Con chip nhỏ nhất: Giới thiệu về Đồng hồ bấm giờ đa năng 555 - 💡 Fix My Ideas

Con chip nhỏ nhất: Giới thiệu về Đồng hồ bấm giờ đa năng 555

Con chip nhỏ nhất: Giới thiệu về Đồng hồ bấm giờ đa năng 555


Tác Giả: Ethan Holmes, 2019

Trở lại năm 1970, khi gần nửa tá cây giống của công ty đã bén rễ ở vùng đất màu mỡ của Thung lũng Silicon, một công ty có tên Signics đã mua một ý tưởng từ một kỹ sư tên là Hans Camenzind. Đó là một khái niệm đột phá, chỉ có 23 bóng bán dẫn và một loạt các điện trở có chức năng như một bộ đếm thời gian lập trình. Bộ đếm thời gian sẽ linh hoạt, ổn định và đơn giản, nhưng những ưu điểm này so với điểm bán hàng chính của nó. Sử dụng công nghệ mới nổi của các mạch tích hợp, Signics có thể tái tạo toàn bộ mọi thứ trên chip silicon.

Điều này đòi hỏi một số công việc. Camenzind đã dành nhiều tuần để sử dụng bàn soạn thảo và một con dao X-Acto được gắn đặc biệt để ghi chép mạch của mình vào một tấm nhựa lớn. Signics sau đó giảm hình ảnh này bằng hình ảnh, khắc nó vào các tấm wafer nhỏ và nhúng từng tấm wafer vào một hình chữ nhật bằng nhựa đen nửa inch với số sản phẩm được in trên đầu. Do đó, bộ đếm thời gian 555 đã ra đời.

Nó hóa ra là con chip thành công nhất trong lịch sử, trong cả số lượng đơn vị được bán (hàng chục tỷ và tính) và tuổi thọ của thiết kế (không thay đổi trong gần 40 năm). Chiếc 555 đã được sử dụng ở mọi nơi từ đồ chơi đến tàu vũ trụ. Nó có thể làm cho đèn nhấp nháy, kích hoạt hệ thống báo động, đặt khoảng trống giữa các tiếng bíp và tự tạo tiếng bíp. Hôm nay, bạn có thể mua một con chip trực tuyến với giá khoảng 25 xu.

Đối với dự án giới thiệu được mô tả dưới đây, bạn có thể sử dụng 555CN, Fairchild LM555CN hoặc KA555, Texas Cụ NE555P hoặc STMicroelectronics NE555N. Các thương hiệu làm cho không có sự khác biệt. Mỗi nhà sản xuất cung cấp một phiên bản bán dẫn oxit kim loại (CMOS) miễn phí, phiên bản kép và phiên bản gắn trên bề mặt ngoài chip kiểu cũ đứng trên tám chân kim loại cách nhau 1/10 .. Vì nhiều lý do, bạn nên sử dụng phiên bản kiểu cũ.

Đầu tiên tôi sẽ chỉ ra cách thức 555 có thể bật và tắt đèn flash LED. Sau đó, Illll điều chỉnh nó để tạo ra một giai điệu âm nhạc, và cuối cùng tôi kết hợp ba chuỗi 555 với nhau để tạo ra một tiện ích bạn có thể sử dụng để áp đặt giới hạn thời gian trong các trò chơi không phải video như cờ đam hoặc Scrabble. Khi kết thúc một khoảng thời gian định sẵn, bộ đếm thời gian sẽ phát ra âm thanh rên rỉ để nói với một đối thủ cạnh tranh chậm trễ rằng thời gian của anh ấy lên và đến lượt của anh ấy.

Thước đo trong nền được hiệu chỉnh trong mười sáu inch.

Biến một con chip 555 thành một công cụ tạo âm

Hình 1 cho thấy một con chip 555 nhìn từ phía trên, với các chân được xác định. Dấu tròn được đóng dấu trong thân của nó nằm liền kề với Pin 1. Hình 2 cho thấy một mạch nhấp nháy ánh sáng cơ bản sử dụng chế độ astable của 555, nghĩa là đầu ra trên Chân 3 lật qua lại giữa dương và âm miễn là nguồn được bật. Thời gian chu kỳ được xác định bởi một tụ điện và hai điện trở. Một tụ điện có khả năng lưu trữ điện (do đó tên của nó), trong khi điện trở làm giảm dòng điện. Nếu bạn đặt một điện trở theo thứ tự với một tụ điện, điện trở làm chậm thời gian sạc và xả của tụ điện, do đó cung cấp một cách đơn giản để sử dụng điện để đo thời gian.

Khi bạn đóng công tắc S1 trong mạch, dòng điện chạy qua R1 và R2 và dần dần bắt đầu sạc tụ C1. IC1 (bộ đếm thời gian 555) theo dõi quá trình này. Khi C1 có được 2/3 điện áp dương cung cấp năng lượng cho mạch, 555 sẽ đảo ngược đầu ra của nó trên Chân 3 từ dương sang âm và buộc C1 phải tự xả qua R2. Khi điện tích trên C1 giảm từ 2/3 xuống còn 1/3, chip sẽ quay trở lại trạng thái ban đầu, đặt lại đầu ra từ âm sang dương và lặp lại chu kỳ.

Sử dụng tụ điện 0,1 microfarad (μF) cho C1, điện trở 120 kilohm (kΩ) cho R1 và điện trở 1 megohm (MΩ) cho R2, đèn LED nhấp nháy khoảng 5 lần mỗi giây. (Các thành phần khác trong mạch không ảnh hưởng đến thời gian: R3 bảo vệ đèn LED khỏi dòng điện quá mức, trong khi C2 bảo vệ bộ định thời 555 khỏi nhiễu điện tử ngẫu nhiên.)

Đây là cách mà mạch LED-flasher trong Hình 2 sẽ trông như thế nào, sử dụng các bộ phận được cắm vào bảng mạch.

Giả sử bạn sử dụng tụ điện 1μF thay vì tụ 0,1μF như C1. Bây giờ mỗi chu kỳ kéo dài gấp 10 lần. Ngược lại, nếu bạn sử dụng tụ 0,01μF cho C1, thì các chu kỳ là 1/10. Bạn cũng có thể thay đổi thời gian bằng cách điều chỉnh các giá trị điện trở. Giá trị của R1 + R2 ảnh hưởng đến chu kỳ trên đường trên, trong khi riêng R2 thì xác định chu kỳ tắt của đường tắt.

Với điện trở cao và tụ điện nhỏ, 555 sẽ thực sự quay vòng rất nhanh - đủ nhanh để các xung của nó tạo ra tiếng ồn qua loa. Hình 3 cho thấy một phiên bản sửa đổi của mạch. Đèn LED và điện trở sê-ri của nó đã được thay thế bằng một điện trở khác, tụ điện C3 và L1, loa thu nhỏ RadioShack 1. (Lưu ý: Bạn không thể lái loa kích thước đầy đủ với bộ hẹn giờ 555 trừ khi bạn thêm bộ khuếch đại.) Đảm bảo bạn cập nhật các giá trị của R1, R2 và C1, đã được thay đổi để làm cho 555 chạy nhanh hơn. Bây giờ khi bạn kết nối sức mạnh, bạn sẽ nghe thấy một máy bay không người lái có âm vực thấp.

Thêm một giây thứ hai để kích hoạt công cụ tạo âm cho khoảng thời gian cố định

Chúng tôi có một công cụ tạo tiếng ồn; bây giờ chúng ta cần kích hoạt nó trong một khoảng thời gian cố định. Điều này có thể được thực hiện với một 555 thứ hai có dây ở chế độ đơn, có nghĩa là nó chỉ phát ra một xung. Hình 4 cho thấy nó được thêm vào mạch. S2 là một nút bấm, mặc dù bạn có thể ứng biến chỉ bằng cách chạm 2 dây với nhau. Khi điều này xảy ra, IC2 phát ra một xung duy nhất kéo dài khoảng 1 giây. Điều này chiếu sáng D2, một đèn LED, để cung cấp xác nhận trực quan. Xung cũng đi qua D1, một diode tín hiệu và kích hoạt IC1, tạo ra âm thanh như trước, ngoại trừ việc C4 kéo dài nó và làm cho tần số giảm dần, tạo ra hiệu ứng rên rỉ.

Hãy chắc chắn rằng phiên bản mạch này hoạt động trước khi bạn tiếp tục.

Thêm một thứ ba 555 để tính thời gian chờ

Chúng tôi có một công cụ tạo âm có thể được kích hoạt trong một khoảng thời gian cố định; bây giờ chúng ta cần đo một khoảng thời gian trước khi âm thanh xảy ra. Một bộ định thời 555 thứ ba có thể áp đặt thời gian chờ này, nếu chúng ta điều chỉnh nó bằng các điện trở có giá trị cao hơn và một tụ điện lớn hơn.

Trong hình 5, C7 được tích điện qua P1, một chiết áp (biến trở). Bạn có thể điều chỉnh tinh chỉnh góc độ P1 để điều chỉnh khoảng thời gian chờ và tăng giá trị của C7 để làm cho khoảng thời gian dài hơn nữa. Vào cuối khoảng thời gian, đầu ra trên Chân 3 sẽ âm. Điều này kết nối với chân kích hoạt của IC2 và bảo nó phát ra xung ngắn của nó, nó báo cho IC1 phát ra âm thanh của nó.

Phiên bản đời thực của thecircuit trong Hình 5. Chip trên cùng đo khoảng thời gian (sử dụng điện trở cố định đã được thay thế cho chiết áp P1). Đèn LED màu đỏ nhấp nháy cùng lúc với âm thanh được tạo ra qua loa 1 ((bên trái chip).

Lưu ý rằng S2 đã được di chuyển để nó kiểm soát IC3. Khi bạn sử dụng mạch để áp đặt giới hạn thời gian trong trò chơi, hãy nhấn S2 vào đầu mỗi lượt người.

Vì vậy, mạch won đã tạo ra tiếng ồn thô lỗ nếu người chơi di chuyển trong thời gian cho phép, nút hủy-đặt lại, S3, đã được thêm vào. Bạn nhấn nút này khi người chơi thực hiện di chuyển. Các NC NC bên cạnh nó cho bạn biết rằng đó là một nút bấm thường đóng. Bạn vẫn cần công tắc nguồn, S1, để ngắt kết nối nguồn điện khi không sử dụng tiện ích này.

Cái gì tiếp theo?

Bạn có thể thay thế các thành phần khác thay vì các điện trở thời gian để làm cho 555 hoạt động theo những cách thú vị. Trong Hình 3, nếu bạn sử dụng một nhiệt điện trở hoặc một quang điện trở thay vì R2, bạn có thể điều khiển tần số âm thanh bằng nhiệt hoặc ánh sáng. Một quang điện trở và 555 ở chế độ đơn ổn định có thể hoạt động như một máy dò chuyển động. Tìm kiếm makezine.com để tìm thấy 555 555 hoặc xem Doctronics để biết thêm các ý tưởng dự án.

Hans Camenzind không bao giờ tưởng tượng rằng bộ đếm thời gian của mình sẽ trở thành một tiện ích phổ quát như vậy. Bây giờ anh ấy nghĩ rằng thiết kế bên trong của chiếc 555 isn đặc biệt thanh lịch và đáng lẽ phải được trang điểm từ nhiều thập kỷ trước. Sự thanh lịch trong thiết kế có thể là một vấn đề lớn đối với các kỹ sư, nhưng đối với người dùng cuối, tiện ích thường quan trọng hơn. 555 đơn giản, chính xác và mạnh mẽ, chịu được nhiều nguồn cung cấp năng lượng và có thể lái không chỉ đèn LED và loa mà còn cả rơle và thậm chí cả động cơ nhỏ.

Với 25 xu, đó là quá đủ.



BạN Có Thể Quan Tâm

Lớp học thủ công với Jennifer Perkins

Lớp học thủ công với Jennifer Perkins


ArduPilot - Bộ điều khiển UAV tương thích với Arduino

ArduPilot - Bộ điều khiển UAV tương thích với Arduino


Robotify một chiếc xe điều khiển từ xa

Robotify một chiếc xe điều khiển từ xa


Chào mừng bạn đến với CES thay thế - "alt.CES" - mô-đun BUGLab

Chào mừng bạn đến với CES thay thế - "alt.CES" - mô-đun BUGLab