555 टाइमर कैलकुलेटर क्या है?
555 टाइमर अब तक बने सबसे लोकप्रिय इंटीग्रेटेड सर्किट्स में से एक है, जिसका इस्तेमाल ऑसिलेटर, टाइमर, पल्स जनरेटर और PWM सर्किट में होता है। यह कैलकुलेटर इसके एस्टेबल (फ्री-रनिंग) मोड पर केंद्रित है, जिसमें यह चिप अपने आउटपुट को लगातार HIGH और LOW के बीच टॉगल करता रहता है। दो टाइमिंग रेसिस्टर (R1, R2) और एक टाइमिंग क␐पेसिटर (C) के मान देने पर यह आपको ऑसिलेशन फ्रीक्वेंसी, पीरियड, HIGH व LOW समय और ड्यूटी साइकिल बताता है।
इसका उपयोग कैसे करें
R1 और R2 को ओम (Ω) में दर्ज करें (1 kΩ के लिए 1000, 10 kΩ के लिए 10000 लिखें) और कैपेसिटर का मान माइक्रोफैराड (µF) में डालें। क␐लकुलेट दबाते ही आपको परिणामस्वरूप स्क्वायर-वेव की फ्रीक्वेंसी दिख जाएगी। अगर आपको फ्रीक्वेंसी kHz में चाहिए, तो बस Hz वाले परिणाम को 1000 से भाग दे दें।
फॉर्मूला समझें
एस्टेबल मोड में क␐पेसिटर R1 + R2 के ज़रिए चार्ज होता है और केवल R2 के ज़रिए डिस्चार्ज होता है। इससे मिलता है:
$$f = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2)\,C}$$
आउटपुट जितनी देर HIGH रहता है वह समय \(t_H = 0.693\cdot(R_1+R_2)\cdot C\) होता है और LOW रहने का समय \(t_L = 0.693\cdot R_2\cdot C\)। ड्यूटी साइकिल \(D = \frac{R_1+R_2}{R_1+2R_2}\) होती है। चूँकि R1 हमेशा चार्ज पाथ में रहता है पर डिस्चार्ज पाथ में नहीं, इसलिए मानक 555 एस्टेबल ड्यूटी साइकिल हमेशा 50% से अधिक होती है।
हल किया हुआ उदाहरण
मान लें R1 = 1 kΩ (1000 Ω), R2 = 10 kΩ (10000 Ω) और C = 1 µF (1×10⁻⁶ F): तब हर (denominator) होगा \((1000 + 20000)\cdot 1\times10^{-6} = 0.021\)। इसलिए \(f = \frac{1.44}{0.021} \approx 68.57\ \text{Hz}\), और ड्यूटी साइकिल \(\frac{11000}{21000} \approx 52.4\%\) रहेगी।
स्थिरांक और उपयोग किए गए निश्चित मान
555 astable समीकरणों में संख्यात्मक स्थिरांक सीधे टाइमिंग कैपेसिटर के घातीय चार्ज/डिसचार्ज से आते हैं जो \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) और \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\) कम्पेरेटर थ्रेसहोल्ड के बीच चार्ज और डिसचार्ज होता है।
| प्रतीक / मान | अर्थ | उत्पत्ति |
|---|---|---|
| 0.693 | \(t_H\) और \(t_L\) के लिए गुणांक | \(\ln 2 \approx 0.6931\); कैपेसिटर \(\ln 2\,RC\) के समय स्थिरांक अंतराल में एक कम्पेरेटर थ्रेसहोल्ड को पार करता है |
| 1.44 | आवृत्ति सूत्र में अंश | \(\dfrac{1}{\ln 2}\) चार्ज + डिसचार्ज में विभाजित, अर्थात \(\dfrac{1}{0.693(R_1+2R_2)C}\approx\dfrac{1.44}{(R_1+2R_2)C}\) |
| Ω (ओम) | R1, R2 के लिए प्रतिरोध इकाई | कच्चे ओम दर्ज करें (1 kΩ = 1000, 1 MΩ = 1 000 000) |
| F (फ़ैराड) | धारिता इकाई | सूत्र के अंदर उपयोग की गई SI आधार इकाई |
| µF → F | कैपेसिटर इनपुट स्केलिंग | \(1\ \mu F = 1\times10^{-6}\ F\); दर्ज किया गया µF मान \(10^{-6}\) से गुणा किया जाता है |
| Hz | आवृत्ति इकाई | प्रति सेकंड चक्र; \(1\text{ kHz}=1000\text{ Hz}\) |
स्थिरांक 1.44 केवल \(\ln 2\) के व्युत्क्रम-संचालन का दोगुना है: चूंकि \(0.693 \times 2 = 1.386\) और \(1/1.386 \approx 0.721\), सामान्यतः प्रकाशित शॉर्टकट \(f = 1.44/[(R_1+2R_2)C]\) मानक डेटाशीट राउंडिंग है।
मुख्य शर्तें और चर
- Astable मोड
- 555 का एक मुक्त-चल विन्यास जिसमें कोई स्थिर आउटपुट स्थिति नहीं है — यह उच्च और निम्न के बीच लगातार दोलन करता है, किसी बाहरी ट्रिगर के बिना एक दोहराए जाने वाली वर्ग-तरंग घड़ी उत्पन्न करता है।
- R1
- डिसचार्ज/थ्रेसहोल्ड नोड के बीच \(V_{CC}\) और के बीच जुड़ा हुआ प्रतिरोधक। करंट R1 और R2 के माध्यम से प्रवाहित होता है जबकि कैपेसिटर चार्ज होता है, इसलिए R1 केवल उच्च समय को प्रभावित करता है।
- R2
- डिसचार्ज पिन और थ्रेसहोल्ड/ट्रिगर नोड के बीच प्रतिरोधक। कैपेसिटर अकेले R2 के माध्यम से डिसचार्ज होता है, इसलिए R2 उच्च और निम्न दोनों समय को प्रभावित करता है।
- टाइमिंग कैपेसिटर C
- कैपेसिटर जो \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) और \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\) के बीच चार्ज और डिसचार्ज होता है। इसका मान दोलन के समय पैमाने को निर्धारित करता है; यहां माइक्रोफ़ैराड (µF) में दर्ज किया गया है।
- आवृत्ति f
- प्रति सेकंड कितने पूर्ण आउटपुट चक्र होते हैं, हर्ट्ज (Hz) में: \(f = 1.44/[(R_1+2R_2)C]\)।
- अवधि T
- एक पूर्ण चक्र की अवधि, \(T = 1/f = t_H + t_L\), सेकंड (या ms/µs) में मापी जाती है।
- ड्यूटी चक्र D
- प्रत्येक अवधि का अंश जब आउटपुट उच्च होता है, \(D = (R_1+R_2)/(R_1+2R_2)\)। मानक दो-प्रतिरोधक astable के लिए यह हमेशा 50% से अधिक होता है।
- उच्च समय \(t_H\)
- समय जब आउटपुट एक चक्र के दौरान उच्च रहता है: \(t_H = 0.693\,(R_1+R_2)\,C\)।
- निम्न समय \(t_L\)
- समय जब आउटपुट एक चक्र के दौरान निम्न रहता है: \(t_L = 0.693\,R_2\,C\)।
- वर्ग तरंग
- पिन 3 पर निर्मित आयताकार आउटपुट तरंग, \(V_{CC}\) के निकट और ग्राउंड के निकट के बीच वैकल्पिक। एक बिल्कुल सममित वर्ग तरंग में 50% ड्यूटी चक्र होता है, जिसे मूल 555 astable बिना डायोड ट्रिक के लगभग नहीं पहुंच सकता।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
मुझे ठीक 50% ड्यूटी साइकिल क्यों नहीं मिल पाती? क्लासिक एस्टेबल सर्किट R1+R2 से चार्ज होता है पर R2 से डिस्चार्ज होता है, इसलिए ड्यूटी हमेशा 50% से ज़्यादा रहती है। सटीक 50% पाने के लिए R2 के साथ एक डायोड जोड़ें या अलग टोपोलॉजी इस्तेमाल करें।
क␐पेसिटर का कौन-सा यूनिट इस्तेमाल करूँ? मान को माइक्रोफैराड (µF) में दर्ज करें। क␐लकुलेटर इसे अंदर ही फैराड में बदल लेता है।
क्या सप्लाई वोल्टेज से फर्क पड़ता है? नहीं। 555 के थ्रेशोल्ड सप्लाई के अनुपात (fractions) के रूप में तय होते हैं, इसलिए एस्टेबल फ्रीक्वेंसी सप्लाई वोल्टेज पर निर्भर नहीं करती।
