555 Zamanlayıcı Hesaplama Aracı nedir?
555 zamanlayıcı, şimdiye kadar üretilmiş en popüler entegre devrelerden biridir; osilatörlerde, zamanlayıcılarda, darbe üreteçlerinde ve PWM devrelerinde sıkça kullanılır. Bu araç, çipin astable (serbest çalışan) modunu ele alır; bu modda çıkış sürekli olarak HIGH (yüksek) ve LOW (düşük) arasında gidip gelir. İki zamanlama direnci (R1, R2) ve bir zamanlama kondansatörü (C) girdiğinizde araç; salınım frekansını, periyodu, HIGH ve LOW sürelerini ve görev çevrimini hesaplar.
Nasıl kullanılır?
R1 ve R2 değerlerini ohm cinsinden girin (1 kΩ için 1000, 10 kΩ için 10000 yazın) ve kondansatör değerini mikrofarad (µF) olarak belirtin. Hesapla butonuna bastığınızda ortaya çıkan kare dalga frekansını görürsünüz. Sonucu kHz cinsinden istiyorsanız, Hz değerini 1000'e bölmeniz yeterlidir.
Formülün açıklaması
Astable modda kondansatör R1 + R2 üzerinden şarj olur, yalnızca R2 üzerinden deşarj olur. Bu da şu formülü verir:
$$f = \frac{1{,}44}{(R_1 + 2 \cdot R_2) \cdot C}$$
Çıkışın HIGH kaldığı süre \(t_H = 0{,}693 \cdot (R_1 + R_2) \cdot C\), LOW kaldığı süre ise \(t_L = 0{,}693 \cdot R_2 \cdot C\) şeklindedir. Görev çevrimi \(D = \frac{R_1 + R_2}{R_1 + 2 R_2}\) ile bulunur. R1 her zaman şarj yolunda bulunup deşarj yolunda yer almadığı için, standart 555 astable devresinde görev çevrimi her zaman %50'den büyüktür.
Örnek hesaplama
R1 = 1 kΩ (1000 Ω), R2 = 10 kΩ (10000 Ω) ve C = 1 µF (1×10⁻⁶ F) için: payda \((1000 + 20000) \cdot 1 \times 10^{-6} = 0{,}021\) olur. Buradan $$f = \frac{1{,}44}{0{,}021} \approx 68{,}57 \text{ Hz}$$ ve görev çevrimi \(\frac{11000}{21000} \approx 52{,}4\%\) olarak hesaplanır.
Sabitler ve Sabit Değerler
555 astabil denklemlerindeki sayısal sabitler, zamanlandırma kondansatörünün \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) ve \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\) karşılaştırıcı eşikleri arasında üstel yüklenme/boşalmasından doğrudan gelmektedir.
| Sembol / Değer | Anlamı | Kaynağı |
|---|---|---|
| 0.693 | \(t_H\) ve \(t_L\) için katsayı | \(\ln 2 \approx 0.6931\); kondansatör zaman sabitinin \(\ln 2\,RC\) aralığında her bir karşılaştırıcı eşiğini geçer |
| 1.44 | Frekans formülündeki pay | \(\dfrac{1}{\ln 2}\) yükleme + boşalmaya bölünmüş, yani \(\dfrac{1}{0.693(R_1+2R_2)C}\approx\dfrac{1.44}{(R_1+2R_2)C}\) |
| Ω (ohm) | R1, R2 için direnç birimi | Ham ohm değerleri girin (1 kΩ = 1000, 1 MΩ = 1 000 000) |
| F (farad) | Kapasitans birimi | Formül içinde kullanılan SI temel birimi |
| µF → F | Kondansatör giriş ölçeklemesi | \(1\ \mu F = 1\times10^{-6}\ F\); girilen µF değeri \(10^{-6}\) ile çarpılır |
| Hz | Frekans birimi | Saniye başına döngü; \(1\text{ kHz}=1000\text{ Hz}\) |
Sabit 1.44, basitçe \(\ln 2\) için ters işlemenin iki katıdır: \(0.693 \times 2 = 1.386\) ve \(1/1.386 \approx 0.721\) olduğundan, yaygın olarak yayınlanan kısayol \(f = 1.44/[(R_1+2R_2)C]\) standart veri sayfası yuvarlamasıdır.
Anahtar Terimler ve Değişkenler
- Astabil kip
- Sabit çıkış durumu olmayan serbest çalışan bir 555 konfigürasyonu — sürekli olarak yüksek ve düşük arasında salınarak harici tetikleme olmaksızın tekrarlanan bir kare dalga saati üretir.
- R1
- \(V_{CC}\) ile boşaltma/eşik düğümü arasında bağlı direnç. Kondansatör yüklenirken akım R1 ve R2'den akar, bu nedenle R1 yalnızca yüksek zamanı etkiler.
- R2
- Boşaltma pimi ile eşik/tetikleme düğümü arasındaki direnç. Kondansatör yalnızca R2 üzerinden boşalır, bu nedenle R2 hem yüksek hem de düşük zamanları etkiler.
- Zamanlandırma kondansatörü C
- \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) ve \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\) arasında yüklenip boşalan kondansatör. Değeri salınımın genel zaman ölçeğini belirler; burada mikrofarad (µF) cinsinden girilir.
- Frekans f
- Saniye başına kaç tam çıkış döngüsü gerçekleşir, hertz (Hz) cinsinden: \(f = 1.44/[(R_1+2R_2)C]\).
- Periyot T
- Bir tam döngünün süresi, \(T = 1/f = t_H + t_L\), saniye (veya ms/µs) cinsinden ölçülür.
- Görev döngüsü D
- Çıkışın yüksek olduğu her periyodun kesri, \(D = (R_1+R_2)/(R_1+2R_2)\). Standart iki direnç astabil için her zaman %50'yi aşar.
- Yüksek zaman \(t_H\)
- Çıkışın bir döngü sırasında yüksek kaldığı zaman: \(t_H = 0.693\,(R_1+R_2)\,C\).
- Düşük zaman \(t_L\)
- Çıkışın bir döngü sırasında düşük kaldığı zaman: \(t_L = 0.693\,R_2\,C\).
- Kare dalga
- Pin 3'te üretilen, yakın-\(V_{CC}\) ve yakın-toprak arasında alternan dikdörtgen çıkış dalgası. Mükemmel simetrik bir kare dalgada %50 görev döngüsü vardır, bu temel 555 astabil bir diyot numarası olmaksızın tam olarak ulaşamaz.
Sıkça Sorulan Sorular
Neden tam olarak %50 görev çevrimi elde edemiyorum? Klasik astable devre R1+R2 üzerinden şarj olurken yalnızca R2 üzerinden deşarj olur; bu nedenle görev çevrimi her zaman %50'yi aşar. Gerçek bir %50 için R2'ye paralel bir diyot ekleyebilir veya farklı bir devre topolojisi kullanabilirsiniz.
Hangi kondansatör birimini kullanmalıyım? Değeri mikrofarad (µF) cinsinden girin. Araç, hesaplama sırasında bunu farad'a dönüştürür.
Besleme gerilimi sonucu etkiler mi? Hayır. 555'in eşik değerleri besleme geriliminin oranları olarak belirlenir, dolayısıyla astable frekansı besleme geriliminden bağımsızdır.
