المؤقت 555 عبارة عن دائرة متكاملة integrated circuit او IC تتميز بباسطتها وسهولة استخدامها للمبتدئين اضافة الى ذلك يمكن استخدامها لإجراء العديد مشاريع وتجارب الدوائر الإلكترونية المختلفة في مجالات مختلفة. في هذا الدرس نحن نأمل انك سوف تتعلم كيف تتعامل مع رقاقة 555 الرائعة وسوف يكون لديه خبرة جيدة لبناء بعض الدوائر البسيطة. وبشكل عام يمكن اعتبار الدائرة المتكاملة 555 (IC) جهاز توقيت يتميز بسهولة الاستخدام ويحتوي على العديد من التطبيقات والمهام. تستخدم هذه الرقاقة على نطاق واسع في الدوائر الإلكترونية منذ عشرات السنين. كما يتوفر منها إصدار “مزدوج” متطور يُسمى 556 والذي يتضمن جهازي 555 مستقلاً في حزمة واحدة ولكنه نادر في منطقتنا العربية فنحن نحب استخدام الفئة 555 .
يوضح الرسم التوضيحي التالي كلا من 555 (8 سن) و 556 (14 سن):
الجدول التالي يبين اختصارات الرموز في الصور اعلاه , في الدائرة 555
| الرقم | الوصف |
| 1 | 0 Volt |
| 2 | Trigger |
| 3 | Output |
| 4 | Reset |
| 5 | Control |
| 6 | Threshold |
| 7 | Discharge |
| 8 | +4.5 الى V15 |
ولكي تعمل 555 فإنها تعتمد على تقنيات الاشارات الإلكترونية المختلفة التناظرية والرقمية ، ولكن إذا أخذنا في الاعتبار ناتجها فقط ، فيمكن اعتبارها كجهاز رقمي. يمكن أن يكون الإخراج في إحدى الحالات مما يلي ، الحالة الأولى هي حالة “منخفضة” ، وهي 0v. الحالة الثانية هي الحالة “عالية” ، وهي الجهد الكهربائي Vs (جهد التيار الكهربائي الخاص بك والذي يمكن أن يكون أي قيمة من 4.5 إلى 15 فولت. 18 فولت كحد أقصى).
يمكن تصنيف أنواع المخرجات او ما يسمى بالحالات الثلاثة الأكثر شيوعًا اي اوضاع التشغيل من خلال ما يلي (أسماءهم وفكرة عن وظائفهم):
1 – الوضع وحيد الاستقرار Monostable:
في الوضع وحيد الاستقرار لدينا مدخل واحد عند تغيير حالته من 1 الى 0 تتغير حالة المخرج من 0 الى 1 و يبقى في الحالة 1 لمدة معينة سوف نرى في الفقرة التالية كيف نحدد هذه المدة باستعمال المكونات الالكترونية المحيطة بالمؤقت 555. و باختصار يمكن استعمال هذه الطريقة في مشروع فيه مدخل واحد كالزر مثلا حين يضغط المستخدم على هذا الزر ليعمل المخرج لمدة معينة ثم يتوقف تلقائيا. شاهد الصورة التالية لفهم كيفية عمل الوضع وحيد الاستقرار.في الاعلى نلاحظ حالة المدخل و في الاسفل حالة المخرج:
الصورة التالية تبين كيفية ربط المؤقت بمكثف C و مقاوم R من اجل الحصول على الوضع وحيد الاستقرار:
من أجل حساب المدة التي يبقى فيها المخرج مفعلا يمكن استعمال المعادلة التالية:
Time Out Delay (secs) = 1.1 * R1 * C1
ملاحظة : يمكن استخدام مقاومة متغيرة من اجل تغيير المدة اثناء عمل المشروع , كذلك بالنسبة للوضع غير المستقر الذي سوف ندرسه لاحقًا في هذا الدرس. وظائف 555 في الوضع وحيد الاستقرار Monostable هنا بمثابة “طلقة واحدة” one-shot. وتشمل التطبيقات أجهزة ضبط الوقت ، اكتشاف النبض ، ومفاتيح bounce free ، والمفاتيح اللمسية ، ومقسم التردد ، وتضمين عرض النبضة (PWM) .. وما الى ذلك.
2 – الوضع الغير مستقر Astable – free running:
يكون المخرج في هذه الحالة مرة في حالة 0 low و مرة في حالة 1 high بطريقة متتالية او ما يسمى بالموجة المربعة (‘square ‘wave) كما توضح الصورة ادناه وهذا كله دون أي تدخل من المستخدم. يمكن استخدام هذا النوع من الدوائر لإعطاء حركة متقطعة آلية عن طريق تشغيل المحرك وإيقافه على فترات منتظمة. يمكن استخدامه أيضًا في وميض المصابيح LED ، وهو مفيد ليعمل نبضات clock للدوائر المتكاملة الرقمية الأخرى والدوائر الالكترونية بشكل عام.
ومن أجل الحصول على مخرج بهذا الشكل اي على شكل موجة مربعة يجب اضافة مقاومان R1 و R2 و مكثف C و ربطها مع المؤقت 555 بهذا الشكل:
من أجل حساب قيمة المقاومات و المكثف للحصول على خصائص محددة للموجة المربعة يمكن استعمال المعادلات التالية:
حساب تردد الموجة المربعة (frequency)
(Frequency = 1.44 / ((R1 + R2 + R2) * C1
حساب وقت الحالة 1 ووقت الحالة 0 في التردد الواحد
Time High (secs) = 0.693 * (R1 + R2) * C1
Time Low (secs) = 0.693 * R2 * C1
اما لحساب النسبة المئوية لدورة العمل فسوف تستخدم المعادلة التالية:
Duty Cycle Percentage = (Th / (Th + Tl)) * 100
يمكن استعمال هذا الوضع للمؤقت 555 في العديد من التطبيقات مثل تشغيل و اطفاء مصباح LED يمكن استعماله كذلك من اجل التحكم في سرعة محرك التيار المستمر. كما يمكن ان يكون عبارة عن ساعة clock أو ذبذبة لشرائح الكترونية أخرى كالعدادات وما الى ذلك. ويمكن تشغيله كمؤشر مذبذب. وتوليد النبضات ، الساعات المنطقية ، توليد النغمات ، اجهزة الإنذار الأمنية ، تعديل وضع النبضة PWM .. إلخ.
3 – الوضع ثنائي الاستقرار Bistable mode trigger
الوضع ثنائي الاستقرار يشبه الوضع وحيد الاستقرار, الا ان الفرق بينهما هو ان المخرج في الاحادي الاستقرار ينتهي من التفعيل بعد انتهاء مدة محددة كما شاهدنا, اما في الوضع ثنائي الاستقرار فان المخرج يعود من الحالة 1 الى 0 بعد بعد تفعيل مدخل ثاني غير المدخل الاول المتسبب في بدا التفعيل. نأخذ مثالا بسيطا كي يتضح الحال , نأخذ محرك كمخرج و ناخذ زرين كمدخلين . عندما يضغط المستعمل على الزر الاول يشتغل المحرك و لا يتوقف المحرك الا اذا ضغطنا على الزر الثاني. لفهم اكثر شاهد صورة الاشارات التالية للمدخلين و المخرج:
و الصورة التالية توضح كيفية ربط المؤقت 555 من اجل استخدامه في الوضع ثنائي الاستقرار:
الآن سوف نكمل دراسة المؤقت 555 في الدرس الثاني.
- المؤقت 555 الجزء الثاني.
