کاربردهای اسیلاتور 555

کاربردهای اسیلاتور 555:
بیشینه خروجی برای چاه (Sink) یا منبع (Source) جریان بار از طریق پین شماره 3 آی سی 555 در حدود 200 میلی آمپر است.

این مقدار برای درایو کردن و سوئیچینگ آی سی های منطقی دیگر، LEDها و لامپ های کوچک به اندازه کافی بزرگ است.

برای درایو کردن بارهای با جریان بزرگ تر مانند موتورها و رله ها، لازم است تا از ترانزیستورهای دو قطبی (Bipolar Transistor) یا ترانزیستورهای MOSFET برای تقویت خروجی 555 استفاده کنیم.

اسیلاتور 555 را می توان در گستره وسیعی از مدارات مولد شکل موج مورد استفاده قرار داد. همچنین این آی سی در مداراتی که به جریان خروجی بسیار کوچکی نیاز دارند، مانند تجهیزات تست الکترونیکی، برای ایجاد گستره کاملی از فرکانس های تست خروجی کاربرد دارند.

اسیلاتور 555 قادر است که شکل موج های دقیق سینوسی، مربعی و پالسی را نیز تولید کند. این شکل موج ها در چراغ های چشمک زن با LED، دیمرها (Dimmers)، مدارات تولید نویز مانند مترونوم (Metronome)، ایجاد افکت بر روی صدا و امواج صوتی و حتی در اسباب بازی ها مورد استفاده قرار می گیرند.

می توان به سادگی با استفاده از اسیلاتور 555، مداری را ایجاد کرد که چند LED را خاموش و روشن کند. در تصویر زیر نمایی از یک مدار چراغ چشمک زن با استفاده از اسیلاتور 555 نشان داده شده است.

مترونوم:
همان طور که گفتیم، با استفاده از اسیلاتور 555 می توان نویزهای فرکانس بالایی را ایجاد کرد و از طریق بلندگو آن ها را پخش کرد. اما یکی از زیباترین و ساده ترین کاربردهای اسیلاتور 555 آستابل در پروژه های الکترونیکی، ساخت مترونوم است. نمایی از یک نوع مترونوم در تصویر زیر نشان داده شده است.

مترونوم ها وسایلی هستند که برای مشخص کردن زمان در بخش هایی از یک موسیقی از طریق تولید ضرب های منظم و تکراری مورد استفاده قرار می گیرند. یک مترونوم ساده را می توان با استفاده از اسیلاتور 555، به عنوان وسیله اصلی زمان بندی ایجاد کرد. با تنظیم فرکانس خروجی اسیلاتور، می توان سرعت (Tempo) یا ضرب در دقیقه را تنظیم کرد.

به عنوان مثال، Tempo برابر با 60 ضرب در دقیقه به این معنی است که در هر ثانیه یک ضرب تولید می شود. در اصطلاح الکترونیکی، این مقدار برابر با فرکانس 1 هرتز در نظر گرفته می شود.

بنابراین با استفاده از چند اصطلاح موسیقی، می توانیم به آسانی به جدولی برای فرکانس های مورد نیاز در مدار مترونوم دست یابیم. در تصویر زیر نمایی از یک جدول فرکانس مترونوم نشان داده شده است.

بازه فرکانس های خروجی مترونوم به آسانی و با معکوس تقسیم 60 ثانیه بر تعداد ضرب در دقیقه (Beats per Minute) به دست می آید. مثلا اگر تعداد ضرب برابر با 90bpm باشد، فرکانس با استفاده از
، برابر با 1٫5 هرتز به دست می آید. به همین طریق، 120bpm معادل فرکانس 2 هرتز خواهد بود.

حال با توجه به جدول فرکانسی به دست آمده، می توانیم مقادیر مقاومت های R1 و R2 و خازن زمان بندی C را با توجه به فرمول زیر به دست آوریم:

در مدار مترونوم الکترونیکی مد نظر ما، مقدار مقاومت زمان بندیR1 را می توان با بازنویسی معادله بالا محاسبه کرد:

فرض کنید مقدار مقاومتR2 برابر با 1 کیلو اهم و مقدار خازن C1 برابر با 10 میکرو فاراد باشد. همچنین مقدار مقاومت زمان بندیR1 در بازه فرکانسی مورد نظر ما، از 142٫3 کیلو اهم برای 60 ضرب در دقیقه تا 46٫1 کیلو اهم برای 180 ضرب در دقیقه تغییر می کند.

بنابراین باید از یک مقاومت متغیر یا پتانسیومتر با مقدار 150 کیلو اهم به عنوان مقاومتR1 استفاده کنیم. این مقدار پتانسیومتر برای تولید گستره کامل ضرب های مورد نیاز در مدار مترونوم کافی است.

بنابراین مدار نهایی برای تولید یک مترونوم الکترونیکی با استفاده از اسیلاتور 555، به صورت زیر خواهد بود.

این مدار مترونوم، فقط یک راه ساده برای استفاده از اسیلاتور 555 را نشان می دهد که می توان توسط آن یک سیگنال صوتی را ایجاد کرد. در این مدار از یک پتانسیومتر 150 کیلو اهمی برای کنترل بازه کامل ضرب یا پالس های خروجی استفاده می شود.

چون پتانسیومتر مقدار بزرگی دارد، در نتیجه می توان به سادگی آن را به نحوی کالیبره کرد که دقیقا مقدار درصد معادل یا متناظر با موقعیت پتانسیومتر را ایجاد کند. به عنوان مثال، 60 بیت بر دقیقه، معادل با 142٫3 کیلو اهم یا 95 درصد چرخش است.

به طریق مشابه، 120 ضرب در دقیقه معادل با 70٫1 کیلو اهم یا 47 درصد چرخش است. مقاومت ها یا تریمرهای اضافی نیز می توانند به صورت سری با پتانسیومتر قرار گیرند و مقادیر حدود بالا و پایین خروجی را در یک مقدار از پیش مشخص تنظیم کنند.

اما نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که برای محاسبه فرکانس پالس خروجی و دوره تناوب آن، باید تمام این مقاومت ها و تریمرها را به حساب آورد.

اگرچه مدار طراحی شده در بالا، بسیار ساده بوده و برای کاربردهای پروژه ای تولید صوت مورد استفاده قرار می گیرد، اما می توان از اسیلاتور 555 به عنوان یک مدار ایجاد نویز و یا تولید اصوات در موسیقی نیز استفاده کرد که این کار از طریق ساخت مولد شکل موج فرکانس متغیر یا نسبت نشانه به فضای متغیر انجام می گیرد.

تا این قسمت، فقط از یک اسیلاتور 555 برای تولید صوت استفاده کردیم. اما از طریق اتصال آبشاری دو یا تعداد بیشتری آی سی 555، می توان مدارات متنوعی را برای تولید گستره کاملی از افکت های صوتی و موسیقی ایجاد کرد. به عنوان مثال، مدار زیر یک مدار تولید صدای آژیر پلیسی را نشان می دهد.

مدار بالای صدای آژیر پلیسی را شبیه سازی می کند. آی سی شماره یک به عنوان مدار مولتی ویبراتور آستابل غیرمتقارن با فرکانس 2 هرتز متصل شده است و برای مدولاسیون فرکانس آی سی شماره دو از طریق مقاومت 10 کیلو اهمی مورد استفاده قرار می گیرد.

خروجی آی سی شماره دو به صورت متقارن بین 300 هرتز تا 660 هرتز نوسان می کند و برای تکمیل هر چرخه تناوب فقط 0٫5 ثانیه زمان لازم دارد.