حاسبة مؤقت 555

كيف يقيس NE555 الزمن

لا يحتوي NE555 على ساعة داخلية، بل يقيس المدة التي يستغرقها المكثف في الشحن والتفريغ عبر المقاومات. يراقب مقارنان داخليان جهد المكثف ويقلبان حالة الخرج عند تجاوز _1/3 أو _2/3 من جهد التغذية. لهذا السبب لا يتأثر الترددُ بجهد التغذية (من 4.5 V إلى 15 V في النسخة الثنائية القطبية) وإنما بحاصل ضرب R في C فقط.

في النمط astable يشحن المكثف عبر R₁ + R₂ ويتفرّغ عبر R₂ وحدها، ومن هنا اختلاف الزمنين: T_H = 0.693 × (R₁ + R₂) × C و T_L = 0.693 × R₂ × C، والدور هو مجموعهما، والتردد f = 1.44 / ((R₁ + 2R₂) × C).

في النمط monostable تكفي مقاومة واحدة ومكثف واحد لتحديد عرض النبضة: T = 1.1 × R × C. تبدأ النبضة عند هبوط جهد الرجل 2 (TRIG) تحت _1/3 من V_CC، ثم يعود المنتج إلى حالة السكون تلقائيا. R تُدخل بالأوم و C بالفاراد، وهناك حيلة عملية: R بالكيلو أوم مضروبة في C بالميكروفاراد تعطي النتيجة بالميلي ثانية مباشرة.

مثال رقمي: وماض بتردد 1 Hz

المطلوب إشعال LED وإطفاؤها مرة في الثانية بزمنين متقاربين. نختار R₁ = 10 kΩ و R₂ = 68 kΩ و C = 10 µF.

1. R₁ + 2R₂ = 10000 + 136000 = 146000 Ω.
2. f = 1.44 / (146000 × 0.00001) = 1.44 / 1.46 ≈ 0.99 Hz، أي دور قدره 1.01 s تقريبا.
3. T_H = 0.693 × 78000 × 0.00001 ≈ 0.54 s (الـ LED مشتعلة) و T_L = 0.693 × 68000 × 0.00001 ≈ 0.47 s.
4. نسبة العمل D = (10 + 68) / 146 = 53.4 %.

ما يُشترى للتركيب: NE555 من الدوائر المتكاملة، مكثف كيميائي 10 µF ومكثف 10 nF لتهدئة الرجل 5 من المكثفات، مقاومتان بقدرة 1/4 W، ولوح تجارب للتجريب دون لحام. عند التغذية بـ 9 V تحتاج الـ LED الحمراء مقاومة تسلسلية قدرها (9 − 2) / 0.015 ≈ 470 Ω. وفي النمط monostable تعطي R = 100 kΩ مع C = 10 µF نبضة T = 1.1 × 100000 × 0.00001 = 1.1 s.

أخطاء شائعة عند التنفيذ

• خلط الوحدات. العلاقة تعمل بالأوم والفاراد: 10 µF تساوي 0.00001 F و 47 nF تساوي 0.000000047 F. الحاسبة أعلاه تقبل البادئات، أما الحساب اليدوي فلا يغفر الخطأ.
• نسبة عمل أقل من 50 % غير ممكنة. في الدارة astable التقليدية تبقى D أكبر من 50 % لأن الشحن يمر عبر R₁ + R₂. للنزول تحت ذلك تُوضع ديود على التفرع مع R₂ لفصل مسار الشحن عن مسار التفريغ.
• R₁ صغيرة جدا. يمر تيار التفريغ من الرجل 7، وتحت 1 kΩ تقريبا يصبح التيار كبيرا ويسخن المنتج. كما يُستحسن ألا يتجاوز مجموع R₁ + R₂ بضعة MΩ، لأن تيارات التسرب في المكثف تخرّب الحساب.
• تفاوت القيم. المكثف الكيميائي قد يبعد عن قيمته الاسمية بنسبة 20 % أو أكثر، فيختلف التردد المقيس عن المحسوب. للضبط الدقيق استبدل R₂ بعنصر من المقاومات المتغيرة.
• القيم المعيارية. نادرا ما يعطي الحساب قيمة متوفرة، فقرّب إلى السلسلة E12 أو E24 (10، 12، 15، 18، 22، 27، 33، 39، 47، 56، 68، 82) ثم أعد الحساب، واستعن بـحاسبة رموز ألوان المقاومات للتأكد من الحلقات.
• أرجل منسية. يجب وصل RESET (الرجل 4) بـ V_CC وإلا صار التذبذب غير مستقر، وفي النمط monostable يلزم أن تكون نبضة التشغيل أقصر من نبضة الخرج.