Bilgi ve Uygulama

555 Sürevci İle Yükselen ve Düşen Kenar Saptaması

Yazar: İsmail Sahillioğlu
Tarih: 21.03.2020
Türkçe
Merhabalar! İnternette karşılaştığım bir soru üzerine gerçeklediğim bir devreyi paylaşmak istiyorum. Soru şöyleydi:
"Butona 1 sefer bastığımda ne kadar basılı olursa olsun ilk bastığım andan itibaren 1 saniye çıkış verecek. Ne zaman elimi çekersem tekrar 1 saniye çıkış verecek bir devre (mikrodenetleyici istenmiyor)..."

Mikrodenetleyicisiz bir devre yapıldığında koşullar çoğaldıkça tasarlanacak devre karmaşıklaşacaktır. Basitliği sağlamak adına bu yüzden soru içindeki isteğin birinden feragat etmek durumundayız. Bu da, "Ne zaman elimi çekersem tekrar 1 saniye çıkış verecek" isteğidir.

Peki neden bu istekten feragat edeceğiz?
Devrenin omurgası 555 tümdevresidir (tümdevre = entegre). 555'i hem yükselen hem de düşen kenarı saptamak için kullanacağız. 555 3 nolu ucundan çıkış verdiğinde bu çıkış süresi dolana dek 555'e başka bir eylem yaptıramıyoruz ki 1 saniyelik çıkış darbemiz sekteye uğramasın. Zaten istesek de, RC devresi dolum süresini (1sn) bitirmeden girişi değişse bile 555 çıkışta bir tepki vermeyecektir. Bu yüzden 555, -ne zaman- elimizi tuştan çekersek DEĞİL, -ilk çıkış darbesi bittikten sonra ne zaman- elimizi çekersek tepki verecektir. Dolayısıyla tasarım bu şekildedir.

Tasarladığım devre çizimi aşağıdadır.

Gördüğünüz gibi devre basit üç temel bölümden ve birkaç bileşenden (component) oluşuyor.
  1. Düşen kenar saptama bölümü
  2. Yükselen kenar saptama bölümü
  3. 1 saniyelik çıkış üreten monostable düzende kurulmuş 555 sürevci bölümü
Bu bölümlerin dışında kalanlardan 47k değerindeki R1 direnci girişte kararlı bir voltaj seviyesi sağlamak için, 10k değerindeki R5 direnci de 2 numaralı tetikleyici (trigger) girişindeki voltaj düzeyini transistörlerin iletimde olmadığı durumlarda 555'i tetiklemek için gereken voltaj düzeyinin (1/3 VCC) üzerinde tutmak içindir. Bu sayede 555'in tetikleyici girişinde oluşan kararsız voltaj değişimlerinden dolayı çıkış vermesinin önüne geçilmiş olunur.

Şimdi devrenin başlangıç durumunu ve üç temel bölümü kısa kısa betimleyelim...

SW1 tuşunun çıkışı ve C1 ve C2 kapasitörlerinin girişlerinin bağlı olduğu hata giriş hattı diyelim. Devreye ilk enerji verildiğinde* giriş hattında yaklaşık 11-12 volt seviyesinde bir voltaj olacaktır. Bu değer oldğunda Q2 bir NPN transistör olmasına rağmen iletime geçmez. Gelin bunun nedenini bölüm başlıklarında irdeleyelim.

*Devreye ilk enerji verildiğinde kendi kendine çıkış verebilir. Bu ilk anda voltaj yükselen voltajın yükselen kenar olarak algılanmasındandır.

1. Düşen Kenar Saptama Bölümü

Bu ağ üç bileşenden oluşuyor. En önemli işi yapan bileşen C1 kapasitörüdür. Kapasitörün boşken iletkenlik gösteren niteliğinden yararlanarak Q1 transistörü yaklaşık 50milisaniye bir süre boyunca iletime geçer. Bu süre kapasitörün değerine bağlı olarak değişir. Bu süre boyunca 555'in 2 numaralı ucu, tetiklenmesi için yeterli voltaj düzeyine düşer (1/3 VCC veya daha düşük).
555'in 2 numaralı ucu aynı zamanda tümdevrenin karşılaştırıcı olarak yapılandırılmış işlemsel yükselteç girişi olduğundan tipik olarak 0,5 mikroamperlik bir akım, tetiklenmesi için yeterlidir. Bu bilgi ışığında bu ucu sürmek için herhangi bir küçük sinyal transistörü kullanılabilir. Nitekim bu devrede -100 miliampere dek çıkış sürebilen BC557 PNP yapılı transistör kullanılmıştır. Bu transistörün iletime geçmesi** için ise gereken akım -0,02 miliamper dolayındadır.
Ağdaki R3 direnci Q1'in beyz ucunu kaynak voltajına çekmektedir. Q1 çıkışının kararlı olması için beyz ucu boşta kalmamalı bir direnç ile kaynak voltajına çekilmelidir. Böylece düşen kenar uygulanmadığı esnalarda kapasitör hiçbir sinyal üretmeyeceğinden beyz ucu 12 volta yakın bir seviyede transistörü kesimde tutar.
Sinyal değişimleri için aşağıdaki sinyal çizgesini inceleyiniz.

**Transistörün iletime geçmesi ayrı bir durum doyuma geçmesi ayrı bir durumdur. BC557'nin C - E uçlarında -10 miliamperlik  doyum durumuna geçmesi için beyz ucuna enaz -0,5mA, -0,075V uygulanmalıdır.  Daha fazla bilgi için transistörlerin veribetlerini (datasheet) inceleyebilirsiniz.


2. Yükselen Kenar Saptama Bölümü


Bu ağdaki mantık düşen kenar bölümünde uygulanan mantığın ayna mantığıdır. Saptanacak kenar yükselen olduğu için NPN yapılı BC547 kullanılmıştır. Bu ağ şöyle davranır:
C2 girişinde yükselen kenar hareketi olmadığı sürece Q1'in beyz ucu R4 üzerinden şase düzeyine çekilir. Böylece Q1 kesimdedir. C2 girişinde yükselen kenar oluştuğunda C2 çıkışında yaklaşık 50 milisaniyelik sivri bir diş biçiminde sinyal oluşur. Bu sinyalin düzeyi 0.5 voltun altına düşene dek Q1 iletimde kalır ve sonrasında kesime gider. Q1 iletime geçtiğinde 555'in tetikleyici (TR-Trigger) ucunu şaseye bağlar ve çıkış durumunu değiştirmesine yol açar. Bu durumu aşağıdaki sinyal çizgesinden görebilirsiniz.



Yeniden anımsatayım; C1 ve C2 değerlerini büyütürseniz transistörlerin iletimde kalma süreleri artacak, küçültürseniz azalacaktır. Burası önemli; eğer transistörlerin iletimde kalma süresi 25 nanosaniyeden daha az olursa, 555'in tetikleyici ucu bu tetikleme darbesini muhtemelen algılayamayacak ve devre çalışmayacaktır.

3. 555 Sürevci Bölümü

Bu devredeki amaç 555'i öğretmek değil elbette. Yalnız, devrenin yapım amacını ilgilendiren noktalar olması dolayısıyla yüzeysel olarak yapılandırma ve RC hesabını inceleyeceğiz.
Yapılandırma olarak sorudaki isteği karşılayan çalışma biçimi, "monostable" olarak bilinen R ve C ikilisinin belirleyeceği süre boyunca her tetiklemede bir atımlık çıkış veren yapılandırma gerçeklenmiştir. Çıkışın etkin olma süresini belirleyen değişkenleri T = 1,1RC formülünde kullanarak hesaplamayı yapalım.

 > İstenen süre = 1 saniye
 > Seçilen kapasitör = 10uF
 > Seçilen direnç = ?
 T = 1,1 * R * C
1 = 1,1 * R * 10-6
R = 1 / (1,1 * 10-6)
R = 1 / 0,000011
R = 90909,090909091
Seçeceğimiz direnç 90909,090909091 gibi tuhaf bir sayı olarak sonuçlandı. Fakat böyle değerde bir direnci nerede buluruz diye endişelenmeyin çünkü standart bir değer olan 91k değerine çok yakın bir değer. Fakat bunun sonucunda tam 1 saniye yerine 1,001 saniyelik bir çıkış darbesi elde edeceğiz. Dilerseniz sabit bir direnç bağlamak yerine 500k değerinde bir potansiyometre bağlayıp yaklaşık 5,5 saniyeye kadar çıkış süresi ayarlayabilirsiniz.
Seçilen direnci 91k olarak güncelleyelim:

 > Seçilen direnç = 91k
 > Gerçek süre = 1,001 saniye

Evet buraya kadar geldik ve devreyi kurduysak, devremiz çalışmaya hazır demektir. Aşağıda devrenin çalışmasını gösteren vidyo bağlantısını verdim. Ayrıca 555, BC557 ve BC547 bileşenlerinin veribetleri için bağlantıları da daha teknik ayrıntılara dalmak isteyenler için ekledim.
Bu devre ne işimize yarar diye düşünenler olabilir. Devre tek başına bir hobi devresi olmaktan öteye gitmez. Devreye gerçek bir işlev kazandırmak isterseniz sensörlü devrelerle veya voltaj değişimlerinin saptanması gereken devrelerle birleştirip gerçek bir amaca hizmet etmesini sağlayabilirsiniz. Nelerle birleştireceğiniz sizin hayal gücünüze kalmış.
Bitirmeden gerekli bir hatırlatma yapayım:
Eğer bu devrenin besleme voltajı değerini amacınıza uygun kullanmak için düşürmeyi ya da yükseltmeyi düşünürseniz Ohm yasası hesaplarını kullanarak R3, R4 ve R5 dirençlerini değiştiriniz.


Kullanılan kaynaklar:


Devrenin çalışan prototipini vidyodan inceleyebilirsiniz.
Not: YouTube sitesine yönlendirileceksiniz...

Etiketler: 555 timer zamanlayıcı

Yorumlarınız

Hiç yorum yapılmamış, ilk yorumu siz yapabilirsiniz.

Bir yorum ekleyin

İsim:
E-posta:
Yorumunuz:
Güvenlik Kodu:
 
Tüm alanları doldurmak zorunludur. Yorumunuz kontrol edilince yayınlanacaktır. E-posta adresi yayınlanmaz.
Konular