقطاب (أطراف) الدارة المتكاملة 555 بعكس اتجاه عقارب الساعة مبتدئا من أعلى اليسار
للفتحة الموجودة على سطح تلك الدارة المتكاملة كما في الشكل التالي:
ما مكونات المؤقت 555؟
إن البنية
الداخلية للمؤقت 555 تتكون من 25 ترانزستور وثنائيين و16 مقاومة، مرتبطة مع بعطها
البعض ويتم التحكم بها بثمانية أطراف، أربعة أطراف على اليمين وأربعة أطراف أخرى على
اليسار والشكل التالي يوضح البنية الداخلية التفصيلية:
ما هي وظائف أطراف (أقطاب) المؤقت 555؟
الطرف الأول: ويطلق عليه الطرف الأرضي Ground
أو الإختصار GND حيث يتم ربط هذا الطرف مع
القطب السالب لمصدر تغذي المؤقت 555 بالكهرباء.
الطرف الثاني: يطلق على هذا الطرف باسم القادح Trigger. وهو موصول في داخل المؤقت مع المقارن Comparator رقم 1 بالقطب السالب كما في الشكل السابق
ودور هذه الاشارة السالبة عند تفعيلها تقوم بوضع القلاب Flip-flop بوضعية الضبط Set عند وصول فولتية القادح Trigger
الى ثلث مقدار فولتية تغذية المؤقت Vcc، الأمر الذي يغير حالة المخرج Output من الوضع صفر فولت (LOW) الى الوضع (HIGH) والذي يساوي قيمة Vcc مطروحا منه 1.7 فولت.
فمثلا: عند
استخدام جهد تغذية Vcc بمقدار 12 فولت، يبدأ جهد
القدح عند 8Volt (أي ثلثي المقدار) وعندما
ينخفِض إلى جهـد أقـل من 4Volt (أي
أقل من الثلث) تبدأ دورة المؤقِّت. هذِه العمليّة حساسة لمستوى الجهد ويمكِن أن
يتغيّر جهد القدح بـبطء شـديد.
ولتخطي مسألة إعادة
القدح يجِب أن يعود جهد القـدح إلـى قيمـة أعلـى مـن 3/1 مـن جهـد التغذيـة قبـل
نهايـة دورة المؤقِّت في نمط المهتز الأحادي الاستقرار والذي سنتطرق اليه بعد قليل،
علما أن مقدار تيّار القدح حوالي 0.5mA.
الطرف الثالث: وهو طرف المخرج Output، حيث يخرج اشارة كهربائية
في فترات زمنية مباشرة أو متقطعة بحسب قيم بقية الأطراف التي تم ضبطها ويطلق على
تلك الاشارت اسم التردد Frequency. ويقوم هذا الطرف بإخراج تيار كهربائي تصل قيمته
حتى 200mA
وفرق جهد يكافئ
(Vcc – 1.5) فولت.
الطرف الرابع: طرف إعادة الضبط Reset،
وهذا الطرف المسؤول عن اعادة ضبط القلاب Flip-flop للتحكم في الحالة
الكهربائية للمخرج رقم 3. وفي كثير من الأحيان يتم ربط هذا الطرف مع الأرضي Ground وذلك لتفادي أي من عمليات اعادة الضبط غير
المرغوب فيها والتي لا يمكن التنبؤ بها.
الطرف الخامس: طرف التحكم بالفولتية Control Voltage،
وهذا الطر المسؤول عن التحكم بالتوقيت الخاص بالمؤقت 555 عن طريق تخطي وتجاهل ثلثي الفولتية الناتجة
عن دارة تجزئة الجهد الداخلي للمؤقت 555. في هذا الطرف أيضا يتم تحديد مقدار
الفولتية الداخلة الى هذا القطب والتحكم بها بواسطة شبكة أو دارة RC أي المواسع والمقاومة (Resistor-Capacitor Network). أما في حالة لزوم ربط هذا
الطرف بأي دارة فيجب ربطها بمواسع ذات سعة 10 نانوفاراد الى الأرضي (GND) لتجنب التشويش على
الاشارات الكهربائية الصادرة عن المؤقت 555 وإعطاء مخرجات دقيقة جدا.
الطرف السادس: ويسمى بجهد العتبة Threshold ويكون هذا الطرف موصول داخليا بالطرف الموجب
للمقارن Comparator
الموجود داخل المؤقت 555 كما في الشكل – ويستخدم هذا الطرف لإعادة ضب القلاب Flip-flop عندما يستقبل هذا الطرف فولتية
تصل الى ثلثي فولتية التغذية Vcc،
الأمر الذي يغير حالة الطرف الثالث (المخرج) Output من الوضع HIGH الى الوضع LOW. وأخيرا، يتم ربط هذا الطرف مع دارة
المواسع-المقاومة الخارجية والتي يطلق عليها اسم RC Timing Circuit.
الطرف السابع: طرف تفريغ الشحنات Discharge،
وهذا الطرف يكون مربوطا في داخل المؤقت مباشرة مع طرف المجمع Collector للترانزستور اللذي من نوع NPN كما في الشكل – حيث يقوم بتفريغ شحنة
المواسع الى الصفر الأرضي 0V
Ground
والذي يتحكم بالوقت الخاص بالمؤقت 555 مباشرة عندما تصبح حالة الطرف الثالث Output في وضع الفولتية المتدنية أي LOW.
الطرف الثامن: وهو طرف اللذي يغذي المؤقت 555 بالكهرباء ويسمى ب Supply +VCC،
حيث تتراوح قيمة فرق الجهد للمؤقتات من نوع TTL 555 Timers ما
بين 4.5 الى 15 فوات.
ما هي أنماط عمل الدارة المتكاملة 555؟
أولا: نمط المهتز أحادي الاستقرار (LM555 Monostable Oscillator)
في هذا النمط تتغير قيمة المخرج 3 الى HIGH (أي يخرج فولتا بمقدار Vcc – 1.5) فقط في حال تفعيل القادح بإشارة كهربائية أي عند استقبال المدخل
رقم 2 إشارة كهربائية. والشكل التالي يوضح طريقة توصيل نمط المهتز أحادي
الاستقرار:
يتم حساب زمن التوقيت في هذا النمط بالعلاقة
التالية:
Time = 1.1 X R X C
ثانياً: نمط المهتز عديم الاستقرار (LM555 Astable Oscillator) أو
(Bitstable 555 Timer)
عند توصيل التغذية للدارة سوف تظهر إشارة
منطقية على المخرج Output،
والشكل التالي يوضح طريقة توصيل هذا النمط:
لحساب زمن التوقيت يتم حساب التردد الصادر من المؤقت
555 كي يتم حساب زمن الومضة (زمن الغمزة) في الدارة
المجاورة عن طريق العلاقة التالية:
ما هي أنواع التايمر 555؟ وهل هنالك بدائل للمؤقت 555؟
هنالك
العديد من الشركات التي تقوم بتصنيع دارات متكاملة كالمؤقت 555 كما في الجدول
التالي:
الشركة المصنعة
|
نوع المؤقت
|
ECG
Philips
|
ECG955M
|
Exar
|
XR-555
|
Fairchaild
|
NE555
|
Arris
|
HA555
|
Intersil
|
SE555/NE555
|
Lithis
Systems
|
LC555
|
Maxim
|
ICM7555
|
Motorola
|
MC1455/MC1555
|
National
|
LM1455/LM555C
|
NTE
Sylvania
|
NTE955M
|
Raytheon
|
RM555/RC555
|
RCA
|
CA555/CA555C
|
Sanyo
|
LC7555
|
Texas
Instruments
|
SN52555/SN72555
|
ما هي استخدامات وتطبيقات المؤقت 555؟
1- عمل مؤقت
لمدة ن من الثواني / الدقائق / الساعات N Sec. / Min. / H. Timer
2- كاشف
الضوء والظلام Light
& Dark Detector
3- صفارة
إنذار الشرطة Police
Siren
4- مرسل أشعة
تحت الحمراء
IR LED Transmitter
5- قادح شميث Schmitt Trigger
6- مفتاح
حساس اللمس
Touch Switch
7- التغذية
سالبة
Negative Supply
8- مولد
إشارة مورسMorse
Code Generator
9- دارة
فلاش (فلاشر) باستخدام دارة التايمر 555 وترياك
Flasher circuit using 555 timer & TRIAC
10- دارة
إرسال أمواج فوق صوتية
Ultra-Sonic Waves Transmitter Circuit
11- دارة تحكم
بسرعة محرك تيار مستمر
Pulse Width Modulation
12- دارة
أضواء متحركة تعمل بجهد الشبكة المتناوبة Moving Lights under AC Network Voltage
13- تحويل
التيار المستمر إلى تيار متناوب باستخدام التايمر DC to AC inverter with the 555
14- التحكم
بثنائي ضوئي ذو قطبين Controlling
LED with Two Poles
15- التحكم
بثنائي ضوئي ذو قطبين
Missing Pulse Detector with Latching Output
-16 التحكم
بالتيار الكهربائي العالي من حيث الوصل والفصل بواسطة ربط المخرج الخاص بالمؤقت مع
مرحل كهربائي Relay أو ترانزستور Transistor
كما في الشكل التالي:
ما هي أهم مميزات دارة المؤقت المتكاملة 555؟
1- زمن
التوقف عن العمل صغير.
2- بإمكان
الدارة المتكاملة أن تنتج ترددا يصل حتى 500 KHz.
3- يتراوح التوقيت
الزمني من المايكرو ثانية وحتى ساعات عديدة.
4- يمكن
التحكم وضبط النبضة الموجبة أو النبضة السالبة إلى الصفر.
5- يمكن لتيار
المخرج أن يصل الى 200 ميللي أمبير، الأمر
الذي يساعد في ربطه مباشرة بالمرحل الكهربائي دون الحاجة الى وجود قطعة الكترونية
وسيطة كالترانزستور كما في الشكل السابق.
6- توافق المخرج
Output تماما مع الدارات الرقمية والمنطقية من نوع TTL عند تغذيته بجهد 5 فولت مما يمكننا من
استغلال هذا المؤقت لقيادة الدارات الرقمية TTL.
7- يمكن
تشغيله كمهتز أحـادي الاسـتقرار يولـد نبـضة واحـدة أو كمهتـز عـديم الاسـتقرار
يولـد سلـسلة لا نهائية من النبضات التي تتكرر بشكل دوري ومضبوطة بزمن دقيق جداً.
8- الاستقرار
تجاه تغيرات درجة الحرارة هو حيث أن نسبة تلك التأثيرات لا تتعدى 0.005% لكل درجة مئوية واحدة.
من مخترع المؤقت 555؟
تم اختراع
الدارة المتكاملة 555 في عام 1971 على يد هانز كامنزند Hans R. Camenzind تحت عقد تم ابرامه بينه وبين شركة Signetics الأمريكية للإلكترونيات.
لماذا سميت دارة المؤقت المتكاملة بـ 555؟
كما نلاحظ
من التركيب الداخلي لدارة المؤقت أنها تشمل على ثلاثة مقاومات كل منها بقيمة 5
كيلو أوم ترتبط مع بعضها البعض مزودةً المقارن الأول والثاني بفرق الجهد اللازم لهما.
ومن هنا جاءت تلك التسمية للتايمر أي 555.
ما هي دارة المؤقت الزمني المتكاملة 556؟
هذه
الدارة المتكاملة والتي تسمى أيضا بـ 556
Dual Timer
هي عبارة عن دارتين 555 موجودتين داخل نفس القطعة الالكترونية ضمن غلاف واحد حيث
تتوزع أقطاب هذه الدارة باستقلال تام عن بعضهما البعض ولا يتأثر أحدهما بالآخر
وتعامل كلاهما كدارتين متكاملتين منفصلتين كما في الشكل التالي:
