تشریح و روش استفاده آی سی NE555

آی سی NE555 یک آی سی 8 پایه به شدت معروف و کاربردی است که به آن لقب آچار فرانسه آِی سی ها را داده اند. این آی سی در بسیاری از دستگاه ها مثل وسایل آشپزخانه، اسباب بازی ها و حتی تجهیزات نظامی کاربرد دارد. اولین بار این آی سی توسط هانس کامنزیند در سال 1971 طراحی شد. این آی سی در پکیج های مختلفی ساخته شده مثلا NE556 یک آی سی 14 پایه است که در آن از دو NE555 استفاده شده است

آی سی NE555 یک آی سی تایمر است که در آن عمدتا از 25 ترانزیستور، 2 دیود و 15 مقاومت استفاده شده است

به طور کلی در این آی سی از 3 مقاومت تقسیم ولتاژ، 2 عدد اپ امپ، 1 عدد فیلیپ فلاپ RS، درایور خروجی و یک ترانزیستور تشکیل شده است

پایه 8 مثبت (VCC) آی سی و پایه 1 منفی (GND) آی سی است که میتوانیم به‌ آنها از 5 تا 15 ولت بدهیم

با توجه به تقسیم مقاومتی ها در پایه منفی اپ امپ اول و پایه 5 آی سی (Control Voltage) 2/3 ولتاژ VCC و در مثبت اپ امپ دوم 1/3 ولتاژ VCC داریم پس اگر ما به پایه 6 (Threshold) ولتاژی بیشتر از 2/3 ولتاژ VCC بدهیم خروجی اپ امپ اول برابر یک و اگر ولتاژی که اعمال میکنیم کمتر از 2/3 ولتاژ VCC باشد خروجی اپ امپ اول برابر صفر میشود

اپ امپ دوم نیز به همین صورت کار میکند با این تفاوت که اگر ولتاژی که به پایه 2 (Trigger) اعمال میکنیم از 1/3 ولتاژ VCC بیشتر باشد خروجی اپ امپ دوم صفر و اگر از 1/3 ولتاژ VCC کمتر باشد خروجی اپ امپ دوم یک میشود

خروجی اپ امپ اول به پایه R و خروجی اپ امپ دوم به پایه S فلیپ فلاپ میرود

اگر R=0, S=0 در نتیجه Q' برابر حالت قبل است

اگر R=0, S=1 در نتیجه Q' برابر 0 میشود

اگر R=1, S=0 در نتیجه Q' برابر 1 میشود

اگر R=1, S=1 در نتیجه Q' برابر 0 میشود

پایه Q' فلیپ فلاپ به درایور میرود و بعد از درایود به پایه 3 (Out) متصل میشود. وضعیت پایه 3 (Out) 180 درجه با پایه Q' فلیپ فلاپ اختلاف فاز دارد (یعنی اگر پایه Q' فلیپ فلاپ برابر 1 باشد خروجی ما برابر 0 میشود ). ما میتوانیم از پایه 3 (Out) تا 200 میلی آمپر جریان بکشیم. همیشه ولتاژ پایه 3 (Out) در زمانی که برابر 1 منطقی است 1.7 ولت کمتر از VCC آی سی است

از Q' فیلیپ فلاپ علاوه بر درایور به پایه بیس ترانزیستور ما نیز میرود که امیتر آن به GND و کلکتور آن به پایه 7 (Discharge) میرود پس زمانی Q' فیلیپ فلاپ برابر یک باشد پایه 7 (Discharge) برابر صفر میشود

پایه 4 ( reset ) برای ریست کردن فلیپ فلاپ است و تا زمانی که پایه 4 ( reset ) برابر صفر است فلیپ فلاپ در حالت ریست است و Q' برابر یک است زمانی که پایه 4 ( reset ) برابر یک شود فلیپ فلاپ کار خود را شروع میکند

پایه 5 (Control Voltage) برای آفست گیری ولتاژ هایی است که به اپ امپ ها وارد میشود. همینجور که در بلوک دیاگرام میبینید پایه 5 (Control Voltage) به پایه منفی اپ امپ اول و با تقسیم مقاومتی به پایه مثبت فیلیپ فلاپ دوم وصل شده است. اگر ما به پایه 5 (Control Voltage) ولتاژی ندهیم ولتاژی برابر با 2/3 ولتاژ VCC خواهیم داشت که همان ولتاژ مقایسه اپ امپ اول است ولی اگر به آن ولتاژی بدهیم مثلا 6 ولت در اپ امپ اول ولتاژ نمونه گیری برابر 6 و در اپ امپ دوم این ولتاژ نصف شده و ولتاژ نمونه گیری برابر 3 ولت میشود در نیتیجه ولتاژی که به پایه های 6 (Threshold) و 2 (Trigger) میدهیم به جای 2/3 و 1/3 VCC باید 6 ولت و 3 ولت بدهیم

با توجه به مطالب بالا به این نتیجه میرسیم که

اگر پایه 6 =0 و پایه 2 =0 باشد پایه 3 برابر 1 میشود

اگر پایه 6 =1 و پایه 2 =0 باشد پایه 3 برابر 1 میشود

اگر پایه 6 =0 و پایه 2 =1 باشد پایه 3 برابر حالت قبل میشود

اگر پایه 6 =1 و پایه 2 =1 باشد پایه 3 برابر 0 میشود

(منظور از یک شدن پایه یعنی این که ولتاژی که در آن پایه قرار میگیرد از ولتاژ مشخص شده آن پایه بیشتر باشد وصفر به این معنی است که ولتاژی که در پایه قرار میگیرد از ولتاژ مشخص شده کمتر باشد مثلا اگر بخواهیم وضعیت پایه 2 را برسی کنیم اگر ولتاژ آن از 1/3 ولتاژ VCC بیشتر باشد آن پایه برابر یک و اگر از 1/3 کمتر باشد برابر صفر در نظر گرفته میشود )

در حالت کلی ما میتوانیم 3 نوع مدار با آی سی NE555 ببندیم

1-مد بای استابل : در این مد آی سی به عنوان فلیپ فلاپ عمل میکند پایه 6 ما همیشه 0 است پس پایه R فلیپ فلاپ همیشه برابر صفر است (پایه های 4 و 2 پول آپ شده اند پس تا زمانی که کلید فشار داده نشده یک و زمانی که کلید فشرده شود صفر میشوند) زمانی که پایه 2 برابر یک است یعنی پایه S فلیپ فلاپ برابر صفر است و در نتیجه حالت قبل را به ما نمایش میدهد و زمانی که پایه 2 صفر شود پایه S فلیپ فلاپ برابر یک میشود و خروجی برابر یک میشود پس اگر دکمه متصل به پایه 2 فشرده شود خروجی یک میشود و باقی میماند زمانی که کلید متصل به پایه شماره 4 فشرده شود فلیپ فلاپ ریست میشود و خروجی را برابر صفر میکند و از اول مدار شروع به کار میکند

2-مد آستابل : در این مد آی سی یک موج مربعی با فرکانس و دیوتی سایکل مشخص تولید میکند. پایه 4 ما به VCC متصل شده پس پروژه هیچ وقت ریست نمیشود. در لحظه اول شارژ خازن برابر صفر است و از مقاومت R1 و R2 شروع به شارژ شدن میکند زمانی که شارژ خازن صفر است مقدار پایه های 2 و 6 هم برابر صفر است پس پایه 3 برابر 1 و پایه 7 قطع است (گفتیم زمانی که Q' فیلیپ فلاپ یک شود پایه 7 زمین میشود و وظعیت پایه 3 180 درجه با وظعیت Q' اختلاف فاز دارد) خازن شروع به شارژ شدن میکند و به 1/3 ولتاژ VCC میرسد در تنیجه پایه 2 یک و 6 صفر میشود پس به حالت قبل باقی میماند خازن به شارژ شدن ادامه میدهد و به 2/3 ولتاژ VCC میرسد در نتیجه پایه 2 و 6 برابر یک میشود پس پایه 3 برابر 0 میشود و پایه 7 زمین میشود و خازن شروع به دشارژ از طریق R2 میکند و بین 2/3 و 1/3 ولتاژ VCC قرار میگیرد در نتیجه پایه 2 یک و پایه 6 صفر میشود پس به حالت قبل میماند و شروع به دشارژ شدن میکند تا به زیر 1/3 ولتاژ VCC برسد در آن زمان پایه 2 و 6 هر دو صفر هستند و خروجی برابر یک میشود و پایه 7 قطع میشود و همینطور این چرخه ادامه میابد (ما میتوانیم با تغییر میزان مقاومت ها و خازن فرکانس و دیوتی سایکل را تقییر دهیم، سایت هایی این کار را برای ما به سادگی انجوام میدهند)

3-مد مونو استابل : در لحظه اول پایه شماره 2 با یک مقاومت پول آپ برابر یک قرار داده شده است و هنوز خازن شارژ نشده است و پایه 6 برابر صفر است پس حالت قبل خود یعنی خروجی1 و پایه 7 قطع میماند، خازن از طریق R1 شارژ میشود و به 2/3 ولتاژ میرسد هم اکنون پایه های 2 و 6 هر دو یک هستند پایه خروجی برابر 0 میشود و پایه 7 زمین میشود شروع به دشارژ خازن میکند ولتاژ خازن به زیر 2/3 میرسد پس پایه 6 صفر و پایه 2 یک میشود حالت قبل باقی میماند و شارژ خازن برابر صفر میشود و پایه خروجی صفر میماند زمانی که کلید را میزنیم پایه 2 صفر میشود و پایه 6 هم که صفر بود پس پایه 3 برابر یک میشود و پایه 7 قطع میشود و خازن شروع به شارژ شدن میکند تا دوباره با 2/3 ولتاژ برسد و همین چرخه ادامه میابد (شما میتوانید با تغییر مقدار مقاومت و خازن تایم یک بود خروجی را تغییر دهید، سایت هایی هستند که این محاسبات را به راهتی برای شما انجوام میدهند )

2 نکته برای استفاده از آی سی NE555 است که بهتر است انجوام شود

1- درصورتی که از پایه 5 استفاده نمیکنید با یک خازن 10 نانو فاراد آن را به زمین متصل کنیم

2- اگر قصد استفاده از پایه 4 را دارید حتما آن را پول آپ کنید و اگر قصد استفاده از آن را ندارید به طور مستقیم آن را به VCC متصل کنید

ما اومدیم پایه های آِی سی NE555 رو تک تک برسی کردیم و مدار داخلی اون رو شرح دادیم بعد اومدیم به طور کلی مداراتی رو که میتونیم با این آی سی میتوان بست شرح دادیم. اگر متوجه شدید که آی سی NE555 چیه و چجوری کار میکنه برای همایت از ما از بالای صفحه این مطلب رو لایک کنید و اگر سوالی دارید میتونید داخل کامنت ها بپرسید.