555 zamanlayıcı entegre devresi (IC), 1971 yılında Hans Camenzind tarafından tasarlanmış ve Signetics Corporation tarafından SE555/NE555 olarak piyasaya sürülmüş, oldukça kararlı ve çok yönlü bir zamanlama entegresidir. O dönemde piyasada bulunan ilk ve tek ticari zamanlayıcı IC olması sebebiyle "IC Zaman Makinesi" olarak da anılmıştır. Günümüzde oyuncaklardan mutfak aletlerine ve hatta uzay araçlarına kadar geniş bir elektronik cihaz yelpazesinde kullanılmaktadır. 555 zamanlayıcı, monostable (tek kararlı), astable (kararsız) ve bistable (çift kararlı) olmak üzere üç farklı çalışma modunda faaliyet gösterebilir.

Dahili Yapı ve Pin Fonksiyonları

555 zamanlayıcı, 25 transistör, 2 diyot ve 15 dirençten oluşan karmaşık bir iç yapıya sahiptir. Blok diyagramı olarak, iki karşılaştırıcı (comparator), bir flip-flop, bir gerilim bölücü, bir deşarj transistörü ve bir çıkış aşamasından meydana gelir. Gerilim bölücü, üç adet özdeş 5 kΩ'luk direnç kullanarak besleme geriliminin (VCC) 1/3'ü ve 2/3'ü seviyelerinde iki referans gerilim oluşturur. Besleme gerilimi 4.5 ila 18 volt arasında değişebilir.

8 pinden oluşan 555 zamanlayıcının temel pin fonksiyonları aşağıdaki gibidir:

• Pin 1 (Toprak/GND): Cihazın negatif besleme potansiyeline, yani devre toprağına bağlanır.
• Pin 2 (Tetikleme/Trigger): Alt karşılaştırıcının girişidir ve flip-flop'u kurarak çıkışı (Pin 3) yüksek duruma getirmek için kullanılır. Tetikleme, bu pinin VCC'nin 1/3'ünden daha düşük bir gerilim seviyesine indirilmesiyle gerçekleştirilir. Monostable modda zamanlama dizisinin başlangıcını işaret eder.
• Pin 3 (Çıkış/Output): 555 zamanlayıcının çıkışıdır. Çip yüksek durumdayken VCC'den yaklaşık 1.5-1.7V daha düşük, düşük durumdayken ise yaklaşık 0V civarında bir gerilim sağlar. 200 mA'e kadar akım besleyebilir (sourcing) veya çekebilir (sinking).
• Pin 4 (Sıfırlama/Reset): Flip-flop'u sıfırlamak ve çıkışı düşük duruma döndürmek için kullanılır. Bu pinin düşük bir gerilim seviyesine (yaklaşık 0.7 V altı) çekilmesiyle devre sıfırlanır. Genellikle yanlış sıfırlamaları önlemek için VCC'ye bağlı tutulur.
• Pin 5 (Kontrol Gerilimi/Control Voltage): Üst karşılaştırıcının referans seviyesi olan 2/3 VCC gerilim bölücü noktasına doğrudan erişim sağlar. Bu pin aracılığıyla zamanlama periyodu ayarlanabilir ve gürültü sorunlarını önlemek için genellikle 0.01 µF'lık bir kapasitör ile toprağa bağlanır.
• Pin 6 (Eşik/Threshold): Üst karşılaştırıcının girişidir ve flip-flop'u sıfırlayarak çıkışı düşük duruma getirmek için kullanılır. Bu pinin geriliminin VCC'nin 2/3'ünden yüksek bir seviyeye ulaşmasıyla gerçekleşir.
• Pin 7 (Deşarj/Discharge): Bir NPN transistörünün açık kollektörüne bağlıdır ve bu transistör açıldığında Pin 7'yi toprağa kısa devre yapar. Zamanlama kapasitörü genellikle bu pin ile toprak arasına bağlanır ve transistör açıldığında deşarj edilir.
• Pin 8 (Besleme/VCC): 555 zamanlayıcı IC'nin pozitif besleme gerilimi terminalidir.

_{555 Zamanlayıcı Entegre Devresi}

Çalışma Modları

1. Monostable Mod (Tek Kararlı Multivibratör)

Monostable multivibratör (MMV), genellikle tek atımlık (one-shot) multivibratör olarak adlandırılır. Bu modda, çıkışın bir durumu kararlı (stable) iken diğeri yarı kararlıdır (quasi-stable). Çıkış normalde düşük durumdadır (LOW). Harici bir tetikleme darbesi (negative-going pulse) Pin 2'ye uygulandığında, Pin 3'teki çıkış yükselir (HIGH) ve belirli bir süre bu durumda kalır, ardından tekrar düşük duruma döner. Bu süre, harici olarak bağlanan RA direnci ve C kapasitöründen oluşan RC ağı tarafından belirlenir.

• İşleyiş: Başlangıçta Pin 3 düşük iken, dahili deşarj transistörü açıktır ve kapasitör C toprağa kısa devre edilmiştir. Pin 2'ye negatif bir darbe uygulandığında, gerilim VCC'nin 1/3'ünün altına düşer, bu da dahili karşılaştırıcının çıkışını yükseltir ve flip-flop'u sıfırlar. Sonuç olarak deşarj transistörü kapanır ve Pin 3'teki çıkış yüksek seviyeye gelir. Bu, çıkışın kararlı durumdan yarı kararlı duruma geçişidir. Deşarj transistörü kesimde olduğu için, kapasitör C, RA direnci üzerinden +VCC'ye doğru şarj olmaya başlar. Artan kapasitör gerilimi +VCC'nin 2/3'ünü aştığında, üst karşılaştırıcının çıkışı yükselir ve flip-flop'u kurar. Transistör doyuma gider, kapasitör C'yi deşarj eder ve zamanlayıcının çıkışı tekrar düşer. Böylece çıkış yarı kararlı durumdan kararlı duruma geri döner.
• Darbe Genişliği Hesaplaması: Çıkışın yüksek kaldığı süre (tp) şu formülle hesaplanır: tp = 1.0986 * RA * C (Yaklaşık 1.1 * RA * C) Burada RA ohm cinsinden, C ise farad cinsindendir. Darbe genişliği mikro saniyelerden birçok saniyeye kadar değişebilir.
• Uygulamalar: Monostable mod, belirli sürelerde çalışan devreler veya harici bileşenleri (LED'ler, motorlar vb.) belirli bir süre açıp kapatmak için kullanılır. Örneğin, bir butona basıldığında belirli bir süre yanan bir LED devresi veya bir alarm devresi oluşturmak için kullanılabilir.

2. Astable Mod (Kararsız Multivibratör)

Astable modda, 555 zamanlayıcı bir osilatör veya serbest çalışan multivibratör olarak işlev görür. Bu modda, entegre devrenin kararlı bir durumu yoktur ve herhangi bir harici tetikleme olmaksızın sürekli olarak yüksek (HIGH) ve düşük (LOW) durumlar arasında geçiş yapar. Bu, sürekli darbeler veya salınımlar üretir.

• İşleyiş: Tetikleme (Pin 2) ve Eşik (Pin 6) pinleri birbirine ve harici kapasitöre bağlanır. Güç ilk uygulandığında, kapasitör yüksüz olduğundan Pin 2 ve 6'daki gerilim sıfıra yakındır. Alt karşılaştırıcının flip-flop'u kurmasıyla Pin 3'teki çıkış yükselir ve T1 transistörü kapanır. Kapasitör, R1 ve R2 dirençleri üzerinden şarj olmaya başlar. Kapasitördeki gerilim VCC'nin 2/3'üne ulaştığında, üst karşılaştırıcının flip-flop'u sıfırlamasıyla çıkış düşer ve T1 transistörü açılır. Kapasitör şimdi R2 direnci ve Pin 7'deki deşarj transistörü üzerinden deşarj olmaya başlar. Kapasitördeki gerilim VCC'nin 1/3'üne düştüğünde, alt karşılaştırıcının tekrar tetiklenmesiyle flip-flop kurulur, çıkış yükselir ve T1 kapanır, kapasitör tekrar şarj olmaya başlar. Bu döngü, kapasitörün sürekli şarj ve deşarj olmasıyla devam eder ve Pin 3'te kare dalga çıkışı üretilir.
• Frekans ve Periyot Hesaplaması: Çıkışın yüksek ve düşük kalma süreleri (t1 ve t2) ile frekansı (f) aşağıdaki formüllerle hesaplanır:
• t1 (Yüksek Kalma Süresi) = 0.693 * (R1 + R2) * C
• t2 (Düşük Kalma Süresi) = 0.693 * R2 * C
• Periyot (T) = t1 + t2
• Frekans (f) = 1 / T veya f = 1 / (0.693 * C * (R1 + 2 * R2))
• Çalışma Döngüsü (Duty Cycle) = t1 / T = (R1 + R2) / (R1 + 2R2)
• Uygulamalar: Astable mod, LED flaşörleri, ses üreteçleri, motor kontrolü ve sirenler gibi sürekli sinyal gerektiren uygulamalarda kullanılır. Değişken direnç (potansiyometre) kullanılarak frekans ve çalışma döngüsü ayarlanabilir.

3. Bistable Mod (Çift Kararlı Multivibratör)

Bistable modda, 555 zamanlayıcının çıkışı hem yüksek (HIGH) hem de düşük (LOW) durumlarında kararlıdır. Çıkış, harici bir tetikleme veya sıfırlama darbesiyle bir durumdan diğerine geçirilir ve yeni durumda kalır. Bu mod, bir zamanlama işlevi sağlamaz ve 555 zamanlayıcının bir flip-flop gibi çalışmasına neden olur.

• İşleyiş: Genellikle Tetikleme (Pin 2) ve Sıfırlama (Pin 4) pinleri harici butonlara bağlanır. Pin 6 (Eşik) toprağa bağlanır. Pin 2'ye (Tetikleme) düşük bir sinyal uygulandığında çıkış yüksek olur ve Pin 4'e (Sıfırlama) düşük bir sinyal uygulandığında çıkış düşük olur.
• Uygulamalar: Bir makine için ayrı açma ve kapama anahtarları veya bir robotun çarpma algılamasıyla yön değiştirmesi gibi uygulamalarda kullanılabilir. Ancak, bu işlev için alternatif ve daha basit devreler de mevcuttur.

Çıkış Akımı ve Yüksek Yükleri Sürdürme

555 zamanlayıcının Pin 3'teki çıkışı, 200 mA'e kadar akım besleyebilir (sourcing) ve çekebilir (sinking). Bu, küçük LED'ler veya zayıf akım gerektiren cihazlar için yeterli olabilir. Ancak motorlar, LED şeritler veya 200 mA'den daha fazla akım gerektiren diğer cihazlar gibi daha yüksek yükleri sürmek için, çıkışa bir transistör (NPN transistör veya MOSFET) bağlanması önerilir. Bu, 555'in çıkış akımı kapasitesini artırır ve daha büyük yüklerin kontrol edilmesini sağlar.