Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

The Little Chip Terbesar: Pengenalan kepada Pemasa 555 serbaguna

Kembali pada tahun 1970, apabila hampir separuh sedozen anak benih korporat telah berakar di tanah lembap Lembah Silikon, sebuah syarikat bernama Signetics membeli idea daripada jurutera bernama Hans Camenzind. Ia bukan konsep terobosan, hanya 23 transistor dan sekumpulan perintang yang berfungsi sebagai pemasa yang dapat diprogramkan. Pemasa akan menjadi serba boleh, stabil, dan mudah, tetapi kebaikan-kebaikan ini membesar berbanding dengan titik jualan utamanya. Dengan menggunakan teknologi litar bersepadu yang baru muncul, Signetics dapat menghasilkan semula keseluruhannya pada cip silikon.

Ini melibatkan beberapa hasil. Camenzind membelanjakan beberapa minggu menggunakan meja penggubalan dan pisau X-Acto yang dipasang secara khusus untuk menuliskan litarnya ke dalam lembaran plastik yang besar. Signetics kemudian mengurangkan gambar ini secara fotografik, mengukir ke dalam wafer kecil, dan memasukkan setiap wafer dalam segi empat segi setengah plastik hitam dengan nombor produk yang dicetak di atas. Oleh itu, pemasa 555 dilahirkan.

Ia ternyata menjadi cip paling berjaya dalam sejarah, di kedua-dua bilangan unit yang dijual (berpuluh-puluh bilion, dan mengira) dan panjang umur reka bentuknya (tidak berubah dalam hampir 40 tahun). 555 telah digunakan di mana-mana dari mainan ke kapal angkasa. Ia boleh membuat lampu kilat, mengaktifkan sistem penggera, letakkan ruang antara bip, dan buat bip itu sendiri. Hari ini, anda boleh membeli cip tunggal dalam talian untuk kira-kira 25 sen.

Untuk projek pengenalan yang diterangkan di bawah, anda boleh menggunakan 555CN, Fairchild LM555CN atau KA555, Texas Instruments NE555P, atau STMicroelectronics NE555N. Jenama tidak ada perbezaan. Setiap pengilang menawarkan versi Semikonduktor Bersama Metal-Oxide (CMOS), versi dwi, ​​dan versi permukaan gunung selain daripada cip gaya lama yang berada di lapan kaki logam jarak 1/10 ". Untuk pelbagai sebab, anda harus menggunakan versi lama.

Pertama saya akan menunjukkan bagaimana 555 boleh membuat flash LED di dalam dan di luar. Kemudian saya akan menyesuaikannya untuk menghasilkan nada muzik, dan akhirnya saya akan mengikat tiga 555 bersama-sama untuk membuat alat yang boleh anda gunakan untuk mengenakan had masa dalam permainan bukan video seperti dam atau Scrabble. Pada hujung selang masa pratetap, pemasa akan membuat bunyi berdengung untuk memberitahu pesaing yang lemah bahawa masa dan masa gilirannya berakhir.

Penguasa di latar belakang dikalibrasi dalam enam belas inci.

Hidupkan 555 Chip menjadi Noisemaker

Rajah 1 menunjukkan satu cip 555 yang dilihat dari atas, dengan pinnya dikenalpasti. Tanda bulat yang dicelupkan ke dalam tubuhnya bersebelahan dengan Pin 1. Rajah 2 menunjukkan litar cahaya berkelip asas dengan menggunakan mod astable 555, yang bermaksud bahawa keluaran pada Pin 3 melayang ke belakang antara positif dan negatif selama kuasa dihidupkan. Masa kitaran ditentukan oleh kapasitor dan dua perintang. Kapasitor mempunyai kapasiti storan elektrik (oleh itu namanya), manakala perintang mengurangkan aliran elektrik. Jika anda meletakkan resistor mengikut urutan dengan kapasitor, perintang melambatkan caj dan masa pelepasan kapasitor, dengan itu menawarkan cara mudah untuk menggunakan elektrik untuk mengukur masa.

Apabila anda menutup suis S1 dalam litar, arus mengalir melalui R1 dan R2 dan secara beransur-ansur mula mengecas kapasitor C1. IC1 (pemasa 555) memantau proses ini. Apabila C1 memperoleh 2/3 voltan positif yang memancarkan litar, 555 membalikkan outputnya pada Pin 3 dari positif ke negatif dan memaksa C1 untuk melepaskan dirinya melalui R2. Apabila caj di C1 berkurangan dari 2/3 hingga 1/3, cip itu kembali ke keadaan asalnya, mengembalikan semula outputnya dari negatif ke positif, dan mengulangi kitaran.

Menggunakan kapasitor 0,1 mikrofarad (μF) untuk C1, perintang 120 kilohm (kΩ) untuk R1, dan perintang 1 megohm (MΩ) untuk R2, LED berkedip kira-kira 5 kali setiap saat. (Komponen lain dalam litar tidak mempunyai kesan pada masa: R3 melindungi LED daripada arus yang berlebihan, sementara C2 melindungi pemasa 555 dari bunyi elektronik rawak.)

Ini adalah bagaimana litar LED-flasher dalam Rajah 2 perlu dilihat, menggunakan komponen yang dipasang ke dalam papan roti.

Katakan anda menggunakan kapasitor 1μF dan bukannya kapasitor 0.1μF sebagai C1. Sekarang setiap kitaran berlangsung selama 10 kali. Sebaliknya, jika anda menggunakan kapasitor 0.01μF untuk C1, kitarannya adalah 1/10 lama. Anda juga boleh mengubah masa dengan menyesuaikan nilai resistor. Nilai R1 + R2 mempengaruhi kitaran "pada", manakala R2 sahaja menentukan kitaran "off".

Dengan rintangan yang tinggi dan kapasitor kecil, 555 akan bersaing dengan sangat cepat - mudah cukup cepat untuk denyutannya untuk membuat bunyi muzik melalui pembesar suara. Rajah 3 menunjukkan versi litar yang diubahsuai. LED dan perintangnya telah digantikan dengan perintang yang berbeza, kapasitor C3, dan L1, 1 "RadioShack pembesar suara kecil. (Nota: Anda tidak boleh memacu pembesar suara bersaiz penuh dengan pemasa 555 melainkan anda menambah penguat.) Pastikan anda mengemas kini nilai R1, R2, dan C1, yang telah ditukar untuk membuat 555 berjalan dengan lebih cepat. Sekarang apabila anda menyambungkan kuasa, anda perlu mendengar drone yang rendah.

Tambah Kedua 555 untuk Memaksa Noisemaker untuk Selang Tetap

Kami ada pemeriksa; sekarang kita perlu mencetuskannya untuk selang masa yang tetap. Ini boleh dilakukan dengan 555 kedua berwayar dalam mod monostable, bermakna ia hanya memancarkan satu nadi. Rajah 4 menunjukkan ia ditambah ke litar. S2 adalah butang tekan, walaupun anda boleh membuat persediaan dengan menyentuh 2 wayar bersama-sama. Apabila ini berlaku, IC2 memancarkan denyut tunggal selama 1 saat. Ini menerangkan D2, LED, untuk memberikan pengesahan visual. Denyut ini juga melalui D1, sebuah diod isyarat, dan mengaktifkan IC1, yang menjadikan bunyi seperti sebelumnya, kecuali C4 memanjangkannya dan menyebabkannya berkurang secara berkala, mewujudkan kesan mengerang.

Pastikan versi litar ini berfungsi sebelum anda meneruskan.

Tambah Ketiga 555 ke Masa Tempoh Tunggu

Kami mempunyai pemeriksa yang tidak boleh dicetuskan untuk selang yang tetap; kini kita perlu mengukur selang masa sebelum bunyi berlaku. Pemasa ketiga 555 boleh mengenakan tempoh tunggu ini, jika kita menyesuaikannya dengan perintang nilai tinggi dan kapasitor yang lebih besar.

Dalam Rajah 5, C7 dikenakan melalui P1, sebuah potensiometer (perintang berubah). Anda boleh "tune" P1 untuk melaraskan selang tunggu, dan meningkatkan nilai C7 untuk membuat selang waktu lebih lama. Pada akhir selang, output pada Pin 3 menjadi negatif. Ini menghubungkan dengan pin pencetus IC2 dan memberitahu ia untuk memancarkan nadi ringkasnya, yang memberitahu IC1 untuk membuat bunyi.

Versi real-life of thecircuit dalam Rajah 5. Cip teratas mengukur selang waktu (menggunakan perintang tetap yang telah digantikan untuk potensiometer P1). LED merah berkelip pada masa yang sama bahawa bunyi dijana melalui 1 "loudspeaker (ke kiri cip).

Perhatikan bahawa S2 telah dipindahkan supaya ia mengawal IC3. Apabila anda menggunakan litar untuk mengenakan had masa semasa permainan, tekan S2 pada permulaan giliran setiap orang.

Oleh itu litar tidak akan membuat bunyi bising jika pemain bergerak dalam masa yang dibenarkan, butang reset-reset, S3, telah ditambah. Anda memukul butang ini apabila seorang pemain bergerak. The "NC" di sebelahnya memberitahu anda bahawa ia adalah butang soket yang tertutup. Anda masih memerlukan suis kuasa, S1, untuk memutuskan bekalan kuasa anda apabila alat itu tidak digunakan.

Apa yang akan datang?

Anda boleh menggantikan komponen lain dan bukannya perintang masa untuk membuat 555 berkelakuan dengan cara yang menarik. Dalam Rajah 3, jika anda menggunakan termistor atau fotoresistor dan bukannya R2, anda boleh mengawal kekerapan audio dengan haba atau cahaya. Fotoresistor dan 555 dalam mod monostable boleh berfungsi sebagai pengesan gerakan. Cari makezine.com untuk "555" atau semak Dokter untuk lebih banyak idea projek.

Hans Camenzind tidak pernah membayangkan bahawa pemasa beliau akan menjadi utiliti sejagat. Dia kini berfikir bahawa reka bentuk dalaman 555 tidak begitu elegan dan sepatutnya diberikan dekad pembaharuan beberapa dekad lalu. Elegance in design boleh menjadi masalah besar bagi jurutera, tetapi bagi pengguna akhir, utiliti biasanya lebih penting. 555 adalah mudah, tepat, dan teguh, menangguhkan pelbagai bekalan kuasa dan dapat memacu bukan sahaja LED dan pembesar suara tetapi juga relay dan juga motor kecil.

Untuk 25 sen, itu lebih daripada cukup.

Kongsi

Meninggalkan Komen