โหมด astable Multivibrator ของไอซี 555จะเรียกว่าฟรีทำงานหรือโหมดตัวเองเรียกซึ่งแตกต่างจากโหมด Monostable Multivibrator ที่ไม่มีสถานะเสถียรใด ๆ แต่ก็มีสถานะเสถียรเสมือนสองสถานะ (สูงและต่ำ) ไม่จำเป็นต้องใช้ทริกเกอร์ภายนอกในโหมด Astableโดยจะเปลี่ยนสถานะทั้งสองโดยอัตโนมัติในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ ดังนั้นจึงสร้างรูปคลื่นสี่เหลี่ยม ระยะเวลาของเอาต์พุตสูงและต่ำนี้ถูกกำหนดโดยตัวต้านทานภายนอก (R1 และ R2) และตัวเก็บประจุ (C1) โหมด Astable ทำงานเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งเอาต์พุตจะสั่นที่ความถี่เฉพาะและสร้างพัลส์ในรูปคลื่นสี่เหลี่ยม
ด้วยการใช้ IC ตัวจับเวลา 555 เราสามารถสร้างระยะเวลาที่แม่นยำของเอาต์พุตสูงและต่ำได้ตั้งแต่ไมโครวินาทีไปจนถึงชั่วโมงนั่นคือเหตุผลที่ 555 เป็น IC ที่ได้รับความนิยมและหลากหลาย ก่อนที่จะทำตามด้านล่างนี้คุณควรรู้เกี่ยวกับ IC ตัวจับเวลา 555 และ PIN ของมันนี่คือคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับ PIN
พิน 1. กราวด์: พินนี้ควรเชื่อมต่อกับกราวด์
พิน 2. ทริกเกอร์:พินท ริกเกอร์ถูกลากจากอินพุตเชิงลบของตัวเปรียบเทียบสอง เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบด้านล่างเชื่อมต่อกับพิน SET ของฟลิปฟล็อป พัลส์ลบ (<Vcc / 3) บนพินนี้จะตั้งค่าฟลิปฟล็อปและเอาท์พุตสูง
ขา 3 เอาท์พุท: พินนี้ยังไม่มีฟังก์ชันพิเศษ นี่คือพินเอาต์พุตที่เชื่อมต่อโหลด สามารถใช้เป็นแหล่งหรืออ่างล้างจานและขับกระแสได้ไม่เกิน 200mA
พิน 4. รีเซ็ต: มีฟลิปฟล็อปในชิปจับเวลา รีเซ็ตพินเชื่อมต่อโดยตรงกับ MR (Master Reset) ของฟลิปฟล็อป นี่คือพินต่ำที่ใช้งานได้และปกติจะเชื่อมต่อกับ VCC เพื่อป้องกันการรีเซ็ตโดยไม่ได้ตั้งใจ
พิน 5. พินควบคุม: พินควบคุมเชื่อมต่อจากพินอินพุตเชิงลบของตัวเปรียบเทียบหนึ่ง ความกว้างของเอาต์พุตพัลส์สามารถควบคุมได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่พินนี้โดยไม่คำนึงถึงเครือข่าย RC โดยปกติพินนี้จะถูกดึงลงด้วยตัวเก็บประจุ (0.01uF) เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนเสียงที่ไม่ต้องการกับการทำงาน
Pin 6. THRESHOLD: แรงดันพินเกณฑ์กำหนดว่าเมื่อใดควรรีเซ็ตฟลิปฟล็อปในตัวจับเวลา พินเกณฑ์ถูกดึงมาจากอินพุตบวกของตัวเปรียบเทียบด้านบน หากพินควบคุมเปิดอยู่แรงดันไฟฟ้าเท่ากับหรือมากกว่า VCC * (2/3) จะรีเซ็ตฟลิปฟล็อป ดังนั้นผลลัพธ์จึงต่ำ
Pin 7. DISCHARGE: พินนี้ดึงมาจาก open collector ของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ (ซึ่งยึดพินดิสชาร์จ Q1) จึงเชื่อมต่อฐานกับ Qbar เมื่อใดก็ตามที่เอาท์พุตต่ำหรือฟลิปฟล็อปถูกรีเซ็ตพินดิสชาร์จจะถูกดึงลงกราวด์และคาปาซิเตอร์จะปล่อยประจุ
Pin 8. Power หรือ VCC: เชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าบวก (+ 3.6v ถึง + 15v)
การทำงานของโหมด Astable Multivibrator ของ 555 timer IC:
- เมื่อเปิดเครื่องครั้งแรกแรงดันไฟฟ้าของ Trigger Pin จะต่ำกว่า Vcc / 3 ซึ่งจะทำให้เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบที่ต่ำกว่าสูงและตั้งค่าฟลิปฟล็อปและเอาต์พุตของชิป 555 เป็น HIGH
- สิ่งนี้ทำให้ทรานซิสเตอร์ Q1 OFF เนื่องจาก Qbar, Q '= 0 ถูกนำไปใช้โดยตรงกับฐานของทรานซิสเตอร์ เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดอยู่ตัวเก็บประจุ C1 จะเริ่มชาร์จและเมื่อมันถูกชาร์จที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า Vcc / 3 เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบที่ต่ำกว่าจะกลายเป็น LOW (ตัวเปรียบเทียบด้านบนอยู่ที่ LOW ด้วย) และเอาต์พุต Flip flop จะยังคงเหมือนเดิม (เอาต์พุต 555 ยังคงสูง)
- ตอนนี้เมื่อการชาร์จตัวเก็บประจุได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 2 / 3Vcc แรงดันไฟฟ้าของปลายที่ไม่กลับด้าน (PIN 6 เกณฑ์) จะสูงกว่าปลายด้านกลับของตัวเปรียบเทียบ ทำให้เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบด้านบนสูงและรีเซ็ตฟลิปฟล็อปเอาต์พุตของชิป 555 จะกลายเป็น LOW
- ทันทีที่เอาต์พุต 555 ได้รับ LOW หมายถึง Q '= 1 จากนั้นทรานซิสเตอร์ Q1 จะเปิดและทำให้ตัวเก็บประจุ C1 สั้นลงที่กราวด์ ดังนั้นตัวเก็บประจุ C1 จึงเริ่มปล่อยลงสู่พื้นผ่าน Discharge PIN 7 และตัวต้านทาน R2
- เมื่อแรงดันของตัวเก็บประจุลดลงต่ำกว่า 2/3 Vcc เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบด้านบนจะกลายเป็น LOW ตอนนี้ SR Flip flop จะยังคงอยู่ในสถานะก่อนหน้าเนื่องจากตัวเปรียบเทียบทั้งสองเป็น LOW
- ในขณะที่คายประจุเมื่อแรงดันของตัวเก็บประจุลดลงต่ำกว่า Vcc / 3 สิ่งนี้จะทำให้เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบที่ต่ำกว่าสูง (ตัวเปรียบเทียบด้านบนยังคงอยู่ในระดับต่ำ) และตั้งค่าฟลิปฟล็อปอีกครั้งและเอาต์พุต 555 จะกลายเป็นสูง
- ทรานซิสเตอร์ Q1 จะปิดและตัวเก็บประจุ C1 เริ่มชาร์จอีกครั้ง
การชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุนี้จะดำเนินต่อไปและจะสร้างคลื่นเอาท์พุตการสั่นเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขึ้นมา ในขณะที่ตัวเก็บประจุกำลังรับประจุเอาท์พุท 555 จะสูงและในขณะที่ตัวเก็บประจุกำลังได้รับเอาต์พุตจะมีค่าต่ำ ดังนั้นจึงเรียกว่าโหมด Astableเนื่องจากไม่มีสถานะใดที่เสถียรและ 555 จะเปลี่ยนสถานะจากสูงเป็นต่ำและต่ำเป็นสูงโดยอัตโนมัติดังนั้นจึงเรียกว่า Multivibrator ที่ทำงานฟรี
ขณะนี้ระยะเวลาเอาต์พุตสูงและเอาต์พุตต่ำถูกกำหนดโดยตัวต้านทาน R1 & R2 และตัวเก็บประจุ C1 สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง:
เวลาสูง (วินาที) T1 = 0.693 * (R1 + R2) * C1
เวลาต่ำ (วินาที) T2 = 0.693 * R2 * C1
ช่วงเวลา T = เวลาสูง + เวลาต่ำ = 0.693 * (R1 + 2 * R2) * C1
Freqeuncy f = 1 / ช่วงเวลา = 1 / 0.693 * (R1 + 2 * R2) * C1 = 1.44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Duty Cycle:รอบการทำงานคืออัตราส่วนของเวลาที่เอาต์พุตสูงต่อเวลาทั้งหมด
รอบการทำงาน%: (เวลาสูง / เวลาทั้งหมด) * 100 = (T1 / T) * 100 = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2) * 100
คุณยังสามารถใช้ 555 Timer Astable Calculator เพื่อคำนวณค่าข้างต้น
นี่คือการสาธิตที่ใช้งานได้จริงของโหมด Astable ของ IC จับเวลา 555ซึ่งเราได้เชื่อมต่อ LED เข้ากับเอาต์พุตของ 555 IC ในวงจรมัลติไวเบรเตอร์ 555 astableนี้ LED จะเปิดและปิดโดยอัตโนมัติตามช่วงเวลาที่กำหนด สามารถคำนวณเวลาเปิด, เวลาปิด, ความถี่และอื่น ๆ ได้โดยใช้สูตรข้างต้น
รูปด้านบนแสดงแผนภาพวงจรมัลติไวเบรเตอร์ 555 ตัวจับเวลา Astable คุณสามารถค้นหาวงจรและแอพพลิเคชั่นมากมายโดยใช้โหมด astable ใน 555 วงจรจับเวลา