آشنایی با آی سی 555

NE555

آشنایی با آی سی 555، 555 یک تایمر و آستابل مولتی‌ویبراتور بسیار معروف و پرکاربرد در الکترونیک است. این آی سی به طور گسترده در مدارها و بردهای الکترونیکی برای تولید سیگنال‌های با دوره‌ها و فرکانس‌های مختلف، تولید پالس‌ها، تنظیم زمان و کنترل سیستم‌ها استفاده می‌شود. در ادامه، توضیحاتی در مورد عملکرد، ساختار و کاربردهای مدار NE555 آمده است:

1. عملکرد:

مدار 555 یک تایمر است که بر اساس اصول عملکرد مقاومت و خازن در ساختار خود تشکیل شده است. این مدار قابلیت تولید سیگنال‌های با دوره‌ها و فرکانس‌های مختلف را دارد. همچنین، می‌تواند پالس‌های با دوره و عرض متغیر تولید کند و به عنوان یک ساعت باز شمارنده نیز عمل کند.

2. ساختار:

NE555 شامل 23 پین است که هر کدام وظیفه‌های خاصی در عملکرد آی سی دارند. پین‌های مهم آی سی 555 عبارتند از:

• پایه 1 (GND): پایه زمین یا پایه منفی منبع تغذیه.
• پایه 2 (TRIG): ورودی تریگر که با ولتاژ پایین (کمتر از 1/3 ولتاژ تغذیه) فعال می‌شود و وضعیت تایمر را تغییر می‌دهد.
• پایه 3 (OUT): خروجی سیگنال تولیدی.
• پایه 4 (RESET): ورودی ریست که با ولتاژ پایین (کمتر از 1/3 ولتاژ تغذیه)، تایمر را مجبور به شروع مجدد می‌کند.
• پایه 5 (CTRL): این ورودی به عنوان ورودی کنترل خروجی در برخی حالت‌های کاری استفاده می‌شود.
• پایه 6 (THR): ورودی ترشولدر که با ولتاژ بالاتر از 2/3 ولتاژ تغذیه، وضعیت تایمر را تغییر می‌دهد.
• پایه 7 (DIS): ورودی غیرفعال سازی که با ولتاژ پایین، خروجی را غیرفعال می‌کند.
• پایه 8 (VCC): منبع تغذیه مثبت.

3. کاربردها:

آشنایی با آی سی 555، مدار NE555 به دلیل سادگی و کارایی خود، در بسیاری از موارد کاربرد دارد. برخی از کاربردهای رایج آن عبارتند از:

• تولید سیگنال‌ها و فرکانس‌های مختلف:

555 قابلیت تولید سیگنال‌های با دوره‌های و فرکانس‌های مختلف را دارد. این قابلیت آن را برای کاربردهای مانند ساخت تایمرها، ساعت‌های بازشمارنده، سیستم‌های کنترل و تنظیم زمان و مواردی از این قبیل بسیار مناسب می‌کند.

• تولید پالس‌ها:

IC555 قابلیت تولید پالس‌های با دوره و عرض متغیر را دارد. این ویژگی آن را برای کاربردهایی مانند تولید پالس‌های زمان‌بندی، مدارهای تاکتایمر و تولید سیگنال‌های دیجیتالی موثر می‌سازد.

• کنترل سیستم‌ها:

NE555 در سیستم‌های کنترل را دارد. با استفاده از سیگنال‌های تولید شده توسط این آی سی، می‌توان مدارها و سیستم‌های الکترونیکی را کنترل و تنظیم کرد.

• کاربردهای صوتی:

مدار NE555 در برخی کاربردهای صوتی نیز استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان از آن برای ساخت تولیدکننده صدا، تولید نویز و مدارهای آلارم استفاده کرد.

• رباتیک:

در زمینه رباتیک، مدار NE555 می‌تواند در کنترل حرکت موتورها و سرووموتورها استفاده شود. با استفاده از سیگنال‌های تولید شده، می‌توان سرعت و جهت حرکت ربات را کنترل کرد.

• الکترونیک دیجیتال:

در زمینه الکترونیک دیجیتال، مدار NE555 می‌تواند به عنوان یک ساعت بازشمارنده و شمارنده استفاده شود. این مدار قابلیت شمارش تعداد پالس‌ها را دارد و می‌تواند در مدارهای منطقی و مدارهای حافظه استفاده شود.

مدار IC555 به عنوان یکی از قطعات معروف و پرکاربرد در دنیای الکترونیک، در بسیاری از پروژه‌ها و مدارهای الکترونیکی به کار می‌رود. البته، برای استفاده از این آی سی، نیاز به درک دقیق از عملکرد و ویژگی‌های آن دارید و بهتر است دیتاشیت (datasheet) مربوطه را مطالعه کنید و در طراحی مدارها و استفاده از آن به دقت عمل کنید.

تاریخچه

مدار تایمر و آستابل مولتی‌ویبراتور NE555، که به طور عامل به آن به عنوان IC 555 اشاره می‌شود، در سال ۱۹۷۱ توسط شرکت ناشناس سمی اینگس (Signetics) طراحی شد. این آی سی به سرعت در صنعت الکترونیک شناخته شد و به یکی از قطعات الکترونیکی پرکاربرد و مهم تبدیل شد.

در ادامه، تاریخچه مختصری از توسعه مدار IC 555 را بیان می‌کنم:

• در دهه ۱۹۶۰، سمی اینگس (Signetics) به عنوان یک شرکت الکترونیکی معروف در حال توسعه قطعات الکترونیکی بود. در این زمان، مهندس هانس کم‌آل (Hans R. Camenzind) به عنوان یکی از مهندسان ارشد در این شرکت فعالیت می‌کرد. وی به دنبال طراحی یک تایمر دقیق و قابل استفاده برای برنامه‌های الکترونیکی بود.
• در سال ۱۹۶۹، هانس کم‌آل توانست مداری را طراحی کند که بر اساس اصول آستابل مولتی‌ویبراتور عمل می‌کند. این مدار اولین نسخه از مدار IC 555 بود، اما رویه‌های تولید آن هنوز آغاز نشده بود.
• پس از طراحی مدار اولیه، هانس کم‌آل به همراه تیمش به سمی اینگس رفتند تا این مدار را تجاری کنند. در سال ۱۹۷۱، مدار NE555 به عنوان یک تایمر و آستابل مولتی‌ویبراتور با عملکرد دقیق و قابل اعتماد معرفی شد.
• پس از معرفی مدار NE555، آن به سرعت در بازار الکترونیک پذیرفته شد و به عنوان یکی از قطعات پرکاربرد در پروژه‌های الکترونیکی شناخته شد. این مدار به دلیل سادگی کاربری، پایداری و دقت خوب، در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی استفاده می‌شود.

از آن زمان تا به امروز، مدار IC 555 یکی از مدارهای الکترونیکی پرکاربرد و مهم است که در طیف گسترده‌ای از کاربردها، از تولید سیگنال‌ها و فرکانس‌های مختلف تا کنترل سیستم‌ها و صوت‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تایمر NE555 به دلیل سادگی کاربری، پایداری و دقت خوب، در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای مدار NE555 عبارتند از:

• تولید سیگنال‌ها و فرکانس‌های مختلف:

مدار NE555 قابلیت تولید سیگنال‌های با دوره‌ها و فرکانس‌های مختلف را دارد. به عنوان مثال، با تنظیم مدار به حالت آستابل، می‌توان سیگنال مربعی با فرکانس قابل تنظیم تولید کرد.

• تولید پالس‌ها:

مدار NE555 قابلیت تولید پالس‌های با دوره و عرض قابل تنظیم را دارد. این ویژگی مدار را برای کاربردهایی مانند تولید پالس‌های زمان‌بندی، تاکتایمر و مدارهای سنجش زمانی مناسب می‌کند.

• کنترل سیستم‌ها:

با استفاده از سیگنال‌های تولید شده توسط مدار NE555، می‌توان سیستم‌های الکترونیکی را کنترل و تنظیم کرد. به عنوان مثال، می‌توان از آن برای کنترل سیستم‌های روشنایی، سیستم‌های اتوماسیون خانگی و سیستم‌های تنظیم حرارت استفاده کرد.

• کاربردهای صوتی:

مدار NE555 در کاربردهای صوتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان از آن برای ساخت تولیدکننده صدا، تولید نویز و مدارهای آلارم استفاده کرد.

• کاربردهای صنعتی:

مدار NE555 در صنعت نیز کاربردهای متعددی دارد. به عنوان مثال، می‌توان از آن در سیستم‌های سنجش و کنترل دما، سیستم‌های تایمر شارژ باتری و تولید سیگنال‌های کنترلی در صنعت استفاده کرد.

از آنجایی که مدار NE555 در بسیاری از پروژه‌ها و متولیدکننده‌های الکترونیکی استفاده می‌شود، اطلاعات مفصل درباره نحوه عملکرد و استفاده از این مدار در کتاب‌ها، منابع آموزشی و دستورالعمل‌های مربوطه قابل دسترسی است.

پکیژهای 555

مدار IC 555 در انواع مختلف پکیج‌ها و نوع بسته‌بندی‌ها عرضه می‌شود. در زیر، برخی از انواع پکیج‌های رایج برای IC 555 را ذکر می‌کنم:

• DIP (Dual In-line Package):

DIP یکی از رایج‌ترین پکیج‌ها برای IC 555 است. این پکیج شامل پایه‌های منحنی شکل است که در دو ردیف مقابل یکدیگر قرار می‌گیرند. پکیج DIP به طور معمول در پروژه‌های آموزشی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• SOP (Small Outline Package):

SOP یک پکیج کوچک‌تر نسبت به DIP است. این پکیج دارای پایه‌های بسیار نازک و قرارگیری تراز و هم‌پوشان است. پکیج SOP به دلیل اندازه کوچک و مناسب برای طراحی‌هایی با فضای محدود، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• SOIC (Small Outline Integrated Circuit):

SOIC نیز یک پکیج کوچک با پایه‌های قرارگیری تراز و هم‌پوشان است، اما اندازه‌ی آن در مقایسه با پکیج SOP بزرگتر است. پکیج SOIC برای پروژه‌ها و طراحی‌هایی با نیاز به اندازه‌ی بینابینی بین DIP و SOP استفاده می‌شود.

• SSOP (Shrink Small Outline Package):

SSOP نیز یک پکیج کوچک‌تر از SOIC است. در این پکیج، پایه‌ها نسبت به پکیج SOIC بهبود یافته و فاصله‌ی بین آن‌ها کمتر است. پکیج SSOP برای طراحی‌هایی با فضای محدود و نیاز به تراز و دقت بالا مناسب است.

• TSSOP (Thin Shrink Small Outline Package):

پکیج TSSOP نیز یک پکیج کوچک و نازک است و به عنوان یک نسخه محکم‌تر و کوچک‌تر از پکیج SSOP شناخته می‌شود. این پکیج برای طراحی‌هایی با فضای بسیار محدود و نیاز به اندازه‌ی کوچک و قابلیت تراز و هم‌پوشان بالا استفاده می‌شود.

توجه داشته باشید که این فقط چند نوع رایج از پکیج‌های IC 555 هستند و ممکن است برخی از پکیج‌های دیگر نیز در بازار موجود باشند. قبل از استفاده از IC 555، بهتر است مشخصات فنی و پکیج مورد نیاز برای پروژه خود را بررسی کنید و پکیج متناسب را انتوضیح داده شده استفاده کنید.

مدار IC 555 دارای مزایا و معایب خاصی است که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنم:

مزایا:

• چند منظوره:

IC 555 یک مدار چند منظوره است که در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدار قابلیت تولید سیگنال‌ها، تایمر، آستابل و مونواستابل را دارد و در زمینه‌هایی مانند تولید سیگنال‌های دقیق، کنترل سیستم‌ها، ایجاد اعمال تاخیر و آستابلیتی و صوت‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• سادگی استفاده:

NE555 با رابطه ساده پایه‌ها و تنظیمات قابل فهم، برای کاربرانی با تجربه الکترونیکی متوسط و حتی مبتدیان قابل استفاده است. به راحتی می‌توان تنظیمات مختلفی را برای تولید سیگنال‌های مورد نیاز انجام داد.

• پایداری و دقت:

555 دارای پایداری بالا و دقت خوبی در تولید سیگنال و تایمر است. با توجه به طراحی مدار داخلی آن، تغییرات دما و ولتاژ تغذیه بر روی عملکرد مدار تأثیر کمی دارد.

• قابلیت تنظیم و تنوع:

آی سی 555 دارای پارامترهای قابل تنظیمی است که امکان تغییر فرکانس، دوره‌ی پالس‌ها و زمان‌های تاخیر را فراهم می‌کند. این قابلیت تنظیم و تنوع، کاربرد‌های گسترده‌ای را برای IC 555 فراهم می‌کند.

معایب:

• محدودیت‌های فرکانس:

آی سی 555 در برخی از کاربردها که نیاز به فرکانس‌های بسیار بالا دارند، ممکن است با محدودیت‌هایی روبرو شود. برای مثال، IC 555 قابلیت تولید فرکانس‌های بالای 1 مگاهرتز را ندارد و برای فرکانس‌های بسیار بالاتر نیاز به مدارهای دیگری دارید.

• مصرف برق ثابت:

555 مصرف برق ثابتی دارد، حتی در صورتی که در حالت استفاده نباشد. این ممکن است در برخی کاربردها که نیاز به مصرف پایین برق دارند، مشکل ساز شود. بنابراین، در برخی موارد نیاز است از مدارهایی با مصرف برق کمتر استفاده شود.

• محدودیت ولتاژ تغذیه:

NE555 به ولتاژ تغذیه خاصی نیاز دارد و محدودیتی در این زمینه دارد. اگر ولتازی که به IC 555 تغذیه شود، خارج از محدوده ولتاژ مشخصی باشد، عملکرد مدار ممکن است تحت تأثیر قرار بگیرد.

• عدم استفاده از تکنولوژی مدرن:

IC 555 یک مدار سنتی است که از تکنولوژی‌های قدیمی‌تر استفاده می‌کند. به دلیل اینکه از زمان طراحی آن مدتی می‌گذرد، ممکن است عملکرد و کیفیت آن نسبت به مدارهای مبتنی بر تکنولوژی‌های جدیدتر کمی کاهش یابد.

• تحمل نسبتاً پایین نویز:

IC 555 تحمل نسبتاً پایینی در برابر نویز و تداخلات الکترومغناطیسی دارد. در محیط‌های با نویز بالا، ممکن است عملکرد مدار تحت تأثیر قرار گیرد و خطاهایی را ایجاد کند.

مشخصات

به طور کلی، IC 555 دارای رنج کاری وسیعی از نظر ولتاژ، جریان و فرکانس است. اما محدوده‌های دقیق بسته به نوع و مدل مشخصی از IC 555 که استفاده می‌کنید، ممکن است متفاوت باشد. در ادامه، محدوده‌های کاری تقریبی را برای IC 555 ارائه می‌دهم:

ولتاژ تغذیه:

محدوده ولتاژ تغذیه معمولی برای بیشتر مدل‌های IC 555 در بازه 4.5 تا 18 ولت است. با این حال، در برخی مدل‌ها ممکن است این محدوده وسیع‌تر یا محدودتر باشد. همچنین، نوع ولتاژ تغذیه (مثبت یا منفی) نیز بسته به نمونه مدار ممکن است متفاوت باشد.

جریان مصرفی:

جریان مصرفی IC 555 معمولاً در حدود 3 تا 10 میلی‌آمپر (mA) قرار دارد. این مقدار برای بیشتر برنامه‌ها قابل قبول است ولی ممکن است در برخی موارد نیاز به مدارهای با مصرف جریان کمتر داشته باشید.

فرکانس:

IC 555 قابلیت تولید فرکانس‌های مختلف را دارد. در حالت آستابل، IC 555 می‌تواند فرکانس‌هایی در بازه 1 هرتز تا 500 کیلوهرتز تولید کند. در حالت مونواستابل، مدار قادر به تولید فرکانس‌هایی با محدوده وسیع‌تری است، معمولاً از 100 هرتز تا 1 مگاهرتز.

توان:

توان IC 555 به میزان توانی اشاره دارد که می‌تواند در حالت عادی توسط این IC تامین شود. برای محاسبه توان، نیاز به دانستن ولتاژ تغذیه و جریان مصرفی IC 555 است.

توان مصرفی IC 555 محاسبه می‌شود با ضرب ولتاژ تغذیه بر جریان مصرفی. به‌طور معمول، IC 555 با توان کمتر از 1 وات کار می‌کند.

به عنوان مثال، اگر ولتاژ تغذیه IC 555 را حداکثر 18 ولت و جریان مصرفی را 10 میلی‌آمپر در نظر بگیرید، توان مصرفی IC 555 حدوداً 180 میلی‌وات

(0.18 وات) خواهد بود.

لطفاً توجه داشته باشید که این مقادیر تقریبی هستند و برای مدل‌ها و نمونه‌های مختلف IC 555 ممکن است متفاوت باشند. برای استفاده دقیق تر و اطلاعات دقیق تر، به دیتاشیت مربوط به مدل خاصی از IC 555 که قصد استفاده از آن را دارید، مراجعه کنید.

IC556

IC 556 یک نسخه دو کاناله از IC 555 است که دارای دو تایمر 555 است که در یک پکیج مشترک قرار دارند. هر کانال شامل تمام قابلیت‌ها و ویژگی‌های یک IC555 است. در اینجا برخی از ویژگی‌ها و مشخصات مهم IC 556 را بررسی می‌کنیم:

• پکیج:

IC 556 در پکیج DIP (Dual Inline Package) 14 پین عرضه می‌شود. این پکیج شامل 14 پین است که به راحتی روی بردهای مدار چاپی قرار می‌گیرد.

• ولتاژ تغذیه:

محدوده ولتاژ تغذیه معمولی برای IC 556 در بازه 4.5 تا 18 ولت است. با این حال، در برخی مدل‌ها ممکن است این محدوده وسیع‌تر یا محدودتر باشد.

• جریان مصرفی:

جریان مصرفی هر کانال IC 556 معمولاً در حدود 3 تا 10 میلی‌آمپر (mA) است. این مقدار بستگی به شرایط کاری و تنظیمات مدار دارد.

• فرکانس:

هر کانال این آی سی قادر به تولید فرکانس‌های مختلف است. در حالت آستابل، هر کانال می‌تواند فرکانس‌هایی در بازه 1 هرتز تا 500 کیلوهرتز تولید کند. در حالت مونواستابل، مدار قادر به تولید فرکانس‌هایی با محدوده وسیع‌تری است، معمولاً از 100 هرتز تا 1 مگاهرتز.

• خروجی:

کانالهای آی سی 556 دارای سه خروجی است. خروجی اصلی (OUT)، خروجی کامپاراتور (COM) و خروجی تمایز (THRES). این خروجی‌ها برای اتصال به سایر اجزای مدار و کنترل سیگنال‌ها استفاده می‌شوند.

• برنامه‌های کاربردی:

556 در بسیاری از برنامه‌های الکترونیکی و مدارهای تایمر استفاده می‌شود. این شامل برنامه‌هایی مانند ساعت‌های دیجیتال، تایمرها، مدارهای نورپردازی، مدارهای توقف-راه‌انداز، و غیره می‌شود.

لطفاً توجه داشته باشید که ممکن است برخی از مشخصات و ویژگی‌ها بسته به نوع و مدل خاصی از IC 556 متفاوت باشند. بنابراین، برای اطلاعات دقیق‌تر، به دیتاشیت مربوط به مدل خاصی که استفاده می‌کنید مراجعه کنید.

این آی سی یکی از آی سی‌هایی است که توسط بسیاری از شرکت‌های الکترونیکی تولید می‌شود. برخی از کارخانه‌های مطرح در زمینه تولید آی سی 555 عبارتند از:

1. Texas Instruments: شرکت Texas Instrumentsیکی از شرکت‌های بزرگ و مطرح در زمینه طراحی و تولید آی سی‌ها است.
2. STMicroelectronics: شرکت STMicroelectronics نیز یکی از شرکت‌های بزرگ و معتبر در زمینه تولید آی سی‌ها و مدارهای الکترونیکی است.
3. NXP Semiconductors: شرکت NXP Semiconductors نیز یکی از تولیدکنندگان بزرگ آی سی‌ها و مدارهای الکترونیکی است.