การใช้งานไอซี TIMER

การใช้งานไอซี TIMER

1. บทนำ

ไอซีTimerที่กล่าวถึงนี้คือไอซี 555 เป็นไอซีที่ประยุกต์ใช้งานซี่งไม่ต้องการความแม่นยำสูงมาก นักได้อย่างกว้างขวาง ในที่นี้จะกล่าวถึงการใช้งาน 3 ประเภท

2. การใช้เป็นตัวผลิตความถี่ (Astable Multivibrator)

ความถี่ที่ผลิตได้เป็นสัญญาณรูปสี่เหลี่ยม (Square Wave) ซึ่งมีวงจรพื้นฐานดังรูป 1

รูป 1 วงจรผลิตความถึ่พื้นฐาน ใช้ ไอซี 555

ถ้าให้

T 

= คาบเวลา

T1

= ช่วงเวลาที่เอาต์พุตเป็น "high"

T2

= ช่วงเวลาที่เอาต์พุตเป็น "low"

จะได้

T1

= 0.693 (R1+R2) C

T2

= 0.693 (R2) C

ความถี่ที่ได้

f

= 1/T

ถ้าให้

R1

= 7.5 k

R2

= 2.7 k ; C = 0.1 uF

T1

= 0.693 (7.5k + 2.7k) 0.1 uF

= 0.693 x 10.2 x 10³ x 0.1 x 10^-6

= 0.707 x 10^-3 sec = 0.707 msec

T2

= 0.693 * 2.7k * 0.1 uF

= 0.187 msec

และคาบเวลา

T

= T1 + T2 

= 0.707 msec + 0.187 msec    

= 0.894 msec  

สรุปวงจรที่ออกแบบแล้ว

จะเป็นดังนี้

R1 = 7.5 k ,R2 = 2.7 k ,C = 0.1 uF  

จะได้

T1

= 0.707 msec  

T2

= 0.187 msec

และ

T

= 0.894 msec

รูป 2 วงจรผลิตความถึ่ ที่ออกแบบแล้ว

3. การใช้ 555 เป็นโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร์

โมโนสเตเบิลเป็นวงจรที่เอาต์พุตเสถียรที่ระดับลอจิก "0" หรือ "1" เพียงสถานะเดียวเมื่อได้รับสัญญาณ กระตุ้นจะเปลี่ยนสถานะของเอาต์พุตไปเป็นสถานะที่ไม่เสถียรชั่วขณะนานเท่ากับ ช่วงเวลาที่กำหนดโดย RC วงจรพื้นฐานเป็น ดังรูป 3

รูป 3 ของโมโนสเตเบิลมัลติไว เบรเตอร์

ไอซี 555 โดยที่ ช่วงเวลา T สามารถจะกำหนดได้โดย T = 0.693 RC

4. การสร้างสัญญาณ Single Shot

โดยหลักการของการสร้างสัญญาณแบบ Single Shot คือวงจรโมโนสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร์นั่นเอง เพียงแต่สร้างสัญญาณ ครั้งเดียวแล้วหยุด การหาค่าคาบเวลาทำได้เช่นเดียวกับวงจรโมโนสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร์

รูป 4 วงจร Single Shot คาบเวลา T ของวงจรคือ T = 0.693 RC

การตรวจสภาพการทำงานของวงจรทำงาน ของวงจรนี้ คือ ทุกครั้งที่จ่ายไฟให้วงจร จะได้สัญญาณพัลส์ 1 ครั้ง นานเท่ากับคาบเวลา T

การนำวงจร Single Shot ไปใช้งาน

การนำ Single Shot ไปใช้งาน ในที่นี้จะยกตัวอย่าง 2 ตัวอย่างดังนี้

1. การสร้างสัญญาณ Clear

ระบบตอนเริ่มจ่ายไฟ (Power on Reset) ดัง แสดงในรูปที่ 5

รูป 5 วงจรพื้นฐานของ Single Shot

จากวงจรในรูปที่ 5 เมื่อจ่ายไฟฟ้าให้วงจร เอาต์พุตทั้งสองจะส่งสัญญาณ Reset และ สัญญาณ nReset ซึ่งมีความกว้างประมาณ 0.693 RC วินาทีออกไป

2. วงจรตั้งเวลา เปิด-ปิด อุปกรณ์ไฟฟ้า

รูป 6 แสดงการใช้วงจร single shot ประยุกต์เป็นวงจรปิดเปิด อุปกรณ์ไฟฟ้า 2200 MF หมายถึง 2200 uF

เมื่อกดสวิทช์ S1 จะเริ่มมีไฟเลี้ยงวงจร ไอซี 555 เริ่มส่ง highไป on ทรานซิสเตอร์ Q1 เพื่อให้รีเลย์ทำงาน คือหน้าสัมผัส S2 ต่อ ไฟ 220 โวลต์ แทน S1 จ่ายไฟให้เต้าเสียบเพื่อ จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่อหมดเวลา เอาต์พุตของ 555 จะเริ่มเป็น "0" ทำให้ Q1 off ปลดสวิทช์ S2 ตัดไฟทั้งวงจร หากจะหยุดกลางคันก่อนหมดเวลาก็กดสวิทช์ S3 ลัดวงจรขาเบส ของ Q1 ทำให้ Q1 off ได้เช่นเดียวกัน

การทดลองใช้ TIMER

ไอซี TIMEER ในที่นี้คือ ไอซี 555 สามารถนำมาใช้งานได้ เช่น

1) Astable Multivibrator
2) Monostable Multivibrator

1. การใช้งานเป็น Astable Multivibrator

มีหลักการดังนี้

รูป 7 วงจร Astable Multivibrator ใช้ 555

CRO

(Cathode Ray Oscilloscope) หมายถึง ออสซิลโลสโคป

T1

= คาบเวลาขณะ เอาต์พุต เป็น high = 0.693 (R1 + R2)C            

T2

= คาบเวลาขณะ เอาต์พุต เป็น low = 0.693 (R2)C               

T

= T1 + T2               

f

= 1/T

จากรูป ที่ 7 ให้ต่อวงจรและวัดคาบเวลาเทียบกับค่าที่คำนวณได้ บันทึกลงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1คาบเวลาที่วัด / คำนวณได้

ค่าเวลา T     

คำนวณได้

วัดได้

T1
T2
T

.......................................
.......................................
_________________

.........................................
........................................
_________________

ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้น อาจเนื่องมาจากเหตุผลใด ได้บ้าง

.................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................

จากวงจรรูปที่ 7 ให้ทดลองเปลี่ยนค่า C เป็น 220 uF จะได้

T1

= ................................................ วินาที

T2

= ................................................ วินาที

T

= ................................................. วินาที

ให้ต่อวงจร R และ LED ในรูปที่ 8 ต่อเข้ากับจุด X และ Y ใน รูป 7 จับเวลาการกระพริบของ LED 100 ครั้ง แล้ว หาค่าเฉลี่ยของคาบเวลา T   

รูป 8 วงจรตรวจจับระดับลอจิก ของเอาต์พุตจากไอซี 555

คาบเวลาที่วัดได้ = ...............................................................วินาที

2. การใช้งานเป็น Monostable Multivibrator

รูป 9 วงจรที่ใช้ทดลอง Monostable Multivibrator

      T ประมาณ 0.693 RC
คาบเวลา T = 0.693 RC = ..........................................................................................

ให้ใช้ออสซิลโลสโคปวัด v_trig และ v_out พร้อมทั้งบันทึกความสัมพันธ์ระหว่าง สัญญาณทั้งสองลงในรูปที่ 10

รูป 10

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ยอดคลื่นเทียบกับกราวด์ของ v_trig เป็น .....................................โวลต์
v_out วัดได้เป็น .......................................................โวลต์
คาบเวลาของ v_trig ..................................................msec
ช่วงเวลาของ เอาต์พุต ในการ trig แต่ ละครั้ง เป็น..................................msec
(จากการวัด) และจากการคำนวณจาก สมการได้ .................................................msec