الدائرة المتكاملة NE555 هي واحدة من أشهر الدوائر المتكاملة في عالم الإلكترونيات، حيث تُستخدم بشكل واسع في تطبيقات متنوعة تتراوح من المؤقتات وأجهزة توليد النبضات إلى المذبذبات. تم تطويرها لأول مرة عام 1972 بواسطة المهندس هانز آر. كامينزكي، واستمرت في الإنتاج حتى يومنا هذا، حيث يُقدر أن أكثر من مليار وحدة قد بيعت حول العالم. تحتوي الدائرة على 25 ترانزستورًا، و15 مقاومة، و2 من الثنائيات داخل رقاقة واحدة. تُستخدم NE555 في تصميم مؤقتات دقيقة تتراوح بين ميكروثانية وحتى ساعات، ويمكن تعديل التردد في وضع المذبذب بين 0.001 هرتز و500 كيلوهرتز. بفضل مرونتها وسهولة برمجتها، أصبحت حجر الزاوية في العديد من التصميمات الإلكترونية مثل أجهزة قياس التردد، والمولدات الصوتية، ومؤقتات تأخير التشغيل. إضافة إلى ذلك، تعمل على نطاق واسع من الجهد يتراوح بين 4.5 و15 فولت، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في تطبيقات البطاريات ومنظومات الطاقة المختلفة. إن انتشارها الواسع وأدائها الموثوق يجعلها الخيار الأمثل لمختلف المشاريع التعليمية والتجارية.
تاريخ الدائرة المتكاملة NE555
ظهرت الدائرة المتكاملة NE555 لأول مرة عام 1972 من قبل شركة Signetics (التي أصبحت لاحقًا جزءًا من شركة Philips). صُممت الدائرة بهدف توفير مؤقت إلكتروني بسيط وقابل للتعديل، مما جعلها ذات شعبية كبيرة بين المهندسين والمصممين في فترة قصيرة. وقد نالت شهرة واسعة وسرعان ما أصبحت معيارًا في مجال المؤقتات وأجهزة توليد النبضات.
مكونات الدائرة NE555
تتكون الدائرة المتكاملة NE555 من عدة أجزاء رئيسية تعمل معًا لتحقيق وظائف المؤقت أو المذبذب. وتشمل هذه الأجزاء:
- مقارنات الجهد الكهربائي: يتضمن NE555 مقارنين للجهد يستخدمان لمقارنة جهد الدخل مع جهدين مرجعيين داخليين.
- دائرة الإطلاق (Trigger Circuit): وهي مسؤولة عن توليد إشارة الإطلاق عندما ينخفض الجهد في مدخل الإطلاق (Pin 2) تحت 1/3 من جهد الإمداد.
- قلب الدائرة (Flip-Flop): يعمل على تحويل الإشارة من الحالة العالية إلى الحالة المنخفضة أو العكس، وفقًا للإشارات الداخلة.
- الترانزستور المفرغ: يستخدم لتفريغ المكثف الخارجي عندما تكون الدائرة في وضع التشغيل المستقر.
- مقسم الجهد الداخلي: يقسم جهد الإمداد إلى ثلاث مستويات متساوية، والتي تُستخدم كقيم مرجعية للمقارنات.
أنماط التشغيل للدائرة NE555
يمكن أن تعمل الدائرة المتكاملة NE555 في ثلاثة أوضاع رئيسية، وهي:
- الوضع أحادي الاستقرار (Monostable Mode): في هذا الوضع، تُستخدم الدائرة كمؤقت يولد نبضة واحدة عند استقبال إشارة إطلاق. يتم تحديد مدة النبضة من خلال المقاومات والمكثفات المتصلة بالدائرة.
- الوضع المستقر (Astable Mode): يعمل NE555 كمذبذب يولد إشارة مربعة متكررة بشكل مستمر. يمكن التحكم في تردد الإشارة ومدة الدورة بواسطة مكونات خارجية.
- الوضع القابل للقفل (Bistable Mode): يُستخدم NE555 كمفتاح إلكتروني يمكن تحويله بين حالتين مختلفتين باستخدام إشارات الإدخال.
تطبيقات الدائرة NE555
تُستخدم الدائرة المتكاملة NE555 في العديد من التطبيقات، منها:
- تطبيقات المؤقت: تستخدم لإنشاء مؤقتات زمنية في الأجهزة المختلفة، مثل غسالات الملابس وأجهزة فتح الأبواب الأوتوماتيكية.
- مولدات النبضات: تُستخدم لتوليد إشارات نبضية تُستعمل في الاختبارات أو تحفيز الدوائر الإلكترونية الأخرى.
- أجهزة التحكم في الإضاءة: يمكن استخدامها للتحكم في شدة الإضاءة في مصابيح LED، حيث يتم تعديل التردد للإضاءة.
- أجهزة قياس التردد: يُستخدم NE555 لتوليد ترددات مرجعية في أجهزة القياس.
- تطبيقات الصوت: يمكن استخدامه لإنشاء مؤثرات صوتية في الأجهزة الإلكترونية البسيطة مثل الألعاب الإلكترونية.
كيفية حساب تردد الدائرة في الوضع المستقر
للحصول على تردد النبضات الناتجة من NE555 في الوضع المستقر، يمكن استخدام المعادلة التالية:
حيث:
R1 R2 هما المقاومات المتصلة بالدائرة.
C هو المكثف المتصل.
فوائد وعيوب استخدام NE555
الفوائد
- سهولة الاستخدام: يمكن تصميم الدوائر الإلكترونية التي تستخدم NE555 بسهولة، مما يجعلها مناسبة للمبتدئين في الإلكترونيات.
- متعددة الوظائف: يمكن استخدامها في تطبيقات عديدة، من المؤقتات إلى المذبذبات وأجهزة التحكم.
- تكلفة منخفضة: متاحة بأسعار معقولة مقارنة بالدوائر المتكاملة الأخرى.
العيوب
- دقة محدودة: لا توفر الدائرة دقة عالية في التطبيقات التي تتطلب مؤقتات زمنية دقيقة.
- استهلاك طاقة مرتفع نسبيًا: مقارنة بالدوائر الرقمية الحديثة، فإن NE555 تستهلك طاقة أكبر.
تُعد الدائرة المتكاملة NE555 واحدة من أكثر الدوائر المتكاملة شعبية في تاريخ الإلكترونيات، حيث تستمر في استخداماتها حتى اليوم بفضل مرونتها وسهولة استخدامها. سواء كنت مبتدئًا في الإلكترونيات أو محترفًا، فإن فهم كيفية عمل NE555 يمكن أن يساعدك في تصميم حلول إلكترونية فعالة.