آموزش NE555؛ مدار تک‌ضرب و محاسبه زمان RC

خرید NE555 در ایران و خرید خارجی NE555P

برای نمونه بردبوردی یک آی‌سی هشت‌پایه DIP لازم است. مدل دقیق مرجع این مقاله NE555P ساخت Texas Instruments با پکیج PDIP-8 است؛ مدل SMD را به‌جای آن سفارش ندهید.

وضعیت بالا گزارش صفحه فروشنده است و تضمین موجودی، اصالت یا ارسال نیست. پیش از خرید، مارک روی بدنه، سازنده و پکیج را تطبیق دهید. قیمت ثابت نقل نشده است.

مونواستابل یعنی چه و با نوسان‌ساز چه فرقی دارد؟

یک خروجی را تصور کنید که معمولاً خاموش است. یک رویداد، آن را برای زمان مشخصی روشن می‌کند و سپس به حالت خاموش برمی‌گردد. این کاربرد «تک‌ضرب» یا مونواستابل است: برای نمایش یک رویداد، کشیده‌کردن یک پالس کوتاه یا ایجاد یک پنجره زمانی کاربرد دارد.

در حالت آستابل، خروجی خودبه‌خود تکرار می‌شود؛ در حالت تک‌ضرب این مقاله، بعد از پایان پالس باید تحریک تازه‌ای اعمال کنید. پس این مدار، مولد PWM قابل‌برنامه‌ریزی یا تایمر دقیق ساعت نیست. برای درک موج تکراری، آموزش تفاوت فرکانس و Duty Cycle را ببینید.

پایه‌های NE555P؛ قبل از سیم‌کشی جهت بدنه را ببینید

جدول زیر برای نمای بالای پکیج هشت‌پایه است. شیار یا علامت پایه اول را پیدا کنید؛ نگاه از زیر، ترتیب ظاهری را برعکس می‌کند. نام پایه‌های روی نماد شماتیک از جای فیزیکی آن‌ها مهم‌تر است. نقشه مرجع در دیتاشیت NE555، بخش Pin Configuration آمده است.

چگونه شارژ یک خازن به پالس تبدیل می‌شود؟

در حالت آماده، مسیر تخلیه داخلی خازن زمان‌ساز را نزدیک زمین نگه می‌دارد. با تحریک مناسب، خروجی فعال و مسیر تخلیه قطع می‌شود؛ مقاومت، خازن را آرام شارژ می‌کند. وقتی ولتاژ خازن به آستانه پایان می‌رسد، خروجی خاموش و خازن دوباره تخلیه می‌شود.

در مدل اسمی 555، آستانه شروع نزدیک یک‌سوم و آستانه پایان نزدیک دوسوم تغذیه است. در ۵ ولت، این‌ها تقریباً ۱٫۶۷ و ۳٫۳۳ ولت‌اند؛ اعداد اسمی‌اند، نه حد تضمینی تک‌تک قطعات. قرار نیست خازن تا ۵ ولت شارژ شود تا پالس تمام شود. برای معرفی سازوکار تک‌ضرب در خانواده 555، مرجع رسمی LM555، بخش Monostable Operation را نیز ببینید؛ مشخصات خرید و پایه‌های این نمونه با دیتاشیت NE555 تطبیق داده شده‌اند.

مدار آموزشی ۵ ولتی با زمان تقریبی ۱٫۱ ثانیه

قطعات نمونه: یک NE555P، مقاومت زمان‌ساز ۱۰۰ کیلواهم، خازن زمان‌ساز ۱۰ میکروفاراد با ولتاژ نامی حداقل ۱۰ ولت، مقاومت پول‌آپ ۱۰ کیلواهم، خازن سرامیکی ۱۰۰ نانوفاراد و خازن ۱۰ نانوفاراد. این‌ها یک انتخاب آموزشی‌اند؛ نوع و تلرانس خازن زمان‌ساز را هنگام تهیه ثبت کنید.

1. پایه ۸ و پایه ۴ را به ۵ ولت و پایه ۱ را به زمین مشترک وصل کنید.
2. پایه‌های ۶ و ۷ را به هم وصل کنید؛ این گره زمان‌ساز است. مقاومت ۱۰۰ کیلواهم از ۵ ولت به این گره و خازن ۱۰ میکروفاراد از گره به زمین می‌رود. در خازن الکترولیتی، سر مثبت به گره و سر منفی به زمین وصل شود.
3. پایه ۲ با مقاومت ۱۰ کیلواهم به ۵ ولت کشیده شود. یک منبع پالس سازگار، آن را برای حدود ۵ میلی‌ثانیه نزدیک صفر ببرد و سپس رها کند یا به ۵ ولت برگرداند. زمین منبع پالس مشترک باشد؛ پالس بعدی را دست‌کم ۳ ثانیه بعد اعمال کنید.
4. خازن ۱۰۰ نانوفاراد را نزدیک پایه‌های ۸ و ۱ و خازن ۱۰ نانوفاراد را بین پایه ۵ و زمین قرار دهید. مسیرهای تغذیه و برگشت کوتاه باشند.
5. پایه ۳ را ابتدا فقط با ابزار اندازه‌گیریِ امپدانس‌بالا ببینید؛ بار قدرت به آن متصل نکنید.

برای شروع، کل مدار را خاموش سیم‌کشی کنید و پیوستگی ریل‌های بردبورد را بررسی کنید. اتصال منبع و جهت خازن را قبل از روشن‌کردن ببینید. اسیلوسکوپ یا منطق‌کاو باید تحمل ولتاژ مدار را داشته باشد؛ ورودی ۳٫۳ ولتی را مستقیم به خروجی ۵ ولتی وصل نکنید.

محاسبه زمان و خطای قطعات؛ چرا ۱٫۱ ثانیه دقیق نیست؟

در تقریب ایدئال، ولتاژ خازنِ شروع‌شده از صفر چنین است: VC(t) = VCC × (1 − exp(−t/RC)). قرار دادن VC = 2VCC/3 نتیجه می‌دهد t = RC × ln(3) ≈ 1.1RC. مقاومت باید برحسب اهم و ظرفیت برحسب فاراد وارد شود؛ اشتباه میکروفاراد و نانوفاراد زمان را هزار برابر عوض می‌کند.

اگر فقط مقاومت ±۵٪ و خازن ±۲۰٪ را لحاظ کنیم، برای نمونه آخر حدود 1.1 × 0.95 × 0.80 = 0.836 s تا 1.1 × 1.05 × 1.20 = 1.386 s به دست می‌آید. این بازه تنها اثر فرض‌شده تلرانس R و C است؛ خطای آستانه، نشتی، دما و ولتاژ اولیه خازن را شامل نمی‌شود و بازه تضمینی مدار نیست.

در مدل ایدئال، آستانه پایان هم‌زمان با تغذیه تغییر می‌کند و VCC از رابطه زمان حذف می‌شود. نتیجه را به مدار واقعی با تغذیه نویزی تعمیم ندهید. برای زمان دقیق، ابتدا نوع خازن و دقت موردنیاز را مشخص کنید و سپس اندازه‌گیری، کالیبراسیون یا تایمر دیجیتال را در نظر بگیرید.

چه چیزهایی معمولاً مدار 555 را خراب می‌کنند؟

• تحریک طولانی: اتصال دائم TRIG به زمین مثل یک فرمان لحظه‌ای نیست. برای پایان طبیعی پالس، ورودی باید به‌موقع بالا برگردد؛ طبق دیتاشیت NE555، دست‌کم ۱۰ میکروثانیه پیش از پایان بازه. دکمه مکانیکی نیز جهش تماس دارد و به‌تنهایی یک پالس تمیز تضمین نمی‌کند.
• RESET شناور: در مدار ساده آن را به تغذیه وصل کنید؛ برای کنترل جداگانه، سطح منطقی معتبر لازم است.
• خازن اشتباه: قطب معکوس، نشتی زیاد یا ظرفیت واقعی متفاوت، نتیجه را از محاسبه دور می‌کند. افزایش بسیار زیاد R و C راه مطمئنی برای زمان‌گیری طولانی نیست.
• فرض خروجی ایدئال: خروجیِ بالا الزاماً برابر VCC نیست و با بار تغییر می‌کند. موتور و رله به مرحله درایور متناسب و حفاظت بار القایی نیاز دارند؛ عدد جریان روی صفحه اول دیتاشیت به‌تنهایی طراحی درایور را تأیید نمی‌کند.
• جایگزینی بدون بررسی: NE555 بایپولار را برای تغذیه ۳٫۳ ولت انتخاب نکنید؛ محدوده توصیه‌شده TI برای آن ۴٫۵ تا ۱۶ ولت است. مدل CMOS مثل TS555 شرایط متفاوتی دارد؛ دیتاشیت مستقل TS555 را بررسی کنید، نه فقط نام «555».

برای اتصال به میکروکنترلر، راهنمای تبدیل سطح ۳٫۳ و ۵ ولت و برای فرق حد مجاز و شرایط کاری، آموزش خواندن دیتاشیت ادامه مناسبی هستند.

چگونه نتیجه را مرحله‌ای بررسی کنیم؟

1. در حالت آماده، ۵ ولت تغذیه و سطح بالای RESET و TRIG را بررسی کنید.
2. ورودی TRIG، ولتاژ گره خازن و OUT را در یک چرخه ببینید. تنها اندازه‌گیری خروجی، علت خطا را روشن نمی‌کند.
3. با پالس کوتاه، شروع خروجی و شارژ خازن را بررسی کنید؛ پس از پایان، خازن باید دوباره تخلیه شود. برای تحریک بعدی زمان کافی بدهید.
4. زمان واقعی، R و C اندازه‌گیری‌شده، ولتاژ تغذیه و نوع قطعه را ثبت کنید. اختلاف با مقدار اسمی را پیش از تعویض آی‌سی با همین داده‌ها تحلیل کنید.

این مقاله تحلیل و محاسبه آموزشی است؛ آزمون فیزیکی این مدار توسط LCENJ انجام نشده است. کنترل‌های نرم‌افزاری این بسته فقط رابطه RC، تلرانس و کامل‌بودن محتوا را بررسی می‌کنند.

پرسش‌های رایج درباره NE555

منابع و روش تدوین

• TI NE555؛ دیتاشیت SLFS022K، مارس ۲۰۲۶: پایه‌ها، شرایط کاری، تحریک و مدار تک‌ضرب.
• TI LM555؛ مرجع آموزشی عملکرد تایمر؛ مشخصاتش جایگزین مشخصات NE555P نیست.
• ST TS555؛ نمونه مستقل CMOS برای مقایسه خانواده‌ها.

منابع و لینک خرید در ۱۵ اکتبر ۲۰۲۶ بررسی شدند. متن و شماتیک تألیفی با کمک ابزارهای هوش مصنوعی تدوین و با منابع رسمی کنترل شده‌اند. مثال‌ها محاسباتی‌اند و تأیید ساخت یا ایمنی محصول نهایی نیستند.