أكبر رقاقة صغيرة: مقدمة إلى جهاز ضبط الوقت 555 متعدد الاستخدامات - 💡 Fix My Ideas

أكبر رقاقة صغيرة: مقدمة إلى جهاز ضبط الوقت 555 متعدد الاستخدامات

أكبر رقاقة صغيرة: مقدمة إلى جهاز ضبط الوقت 555 متعدد الاستخدامات


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

في عام 1970 ، عندما كان ما يقرب من نصف دزينة من شتلات الشركات قد ترسخت في أرض خصبة في وادي السيليكون ، اشترت شركة تدعى Signetics فكرة من مهندس يدعى Hans Camenzind. لم يكن هذا المفهوم اختراقًا ، حيث لم يتجاوز عدده 23 الترانزستورات ومجموعة من المقاومات التي ستعمل كجهاز توقيت قابل للبرمجة. سيكون الموقت متعدد الاستخدامات ومستقرًا وبسيطًا ، لكن هذه الفضائل تضاءلت مقارنة بنقطة البيع الأساسية. باستخدام التكنولوجيا الناشئة للدوائر المتكاملة ، يمكن لـ Signetics إنتاج كل شيء على رقاقة السيليكون.

هذا ينطوي على بعض الأعمال اليدوية. قضى Camenzind أسابيع باستخدام طاولة الصياغة وسكين X-Acto المثبت خصيصًا لنشر دائرته في ورقة بلاستيكية كبيرة. قامت Signetics بعد ذلك بتقليل هذه الصورة الفوتوغرافية الفوتوغرافية ، وحفرها في رقائق صغيرة ، ودمجت كل رقاقة في مستطيل نصف بوصة من البلاستيك الأسود مع طباعة رقم المنتج في الأعلى. وهكذا ، ولدت الموقت 555.

اتضح أن الشريحة الأكثر نجاحًا في التاريخ ، من حيث عدد الوحدات المباعة (عشرات المليارات ، والعد) وطول عمر تصميمها (لم يتغير منذ 40 عامًا تقريبًا). وقد تم استخدام 555 في كل مكان من اللعب إلى المركبة الفضائية. يمكن أن تجعل الأضواء الوامضة ، وتفعيل أنظمة الإنذار ، ووضع مسافات بين الصفافير ، وإنشاء الصفافير أنفسهم. اليوم ، يمكنك شراء شريحة واحدة عبر الإنترنت مقابل حوالي 25 سنتًا.

بالنسبة للمشروع التمهيدي الموضح أدناه ، يمكنك استخدام 555CN أو Fairchild LM555CN أو KA555 أو Texas Instruments NE555P أو STMicroelectronics NE555N. العلامة التجارية لا فرق. تقدم كل شركة مصنّعة نسخة مجانية من أشباه الموصلات وأكسيد المعادن (CMOS) ، وإصدارًا مزدوجًا ، وإصدارًا مثبتًا على السطح بالإضافة إلى شريحة الطراز القديم التي تقف على ثمان أرجل معدنية متباعدة 1/10 ″. لأسباب مختلفة ، يجب عليك استخدام الإصدار القديم.

أولاً ، سأوضح كيف يمكن لجهاز 555 تشغيل فلاش LED وإيقاف تشغيله. بعد ذلك ، سأقوم بتكييفها لإنشاء نغمة موسيقية ، وأخيراً سأقوم بتجميع ثلاثة 555 معًا لإنشاء أداة يمكنك استخدامها لفرض حد زمني في ألعاب غير الفيديو مثل لعبة الداما أو الخربشة. في نهاية الفاصل الزمني المحدد مسبقًا ، يصدر الموقت صوتًا يئن لإخبار منافس متأخر بأن وقته قد انتهى وأن دوره قد انتهى.

يتم معايرة المسطرة في الخلفية في ستة عشر من البوصة.

تحويل رقاقة 555 إلى الضوضاء

يوضح الشكل 1 شريحة 555 من الأعلى ، مع تحديد المسامير. تكون العلامة الدائرية التي تم ختمها في جسدها متجاورة مع الدبوس 1. يوضح الشكل 2 دائرة وميض ضوئي أساسية باستخدام الوضع المستقر لـ 555 ، مما يعني أن الناتج على دبوس 3 ينقلب ويصل بين موجب وسالب لفترة طويلة يتم تشغيل الطاقة. يتم تحديد وقت الدورة بواسطة مكثف واثنين من المقاومات. يتمتع المكثف بسعة تخزين كهربائية (ومن هنا اسمه) ، في حين تقلل المقاومات من تدفق الكهرباء. إذا وضعت المقاوم في تسلسل مع مكثف ، فإن المقاوم يبطئ أوقات الشحن والتفريغ للمكثف ، وبالتالي يقدم طريقة بسيطة لاستخدام الكهرباء لقياس الوقت.

عند إغلاق المفتاح S1 في الدائرة ، يتدفق التيار خلال R1 و R2 ويبدأ تدريجياً في شحن المكثف C1. يراقب IC1 (جهاز ضبط الوقت 555) هذه العملية. عندما تستحوذ C1 على ثلثي الجهد الإيجابي الذي يعمل على تشغيل الدائرة ، فإن جهاز 555 يعكس إنتاجه على الدبوس 3 من الموجب إلى السالب ويجبر C1 على تفريغ نفسها من خلال R2. عندما تقل الشحن على C1 من 2/3 إلى 1/3 ، تنعكس الرقاقة إلى حالتها الأصلية ، وتعيد ضبط إنتاجها من السالب إلى الموجب ، وتكرر الدورة.

باستخدام مكثف 0.1 microfarad (μF) لـ C1 ، ومقاوم 120 كيلو أوم (kΩ) من أجل R1 ، ومقاوم 1 ميغا أوم (MΩ) لـ R2 ، يومض المصباح حوالي 5 مرات في الثانية. (المكونات الأخرى في الدائرة ليس لها أي تأثير على التوقيت: R3 يحمي الصمام من التيار المفرط ، بينما يحمي C2 الموقت 555 من الضوضاء الإلكترونية العشوائية.)

هذه هي الطريقة التي ينبغي أن تبدو بها دائرة الصمام المتعري في الشكل 2 ، باستخدام المكونات الموضوعة في اللوح.

لنفترض أنك تستخدم مكثفًا بزاوية 1 درجة فهرنهايت بدلاً من مكثف بزاوية 0.1 درجة فهرنهايتية C1. الآن كل دورة تدوم 10 مرات. على العكس من ذلك ، إذا كنت تستخدم مكثف 0.01 درجة فهرنهايت ل C1 ، فإن الدورات هي 1/10 طالما. يمكنك أيضًا تغيير التوقيت عن طريق ضبط قيم المقاوم. تؤثر قيمة R1 + R2 على دورة "تشغيل" ، بينما تحدد R2 وحدها دورة "إيقاف التشغيل".

من خلال المقاومة العالية والمكثف الصغير ، فإن الدورة 555 سوف تدور بسرعة كبيرة بالفعل - بسرعة كافية لدرجة أن نبضاتها تصدر أصواتًا موسيقية عبر مكبر الصوت. ويبين الشكل 3 نسخة معدلة من الدائرة. تم استبدال مؤشر LED ومقاومته المتسلسلة بمقاوم مختلف ، مكثف C3 ، و L1 ، وهو مكبر صوت مصغر 1 راديو شاك. (ملاحظة: لا يمكنك قيادة مكبر صوت بالحجم الكامل مع مؤقت 555 إلا إذا قمت بإضافة مكبر للصوت.) تأكد من تحديث قيم R1 و R2 و C1 ، والتي تم تغييرها لجعل 555 تعمل بشكل أسرع. الآن عند توصيل الطاقة ، يجب أن تسمع طائرة بدون طيار منخفضة النبرة.

أضف ثانية 555 لتحريك الضوضاء في فاصل ثابت

لدينا ضجيج. الآن نحن بحاجة إلى تشغيله لفاصل زمني ثابت. يمكن القيام بذلك باستخدام 555 ثانية سلكية في وضع monostable ، مما يعني أنه يصدر نبضة واحدة فقط. الشكل 4 يوضح أنه يضاف إلى الدائرة. S2 هو زر ضغط ، على الرغم من أنه يمكنك الارتياح بمجرد لمس سلكين معًا. عندما يحدث هذا ، يصدر IC2 نبضة واحدة تدوم حوالي ثانية واحدة. هذا يضيء D2 ، LED ، لتوفير تأكيد مرئي. يمر النبض أيضًا عبر D1 ، وهو الصمام الثنائي للإشارة وينشط IC1 ، الذي يصدر صوتًا كما كان من قبل ، باستثناء أن C4 يطيله ويؤدي إلى تناقص التردد ، مما يخلق تأثيرًا يئن.

تأكد من عمل هذا الإصدار من الدائرة قبل المتابعة.

أضف 555 ثالثًا إلى وقت فترة الانتظار

لدينا ضجيج يمكن تشغيله لفاصل زمني ثابت ؛ الآن نحتاج إلى قياس فاصل زمني قبل حدوث الصوت. يمكن لجهاز ضبط الوقت 555 الثالث أن يفرض فترة الانتظار هذه ، إذا قمنا بضبطها بمقاومات عالية القيمة ومكثف أكبر.

في الشكل 5 ، يتم شحن C7 من خلال P1 ، مقياس الجهد (المقاوم المتغير). يمكنك "ضبط" P1 لضبط الفاصل الزمني للانتظار ، وزيادة قيمة C7 لجعل الفاصل الزمني أطول. في نهاية الفاصل الزمني ، يكون الإخراج في Pin 3 سالبًا. هذا يتصل مع دبوس الزناد من IC2 ويطلب منه أن ينبعث نبضه القصير ، والذي يخبر IC1 لجعل صوتها.

إصدار الحياة الحقيقية من الدائرة في الشكل 5. تقيس الشريحة العليا فاصل زمني (باستخدام مقاوم ثابت تم استبداله بمقياس الجهد P1). يومض مؤشر LED الأحمر في نفس الوقت الذي يتم فيه إنشاء صوت عبر مكبر صوت واحد (على يسار الشريحة).

لاحظ أنه تم نقل S2 بحيث يتحكم في IC3. عندما تستخدم الدائرة لفرض حد زمني أثناء اللعبة ، اضغط على S2 في بداية دور كل شخص.

لذلك لن تحدث الدائرة ضوضاء غير مهذبة إذا تحرك اللاعب خلال الوقت المسموح به ، تمت إضافة زر إلغاء إعادة ، S3. تضغط على هذا الزر عندما يقوم اللاعب بالتحرك. يخبرك "NC" بجانبه أنه زر ضغط مغلق عادة. لا تزال بحاجة إلى مفتاح الطاقة ، S1 ، لفصل مزود الطاقة عند عدم استخدام الأداة الذكية.

ماذا بعد؟

يمكنك استبدال المكونات الأخرى بدلاً من مقاومات التوقيت لجعل 555 يتصرف بطرق مثيرة للاهتمام. في الشكل 3 ، إذا كنت تستخدم thermistor أو مقاوم للضوء photoresistor بدلاً من R2 ، فيمكنك التحكم في تردد الصوت باستخدام الحرارة أو الضوء. يمكن للضوء المقاوم للضوء و 555 في الوضع الأحادي العمل بمثابة كاشف للحركة. ابحث في makezine.com عن "555" أو راجع Doctronics لمزيد من أفكار المشاريع.

لم يتخيل هانز كامينزيند أن توقيته سيصبح أداة عالمية. إنه يعتقد الآن أن التصميم الداخلي لجهاز 555 ليس أنيقًا بشكل خاص وكان من المفترض أن يكون قد تم تغييره منذ عقود. قد تكون الأناقة في التصميم أمرًا كبيرًا بالنسبة للمهندسين ، ولكن بالنسبة للمستخدمين النهائيين ، فعادة ما تكون الأداة أكثر أهمية. تتميز الطابعة 555 بأنها بسيطة ودقيقة وقوية ، وتتحمل مجموعة واسعة من مصادر الطاقة وقادرة على قيادة ليس فقط لمصابيح LED ومكبرات الصوت ولكن أيضًا المرحلات وحتى المحركات الصغيرة.

مقابل 25 سنتًا ، هذا أكثر من كافٍ.



قد تكون مهتمة

مقابلة مع RFAN مزاح

مقابلة مع RFAN مزاح


Microsoft Sharks Cove - مصيرها قبل شحنها؟

Microsoft Sharks Cove - مصيرها قبل شحنها؟


السيليكون يأتي إلى كيك ستارتر

السيليكون يأتي إلى كيك ستارتر


ODROID-W: أول مجلس تطوير متوافق مع Raspberry Pi

ODROID-W: أول مجلس تطوير متوافق مع Raspberry Pi