Seneler önce sizler gibi ben de elektronikte yeni iken karşıma bir sürü devre çıkardı. Bu devreleri yapmak sonra da çalıştırmak için çok uğraşırdım. Elektroniğe yeni başlayanların çoğunun yaptığı hatayı bende tekrarladım, elimde yeterince test devresi veya hazır test aleti olmadan değişik elektronik dergilerindeki o zaman için bana ilginç gelen devreleri yapmaya çalıştım. Elektronik konusunda belli bir seviyeyi elde ettikten sonra gördüm ki başarılı devre yapmanın ana şartlarından biri üretilen devrenin değişik katlarını test edebilecek ya da ölçebilecek aletlerin  bulunması idi.
Herkesin elinde her türlü elektronik cihaz test aleti olmayabilir. Bu mesleğiniz değildir. Sadece hobi olarak yapmış olduğunuz bir şey için de dünyanın parasını harcamayabilirsiniz. Yine de bazı küçük devreler kendiniz için hobi devrelerinizde kullanmak amacıyla kendi test setinizi oluşturabilirsiniz.

Bunlardan birkaç tanesini ben size örnek vereyim. Daha önce üniversite yıllarında birkaç tane çok başarısız alıcı-verici yapma denemem olmuştur. Başarıya ulaşamamanın en büyük nedenlerini ve hep suçunu toroidlere ve bobinlere vurmuş olmamdır. O zamanlar bunların ülkemizde bulunmayışı ve istenilen özellikteki bobini sarmak için karkasın dahi olmayışı bizleri engelleyen faktördü. Bahsettiğim senelerin 1970 yıllar olduğunu hatırlatmak isterim.

Daha sonra TRAC’ta bir başka büyüğümüzün elinde olan dokümanlardan mecmualardan bir tanesinin içerisinde görmüş olduğum Grid-Dip Metreyi yaptım. Bunu yapmanın bütün nedeni yapacağım devrelerde kullanmış olduğum bobinleri düzgün bir şekilde sarabilmekti. Grid-Dip Metre bana bir iki haftalık bir çalışmaya mal oldu. Yalnız ondan sonra yapmış oldum her bir alıcı ve verici devresi istediğim yerde çalıştı ve performansı da birçok yerde yazanların üzerine çıktı.

Bütün bunların nedeni sadece ve sadece elimdeki o çok basit görünen bir Grid-Dip Metrenin ve bir frekans metrenin olmasıydı. Onla yaptığım tüm devrelerdeki bobin kapasitör çiflilerinin tam rezonansta olduğu frekansı gösterge çizelgesi (scala) olarak kullandığım frekansmetreden görebiliyordum. Bu bana daha sonra çok önemli olduğunu inandığım bir şeyi öğretmiş oldu.

Elektronik malzeme üretiyorsanız elektronik devre yapıyorsanız yapmış olduğunuz devreleri arkadaşlarınızla paylaşmak ve başarılı olmak istiyorsanız birkaç tane basit elektronik test devresi yapmak zorundasınız. Bunlardan bir tanesi de mutlaka ve mutlaka bir sinyal jeneratörü. Bazen bitpazarlarında çok ucuza bulunabildiği halde normalde laboratuar tipi birini almaya kalkarsanız çok büyük fiyat istenir. Bunun yanı sıra tabii ki sinyal jeneratörleri de bir tek banda sahip değil. Aşağı frekanslarda çalışanlar var, orta ve HF frekanslarında çalışanlar var. HF üzerinde yüzlerce MHz’e, GHz’e dahi çıkabilenler var. Tabi bunların her birinin profesyonel cihaz alırsanız fiyatları en aşağı birkaç bin dolar. Bu bazen onbinlere vurabiliyor. Ama bazı devreleri yapmak için bu kadar sofistike ve yüksek fiyatlarda bir şeyler almanız gerekmiyor.

Geçenlerde Ruha arkadaşımızla birlikte GRAT’ın VLF alıcısının testi sırasında böyle bir sinyal jeneratörüne ihtiyacımız oldu. Aklıma seneler önce benim kullandığım yapıp bir kenara koyduğum çok basit devrelerden bir tanesi geldi. Devrenin ana elamanını 555 oluşturuyor.

Bu yazımızda da sizlere 555 ile ilgili çok kısa bilgi vermek istiyoruz. Nasıl kullanırsınız, kullanmaya kalktığınız bu devreyi nasıl hesaplarsınız, çünkü hesaplaması da gayet kolay ve nasıl tezgâhınızın bir kösesinde ses sinyal jeneratörü olarak kullanabilirsiniz veya başka bir yerde nasıl zamanlayıcı olarak kullanabilirsiniz bunları anlatacağız.

555 oldukça ilginç bir devre çok eski devrelerden bir tanesi. 1970’lerin başında Philips’in ürettiği ve piyasaya sunmuş olduğu bir devre. Devre ilk başlangıçta bir zamanlayıcı olarak planlanmış. Yani bir düğmeye bastığınızda belli bir müddet için voltaj verecek veya kesecek sonra tekrar eski durumuna dönecek basit zamanlayıcı devreleri. Tabi bu zamanlayıcı devrelerinin içerisinde olan en büyük olay da zamanlama olayını sağlayabilecek malzemenin olması.

555’te bu olay bir direnç ve bir kondansatör tarafından yapılmış. Biraz sonra size onu detaylarıyla anlatacağım. Biraz biraz içerisine gireceğim ve 555’in nasıl çalıştığını anlatacağım. Ondan sonra da normal bizim kullanmış olduğumuz Ruha beyle birlikte yapıp çalıştırdığımız ve hatta GRAT’ın VLF alıcısında da test cihazı olarak kullanmış olduğu bu devreyi detaylarıyla sizlerle paylaşacağız.

İlk başlangıçta sanırım yapmamız gereken şeylerden bir tanesi 555 içeriğine biraz bakmak. Nasıl bir devre, nasıl bir bileşenden oluşmuş veya alt yapısı ne onları görmek. Şu anda 555, (14) veya (8) bacaklı konfigürasyonda yani “dual in line” demiş olduğumuz entegre devre şeklinde satılıyor. Özellikleri de şu. Turn of time değeri iki mikro saniyeden düşük. Yani maksimum işleme frekansı 500 KHz üzerine çıkabilen ve zamanlama için kullandığınız da ise mikro saniyelerden saatlere kadar zamanlama yapabilecek hem astable hem mono stable iki moda çalışabilen ve çıkışı gayet rahatlıkla TTL devreyi sürebilen, ısıya karşı hassasiyeti çok çok fazla olmayan, yani ısı değişikliklerinden etkilenen devrelerden bir tanesi. Çalışma frekansı da oldukça geniş.

Değişik paketler içerisinde (-55 ile +125) derece arasında çalışabilecek bir yapıyı bulabiliyorsunuz. Aynı zamanda 556 diye bir büyük ağabeyi var diyelim. İçerisinde iki tane 555’ten oluşmuş bir devre aynı şekilde iki zamanlayıcı veya osilatöre ihtiyacınız olduğunda bu devreyi kullanabilirsiniz.

Eğer açık devre şemasına bakarsınız içinde çok değişik bir yapı göreceksiniz. Entegre (28) adet transistörden oluşmuş (Farklı üreticilerde şema ve iç transistör adedi fark edebilir. Örneğin Philips’in üretmiş olduğu NE-555 serisinin iç yapısında (24) transistor ve (2) diyot bulunmakta). Bu devrenin en fazla kullanabileceğiniz voltajı üreticiye göre değişmesine rağmen (+16 +18) Volt civarında, sağlıklı çalışmaya başlama alt voltajı ise (4-5) volttan. Tavsiye edilen çalışma voltajı ise (8-9) Volt civarında.

555 devresinin blok yapısına bakıldığında içerisinde aslında beş tane değişik modülün olduğu gözünüze çarpar. Bunlardan iki tanesi komparatör dediğimiz voltaj karşılaştırıcılar. 555’de bu voltaj karşılaştırıcıların çıkışına bir Flip-Flop devresi bağlanmıştır. Genelde Flip-Flop devreleri girişlerine uygulanılan kısa sureli bir voltajla çıkışlarının kilitlendiği konumu değiştiren devrelerdir (D tipi diye bilinen ikili sayıcılar tek bir giriş ile çıkış değişikliği yapabilecek özellikte tasarlanmış. Bir başka yazımızda değişik Flip Flop devrelerine göz atmayı planlıyoruz).

555’ten bahsedilirken genellikle üç çalışma şeklinden bahsedildiğini söylemiştim. Bunlar;

* Astable Çalışma Konfigürasyonu,

* Mono Stable Çalışma Konfigürasyonu,

* Time Delay Konfigürasyonudur.

Bu yazımızda sizlere 555’in Astable ve Monostable çalışma şekillerinden bahsedeceğiz ve bu çalışmalar için bazı hesaplamaları nasıl yapacağınızı anlatacağız. Yazımızla birlikte verdiğimiz MSExcel dosyası bu hesapları yaparken size 555’e özgün kolay kullanılabilecek bir hesap makinesi işlevi görecektir.

Önce astable devre ne demek onu anlatalım. Astable devreler genelde kare dalga üreteci olarak kullanılırlar. Eğer düşük frekanslarda çalışacak bir test osilatörüne ihtiyacınız var ise ve çıkış sinyali sinüs olma zorunluluğunda değilse 555’li bir astable devre toplam (5) eleman ile yapabileceğiniz ilk seçeneklerden biridir.

Astable deyimi devre çıkışının tek bir durumda kalmamasından dolayı verilen bir isimdir. Bu devrelerde çıkış “logic 1” (Besleme Voltajı – ya da çok yakın) ile “logic 0” (Toprak Voltajı ya da bu voltaja çok yakin) arasında devamlı olarak devamlı olarak salınır. Devrenin çıkısındaki bu değişimler çalışma frekansına göre çok hızlı oluştuklarından çıkış sinüs görüntüsünden çok kare dalga görüntüsündedir.

Peki, monostable ne demek (bu devreye tek kararlı da diyebiliriz). Monostable devreler dışarıdan bir sinyal geldiğinde tetiklenip çıkışlarını bir zaman faktörü içinde “logic 1” seviyesinde tutan devrelerdir. Devre tasarımındaki zaman faktörü sonlandığında devre çıkış konumunu tekrar “logic 0” seviyesine dondurur. Çok basit olarak monostable bir devre için aslında zamanlama devreleridir diyebiliriz.

Bu her iki devrede de zamanlama bir kondansatörün sabit bir akim ile doldurulması ve boşaltılması prensibine dayanır.

Hesapları ve örnekleri kolay anlayabilmemiz için ürettiğimiz devreyi (9) Voltta çalıştırdığımızı düşünelim. 555’li devrelerde çıkış “C1” kondansatörünün uçları arasındaki voltajın besleme devresinin voltajına göre 1/3 ve  2/3 noktalarına varması kontrol edilerek yapılmaktadır. Yani devrenin çalışmasını gözünüzün önüne getirebilmeniz için devamlı bu uç voltajı düşünün. Besleme (9) Volt 1/3 besleme yani (3) Volt ve 2/3 besleme yani (6) Volt.

Astable devreye baktığınızda “R1” direnci besleme ile (7) numaralı uca yani 555’in deşarj noktasına “R2” direnci ise deşarj noktası ile 555 in trigger (tetikleme) (2) numaralı ucu ile threshold (seviye) (6) numaralı ucu ve “C1” kondansatörüne bağlanmış olduğunu görürüz.

Devre bu düzende birleştirilip (9) Volta bağlandığında aşağıdaki adımlarda davranır;

– Kapasitörün üzerindeki voltaj besleme voltajının 2/3’ü yani (6) Volt olmadığı için 555 çıkış ucunu “logic 1” seviyesine getirir ve “C1” kapasitesini “R1+R2” dirençleri üzerinden şarj etmeye başlar.

– “C1” kapasitesi (6) Volta eriştiğinde ( bu kontrol 6 nolu threshold ucu tarafından yapılmaktadır ) 555 çıkış seviyesini “logic 0” a indirir ve “C1” kapasitesini “R2” direnci üzerinden (7 numaralı ucu kullanarak) deşarj etmeye başlar.

– 555, “C1” kapasitörü deşarj durumunda iken kapasitör uçlarındaki voltajı besleme voltajının 1/3’üne gelmesine (3 Volt) kadar çıkış konumunu “logic 0” seviyesinde tutar. Kapasite voltajı (3) Voltun altına indiği anda birinci adıma geri döner.

Astable konumda çalışan bir 555’in çalışma frekansını f = ( 1.4 / (( R1+2R2) * C1 )) formülü ile hesaplayabiliriz. (Yazı ekindeki Excel dosyası bu konuda sizlere yardımcı olacaktır.)

Şimdi de kısaca monostable devreyi ya da zamanlama devresini inceleyelim. Monostable devre 2 numaralı ucun besleme voltajının 1/3’ünün altına (3Volt) düşmesi ile tetiklenilir devrenizin etraftaki parazitlerden tetiklenmesini önlemek için genelde bu uç 10K Ohm’luk bir direnç ile beslemeye bağlanmıştır. (2) numaralı uçtan tetiklenme sinyali gelene kadar 555’imizin çıkısı “logic 0” seviyesindedir. 555 çıkısı “logic 1” seviyesinde iken gelecek tetiklemeleri göz ardı eder.  Tetikleme işlemi yapıldığı anda 555 çıkış seviyesini “logic 1” seviyesine getirir ve astable devrede olduğu gibi “C1” uçlarındaki voltajın besleme voltajının 2/3’üne erişmesine kadar çıkışı “logic 1”de tutar devrede “R2” direnci kullanılmadığı için “C1” uçlarındaki voltaj 6 Volt olduğunda çıkısın “logic 0” durumuna getirilmesi ile birlikte “C1” kapasitörü çok hızlı bir şekilde deşarj edilerek bir sonraki tetikleme işlemi beklenmeye başlanır.

Zamanlama suresi T = 1.1 * R1 * C1 formülü ile hesaplanılabilir.

Bizim vermiş olduğumuz devrede ise VLF’de yaklaşık 10 KHz.de bir sinyale ihtiyacımız vardı. O sinyali elde etmek için hesaplamış olduğumuz devre değerleri ile 10 KHz’e yakın bir noktada sinyali elde ettik. Yakın değerlerde diyorum bunun da nedeni şu, kullanıldığınız bütün malzemelerde (direnç, kapasitör vb) belli bir tolerans vardır. Yeni üretilenlerde çok düşük olmasına rağmen yine de harici bulduğunuz kondansatör ve dirençlerin %5-10 toleransı olduğunu göreceksiniz. Bu toleranstan dolayı hesapladığınız rakama çok yakın bir frekansta olacağınızı düşünerek bu devreyi kullanmanızı tavsiye ederim.

Ayrıca hesaplamayı yaptığınızda tam değerlerini koysanız bile bazen tam istemiş olduğunuz frekansı oluşturacak değerleri bulmanız imkânsız olabilir. Örneğin diyelim ki size 3.47 KOhm. luk bir direnç gerekli. 3.3 bulabilirsiniz. Belki 3.4 veya 3.5 KOhm. bulabilirsiniz ama 3.47’yi bulamayacaksınız. Şansınız varsa belki elinizde bulunan dirençlerde toleranslarından dolayı o noktaya gelmiş olan bir direnç koyduğunuzda hesaplamış veya istemiş olduğunuz frekansa çok daha yakın noktada bir osilasyon veya zamanlama elde edebilirsiniz.

Bu arada bu devreyi kullanacak arkadaşlara bir uyarım var. Unutmayın bu bir direnç ve kondansatör ile zamanlama yapan devredir. (2) direnç ve (1) kondansatör ile astable çalışır. Bu devreyi astable çalıştırdığınızda sinyali alıp bir spectruma verirseniz bir süre sonra spektrumda kaymayı göreceksiniz. Bu da normal. Çünkü bu tip direnç ve kondansatörlerin ısıya karşı bir duyarlılığı var. Ortam ısındığında veya elinizdeki devre üzerinde akım geçtiği için ısındığından bu geçen akımdan dolayı direnç ve kapasitenin değişmesi söz konusudur. Bu kullanmış olduğunuz kapasitörün ve direncin tipine de bağlıdır. Bundan dolayı devrede kayma göreceksiniz. Yani devrenin bir kristalli osilatörle karşılaştırılamayacak kadar kayacağını düşünerek bu işi yapın ve deneyin. Bu devreyi ben seneler önce kullandığımda ne olarak kullandığımı da söyleyeyim. Bu devreden çok güzel bir şekilde siren yapılır. Bu devrede yapacağınız birkaç değişik direnç ayarı ile (dirençleri birbirinin arkasında değişik notalarda devreye alıp çıkartarak sesin tonunu değiştirebilirsiniz. Eski polis arabalarında veya Fransız polis araçlarında kullanılan iki tonlu siren vardır onu bir 555 ve önüne koyacağınız bir küçük amplifikatör ile yapmak çok kolay. Ayrıca 555’in çıkışı yüksek bufferi olduğu için direk röle çektirebilirsiniz. Yalnız röle çektirirken röle bobin uçları arasına bir diyot koymayı unutmayın, aksi takdirde bu devreyi yakabilirsiniz.

Bu yazımızda 555 ile yapılan basit bir devreden bahsettik. Hem bu devreyi VLF’de kullanıp onun testini, çalışıp çalışmadığını, tam noktası noktasına nerede durduğunu anlamak veya scala koymak gibi kullanabileceğiniz gibi, sinyal jeneratörü olarak da kullanabilirsiniz. Ses (audio) devrelerini test için kullanabilirsiniz (ben bu devrenin benzeri bir devre ile gayet güzel bir polis sireni yapmıştım) veya zamanlayıcı olarak kullanabilirsiniz.

Bu yazıdan yola çıkarak yapmış olduğunu devreleriniz varsa arkadaşlarımızla paylaşmayı biz de isteriz. Böylece arkadaşlarımız bu çalışmalardan diğer arkadaşlarımızın neler oluşturduğunu akıllarına neler gelmiş olduğunu görmüş olabilirler. Hepinize iyi günler dilerim, konuyla ilgili soru göndermek isterseniz bu bağlantıyı kullanabilirsiniz. Şimdilik hoşçakalın.

Yazı Ekleri:
555 Datasheet (*.pdf)
Astable – Eagle Dosyası (*.sch)
Mono Stable – Eagle Dosyası (*.sch)
Hesaplama Dosyası (*.xls)