ไอซี 555 (IC Timer) ไอซีตั้งเวลา

ไอซีตั้งเวลา 555 (IC 555 Timer) เป็นไอซีที่นิยมและมีการใช้กันมากที่สุดตัวหนึ่ง เพราะใช้งานง่ายมาก โดยเริ่มมีการใช้งานกันตั้งแต่ปี 1971 และยังคงมีการใช้งานกันอยู่ทุกวันนี้ มีการผลิตมากกว่าหนึ่งพันล้านตัวในทุกๆปี ไอซีตัวเล็กๆตัวนี้ถูกใช้งานในแอปพลิเคชั่นที่หลากหลายทั้งในวงจรอนาลอกและ วงจรดิจิตอล ซึ่งใช้สำหรับความเที่ยงตรงในเรื่องของการกำหนดเวลาตั้งแต่ไมโครวินาทีไปจึง ถึงชั่วโมง

จากรูปจะแสดงตำแหน่งขาของไอซีตั้งเวลา 555 (IC 555 timer) โดยมีหน้าที่ดังนี้

• Trigger input: เมื่อคุณจ่ายแรงดันต่ำ (Low Voltage) ที่ขา 2 เป็นการสั่งให้วงจรภายในเริ่มทำงาน การกระตุ้นแบบนี้เรียกอีกอย่างว่า Active Low Trigger
• Output pin: สัญญาณรูปคลื่นเอาท์พุท จะออกที่ขา 3
• Reset: ถ้าคุณจ่ายแรงดันต่ำ (Low Voltage) ให้กับขา 4 จะเป็นการรีเซทระบบใหม่และเอาท์พุทที่ขา 3 จะเป็นสานะแรงดันต่ำ (บางวงจรจะไม่ใช้ฟังก์ชันรีเซท โดยขานี้จะจ่ายไฟป้อนไว้ตลอด)
• Control Voltage Input:ถ้าคุณต้องการหยุดวงจร ทริกเกอร์ภายใน (ซึ่งปกติแล้วเราจะไม่ทำ) ให้จ่ายไฟที่ขา 5 ไม่อย่างนั้นก็ต่อไฟลงกราวด์ผ่านตัวเก็บประจุ 0.01 µF
• Thershold input: เมื่อจ่ายแรงดันที่ขา 6 เท่ากับ 2/3 ของแหล่งจ่ายแรงดัน Vcc  สิ้นสุดรอบเวลา คุณต่อตัวต้านทานระหว่างขา 6 และแหล่งจ่ายไฟบวก ค่าของตัวตัวต้านทานจะทำให้ความยาวของของรูปคลื่นเปลี่ยนไป
• Discharge pin: ให้คุณต่อตัวเก็บประจุกับขา 7 เพื่อปรับเปลี่ยนเวลาสำหรับคายประจุ (Discharge Time)

นอกจาก IC 555 แล้วก็ยังมี IC 556 ซึ่งเป็นรุ่นที่ที่มี IC 555 สองตัว (14-pin DIP) และรุ่นอื่นๆอีกมากมายที่เป็นการรวมเอาไอซี 555 ไว้ด้วยกัน
ในการใช้งานตัว IC 555 นั้นใช้อุปกรณ์เพียงไม่กี่ตัว เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และ สวิตซ์ ซึ่งสามารถที่จะสร้างเอาท์พุทได้หลายรูปแบบ แต่วันนี้เราจะมาคุยวงจรที่นิยมใช้กันสำหรับตัว IC 555 กัน ก็คือ

1. วงจรอสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ (Astable Multivibrator)
2. วงจรโมโนสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ (Monostable Multivibrator)
3. วงจรไบสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ (Bistable Multivibrator)

ตำแหน่งขา IC 555

Astable Multivibrator (Oscillator)

ไอซี 555 สามารถที่จะทำหน้าที่เป็นอสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ (Astable Multivibrator) ซึ่งเหมือนกับเครื่องให้จังหวะ โดยการต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กับชิป ตามรูป โดยไอซี 555 จะสร้างสัญญาณพัลส์อย่างต่อเนื่องซึ่งจะสลับกันไประหว่างแรงดันต่ำ (0 โวลท์) กันแรงดันสูง (เท่ากับแหล่งจ่ายแรงดัน, Vs) การนำไอซี 555 ไปใช้งานเป็นวงจรอสเตเบิ้ล สามารถทำอะไรได้หลายๆอย่างเช่น
ไฟกระพริบ: สัญญาณพัลส์ที่ความถี่ต่ำๆ (<10 Hz) สามารถที่จะเปิด/ปิด LED ได้
เครื่องให้จังหวะอิเล็กทรอนิกส์:  สัญญาณพัลส์ที่ความถี่ต่ำ (<20 Hz) จ่ายให้กับลำโพงหรือ Piezoelectric สามารถที่จะทำให้เกิดเสียงเป็นจังหวะได้
เสียงเตือนภัย: โดยการตั้งค่าความถี่ไว้ที่ระดับเสียงที่มนุษย์ได้ยินคือ 20 Hz – 20 kHz แล้วต่อเข้ากับลำโพงเพื่อให้มีเสียงดัง
ความถึ่ (F, หน่วยเฮิร์ต) คือจำนวนการขึ้นลงของรูปคลื่นภายในหนึ่งวินาที โดยรูปคลื่นสี่เหลี่ยมสามารถกำหนดได้จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต่อภายนอก สามตัว ตามสมการดังนี้
F = 1.4 / [(R₁+2R₂)xC₁]
ถ้าคุณต้องการหาค่าช่วงเวลาที่รูปคลื่นใช้เวลาจากจุดสูงสุดไปสู่จุดต่ำสุดสามารถหาได้จาก T = 1/F โดยจะได้หน่วยเป็นวินาที
ดังนั้นถ้านำไปแทนในสูตรของไอซี 555 แล้วจะได้
T = 0.7 x (R₁+2R₂) x C₁

วงจร 555 อสเตเบิ้ล

คุณสามารถที่จะปรับแต่งวงจรได้เพื่อปรับความกว้างในช่วงแรงดันสูงของพัลส์แตกต่างจากช่วงแรงดันต่ำของพัลส์ สามารถหาค่าได้จากสูตร
Thigh = 0.7 x (R₁ + R₂) x C₁
Tlow = 0.7 x R₂ x C1
ถ้า R₂ มีค่ามากกว่าค่า R₁ มากๆๆ ความกว้างของสัญญาณพัลส์ทั้่งฝั่ง High และฝั่ง Low จะมีความกว้างเกือบเท่ากัน ถ้า R₂ = R₁ สัดส่วนความกว้างของฝั่ง High จะเป็นสองเท่าของผั่ง Low
คุณสามารถที่จะใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ โดยต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน R₁ หรือ R₂ และปรับค่าของตัวต้านทานเพื่อเปลี่ยนความกว้างของพัลส์

โมโนสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ (Monostable Multivibrator-One Shot)

ต่อวงจรไอซี 555 ตามรูปข้างล่างคุณจะได้วงจรโมโนสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ ซึ่งจะสร้างสัญญาณพัลส์แค่ลูกเดียวเมื่อมีสัญญาณมาทริก ถ้าไม่มีสัญญาณมาทริก เอาท์พุทของวงจรจะอยู่ในสถานะโลว์ (Low) ที่แรงดัน 0 โวล์ท เมื่อมีสัญญาณทริกเข้ามาที่ระหว่งขา 2 และกราวด์ สัญญาณพัลส์เอาท์พุทจะถูกสร้างมาเท่ากับแรงดันแหล่งจ่าย โดยที่ความกว้างของพัลส์ จะถูกกำหนดด้วย R₁ และ C₁ ตามสูตร
 T = 1.1 x R₁ x C₁

วงจร 555 โมโนสเตเบิ้ล

ไบสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ (Bistable Multivibrator – Filp-Flop)

ถ้าวงจร อเตเบิ้ล คือวงจรที่ผลิตสัญญาณขาออกตลอดเวลาไม่มีสถานะที่นิ่ง และวงจรโมโนสเตเบิ้ลมีแค่สัญญาณลูกเดียว และสถานะนิ่งที่ Low แล้วอะไรคือวงจรไบสเตเบิ้ล? วงจรไบสเตเบิ้ลคือวงจรที่สามารถมีสถานะนิ่งได้สองสถานะไม่ว่าจะเป็นฝั่ง High หรือฝั่ง Low
555 ไบสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ สามารถที่จะเปลี่ยนสถานะจาก High ไปเป็นสถานะ Low ได้และจะยังคงอยู่ที่สถานะนั้นตลอดจนกว่า จะมีการเปลี่ยนแปลงสัญญาณที่เข้ามาทริก ซึ่งเรารู้จักวงจรนี้ดีกันในชื่อฟลิปฟล็อป (Flip-Flop) ซึ่งคุณไม่จำเป็นต้องคำนวณหาค่าตัวต้านทานให้ยุ่งยาก เพราะค่าเวลาของพัลส์ที่ถูกสร้างขึ้นจะถูกควบคุมโดยทริกเกอร์สวิตซ์
เพราะว่าวงจรจะคงสถานะไม่ค่า Low ก็ค่า HIgh จนกระทั่งมีการทริก ซึ่งฟลิปฟล็อปสามารถที่จะใช้ในการเก็บข้อมูลบิท (บิท คือสถานะ 0 หรือ 1 ซึ่งก็คือสถานะแรงดัน Low หรือ High)

วงจร 555 ไบสเตเบิ้ล