ใบความรู้หน่วยที่ 9 ไอซีตั้งเวลา 555 (555 Timer I.C)

บทท่ี 9 ไอซีตงั้ เวลา 555 (555 Timer I.C)9.1 บทนา ในปัจจุบันการเปิดหรือปิดไฟฟ้าตามถนน หรือประตูร้ัวหน้าบ้าน ได้รับการพัฒนาให้สามารถเปิดหรือปิดได้โดยอตั โนมัติ และวงจรควบคุมการเปิด-ปิดทใี่ ช้กนั อยู่ มมี ากมายหลากหลายวงจร แต่ในท่ีนี้จะนาเอาความรตู้ ่างๆ ท่ีได้เรียนมาต้ังแต่หน่วยก่อนหน้าน้ี มาประยุกต์เพ่ือใช้งานอย่างง่าย ๆ ตั้งแต่การใช้วงจรเรียงกระแสเป็นแหล่งจ่ายไฟตรงเพ่ือไบแอสให้แก่ทรานซิสเตอร์ ท้ังยังมีการนาอุปกรณ์พิเศษ คือตัวต้านทานไวแสง ( Lightdependent resistor ; LDR) มาใช้ในส่วนของวงจรควบคุม ซ่ึงมีข้อดีตรงที่สามารถปรับแต่งความเร็วในการทางาน อีกทั้งในวงจรควบคุมจะใช้ระบบควบคุมด้วยแรงดันไฟต่า (Low voltage control system) ที่มีข้อดีในดา้ นความปลอดภยั9.2 การทางานของวงจรเปดิ – ปดิ ไฟอัตโนมัติควบคุมด้วยแสง รูปที่ 9.1 วงจรเปดิ – ปดิ ไฟอัตโนมัตคิ วบคมุ ด้วยแสง การทางานของวงจรในรปู ท่ี 9.1 จะเห็นไดว้ า่ มกี ารใชห้ มอ้ แปลงไฟฟา้ เพื่อลดแรงดนั ไฟฟ้าให้ต่าลง แล้วตอ่ เข้ากับวงจรเรียงกระแสท่ีใชไ้ ดโอดต่อกันแบบบริดจ์ มีตัวเกบ็ ประจุ (C) ทาหนา้ ท่ีกรองสญั ญาณ (Filter) เพ่ือให้สญั ญาณแรงดนั ไฟตรงที่ไดม้ คี วามเรยี บเปน็ ไฟตรงทีส่ มบูรณ์ท่ีสดุ หลังจากนน้ั ก็จะนาค่าแรงดันไฟตรงท่ีได้ ตอ่ เขา้กบั ไอ.ซี. เรก็ กเู ลเตอร์ (I.C. Regulator) เพื่อทจ่ี ะให้ไอ.ซี ทาหนา้ ท่รี กั ษาระดับแรงดันไฟตรงทอ่ี อกทางดา้ นเอาต์พตุ ของไอ.ซี. ใหม้ คี า่ คงที่ ก่อนท่ีจะนามาตอ่ ให้กบั วงจรควบคมุ ท่ีใช้ LDR ควบคมุ การไบแอสของทรานซสิ เตอร์ พิจารณาในช่วงเวลากลางวันมีแสงสว่างมาตกกระทบที่ตัว LDR ขณะนี้ LDR จะมีความต้านทานต่ามากจนใกล้ศูนย์ (ประมาณ 100 โอห์ม) กระแสไฟฟ้าท่ีไหลมาจากตัวต้านทาน 4.7 k ผ่าน ท่ีมีขนาด 10 k และผ่าน LDR เป็นจานวนมากกว่าท่ีจะไหลผ่านเข้าทข่ี าเบสของทรานซสิ เตอร์ ดังนน้ั ที่เบสของทรานซิสเตอร์ Q1 จึงไม่มีกระแสไปไบแอสหรืออาจจะมีแต่ก็น้อยมากจนไม่สามารถไบแอสทรานซิสเตอร์ Q1 ให้นากระแสได้ เม่ือทรานซสิ เตอร์ Q1 ไม่นากระแส จงึ เป็นสาเหตุให้ไม่มีกระแสไปเลี้ยงขดลวดของรเี ลย์ (Coil relay) ขดลวดของรเี ลย์จึงไม่มีอานาจแม่เหล็กที่จะไปบังคับหน้าสัมผัส (Contact) ปกติเปิด (Normally open ; N.O.) ของรีเลย์ ให้ทาการต่อทางเดนิ กระแสไฟฟา้ ให้กับหลอดไฟฟา้ ดงั นัน้ หลอดไฟฟ้าจึงไมส่ วา่ ง คร้ันเม่ือถึงเวลาค่าลง ความเข้มของแสงสว่างลดน้อยลงเรื่อย ๆ ค่าความต้านทานของ LDR ก็จะเพิ่มข้ึนเรื่อย ๆ เช่นเดียวกัน กระแสท่ีไหลผ่าน LDR ก็จะลดลง แต่กระแสท่ีจะไหลไปไบแอสที่ขาเบสจะค่อย ๆ เพ่ิมข้ึนจนกระทัง่ ถึงชว่ งท่ีค่ากระแสเบสนนั้ สามารถไบแอสใหท้ รานซิสเตอร์ Q1 นากระแสได้กจ็ ะปรากฏมีกระแสไหลจาก

ขา C ผ่านขา E ผ่านขดลวดรีเลย์ครบวงจรทาให้ขดลวดของรีเลย์มีอานาจแม่เหล็กเกิดข้ึนและจะดึงหน้าสัมผัสเปลย่ี นจากเปิดวงจร (N.O) ใหก้ ลบั มาเปน็ การต่อวงจรแทน หลอดไฟจึงสว่าง จากวงจรในรปู ท่ี 9.1 ถา้ ใชห้ ม้อแปลงไฟฟ้า 220/12 V, 1A สามารถหาคา่ ตา่ งๆ ไดด้ งั นี้ Vdc ตาแหน่ง + ,  (คร่อมตวั เก็บประจ,ุ C) หาได้จาก Vdc = 1.414 Vrms = Vm = 1.414  12  17 V นั่นคือ แรงดนั ไฟฟ้าทข่ี าอนิ พตุ ของ ไอ.ซ.ี เร็กกเู ลเตอร์จะมคี า่ ประมาณ 17 V และออกทางเอาตพ์ ตุ 12 V I ตัวเกบ็ ประจุ (C) ทีใ่ ช้กรองสญั ญาณมีขนาดประมาณ = 20 Vdc(no-load) = 1 20 ×17 = 2.941  10 – 3 = 2,941 F เลือกใช้ C ประมาณ = 3,000 F 25 V (พิกดั แรงดันของ C ควรทนไดถ้ ึงคา่ แรงดนั สงู สุด) ตวั ต้านทานปรับค่าได (Variable resistor) ถูกต่อไว้ เพอื่ ใหเ้ ราปรับแตง่ หาตาแหนง่ การทางานท่ีเหมาะสมของวงจร เพื่อให้หลอดไฟฟ้าสว่างในเวลาท่ีอากาศใกล้มืดจริงๆ บางวงจรท่ีมีใช้ท่ัวไปจะไม่มีตัวปรับแต่ง เพียงแค่อากาศฟา้ ฝนมืดคร้มึ หลอดไฟก็อาจสว่างได้แล้วอย่างไรก็ตาม ไอ.ซ.ี เร็กกูเลเตอร์ เบอร์ 7812 อาจไม่จาเป็นต้องใช้ก็ได้ เพ่ือจะทาให้วงจรเกิดความประหยัด แต่จะต้องทาการคานวณหาขนาดพิกัดแรงดันท่ีเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าและตวั เกบ็ ประจทุ ่ีใช้กรองสญั ญาณขน้ึ มาใหม่ จากวงจรในรปู ที่ 9.1 ถ้าตดั ไอ.ซ.ี เรก็ กเู ลเตอร์ออกไป โดยใหก้ ารทางานต่างๆ ของวงจรยังคงเป็นเช่นเดิมดังน้ันขนาดของแรงดันไฟท่ีเอาต์พุตของหม้อแปลงท่ีต้องนามาใช้เปลี่ยนจากหม้อแปลงตัวเดิมสามารถคานวณหาไดด้ งั นี้ Vdc = 1.414 Vrms = Vm 12 V = 1.414 Vrms 12 V Vrms = 1.414 = 8.486 V  9V ดังนั้นขนาดแรงดันไฟเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าต้องเปล่ียนมาใช้ 9 โวลต์ ขนาดของแรงดันไฟตรงขณะไมไ่ ด้ตอ่ ภาระ (no-load) จงึ มขี นาดดังนี้ Vdc(no-load) = 1.414 Vrms = 1.414  9V = 12.725V I Vdc(no-load) ตวั เก็บประจุ (C) ที่ใชก้ รองสญั ญาณมขี นาดประมาณ = 20

= 20 1 ×12.726= 3.929  10 – 3= 3,929 Fเลอื กใช้ C ประมาณ = 4,000 F 25 V