CMOS 555 lange duur blauwe LED-flitser

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee AAA-batterijen
• Batterijclip (Radio Shack-catalogus # 270-398B)
• U1 - 1CMOS TLC555 timer-IC (Radio Shack-catalogus # 276-1718 of gelijkwaardig)
• Q1 - 2N3906 PNP-transistor (Radio Shack-catalogus #276-1604 (15 stuks) of gelijkwaardig)
• Q2 - 2N2222 NPN-transistor (Radio Shack-catalogus #276-1617 (15 stuks) of gelijkwaardig)
• CR1 - 1N914 Diode (Radio Shack-catalogus #276-1122 (10 stuks) of gelijkwaardig, zie instructies)
• D1 - Blauwe lichtgevende diode (Radio Shack-catalogus # 276-311 of gelijkwaardig)
• R1 - 1,5 MΩ 1/4W 5% weerstand
• R2 - 47 KΩ 1/4W 5% weerstand
• R3 - 2,2 KΩ 1/4W 5% weerstand
• R4 - 620 Ω 1/4W 5% weerstand
• R5 - 82 Ω 1/4W 5% weerstand
• C1 - 1 µF tantaalcondensator (Radio Shack-catalogus 272-1025 of gelijkwaardig)
• C2 - 100 µF elektrolytische condensator (Radio Shack-catalogus 272-1028 of gelijkwaardig)
• C3 - 470 µF elektrolytische condensator (Radio Shack-catalogus 272-1030 of gelijkwaardig)

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 16:“Spanning- en stroomberekeningen“

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 16:"Oplossen voor onbekende tijd"

Lessen in elektrische circuits , Volume 3, hoofdstuk 4:"Bipolaire junctietransistoren"

Lessen in elektrische circuits , Volume 3, hoofdstuk 9 :“Elektrostatische ontlading”

Lessen in elektrische circuits , Volume 4, hoofdstuk 10:“Multivibrators”

LEERDOELSTELLINGEN

• Leer een praktische toepassing voor een RC-tijdconstante
• Leer een van de verschillende Astabiele multivibratorconfiguraties met 555 timers
• Praktische kennis van duty cycle
• Hoe om te gaan met ESD-gevoelige onderdelen
• Transistors gebruiken om de stroomversterking te verbeteren
• Een condensator gebruiken om de spanning te verdubbelen met een schakelaar

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

NOTITIE! Dit project maakt gebruik van een statisch gevoelig onderdeel, de CMOS 555. Als u geen bescherming gebruikt zoals beschreven in Volume 3, Hoofdstuk 9, Elektrostatische ontlading , loop je het risico het te vernietigen.

Dit circuit bouwt voort op de vorige twee experimenten, gebruikt hun functies en voegt ze toe. Blauwe en witte LED's hebben een hogere Vf (forward dropping voltage) dan de meeste, ongeveer 3,6 V. 3V-batterijen kunnen ze niet aandrijven zonder hulp, dus extra circuits zijn vereist.

Net als in de vorige circuits krijgt de LED een puls van 0,03 seconde (30 ms). C3 wordt gebruikt om de spanning van deze puls te verdubbelen, maar dit kan slechts voor een korte tijd. Het meten van de stroom door de LED is onpraktisch met dit circuit vanwege deze korte duur, maar blauwe LED's zijn over het algemeen voorspelbaarder omdat ze later zijn uitgevonden.

Dit specifieke ontwerp kan ook worden gebruikt met een enkele 1 1/2V-batterij. Het basisconcept is gemaakt met een nu verouderde IC, de LM3909, die een rode LED, de IC en een condensator gebruikte. Net als bij dit circuit kan het meer dan een jaar lang een rode LED laten knipperen met een enkele D-cel. Toen nieuwere rode LED's hun Vf verhoogden van 1,5V naar 2,5V, was deze oude chip niet langer praktisch en wordt nog steeds door veel hobbyisten gemist. Als je een 11/2V batterij wilt proberen, verander dan R5 naar 10Ω en gebruik een rode LED met een betere CR1 (zie volgende paragraaf).

CR1 is niet de beste keuze voor dit onderdeel, het is gekozen omdat het een algemeen onderdeel is en het werkt. Bijna elke diode zal in deze toepassing werken. Schottky- en germaniumdiodes laten veel minder spanning vallen, een siliciumdiode daalt 0,6-0,7V, terwijl een Schottky-diode 0,1-0,2V daalt en een germaniumdiode 0,2V-0,3V. Als deze componenten worden gebruikt, zou de verminderde spanningsval zich vertalen in een helderdere LED-intensiteit, omdat de efficiëntie van de circuits wordt verhoogd.

WERKING THEORIE

Q2 is een schakelaar die deze schakeling gebruikt. Wanneer Q2 uit is, wordt C3 opgeladen tot de batterijspanning, minus de diodeval, zoals weergegeven in afbeelding 1. Aangezien de blauwe LED Vf 3,4 V tot 3,6 V is, is deze effectief uit het circuit.

Afbeelding 2 laat zien wat er gebeurt als Q2 wordt ingeschakeld. De condensator C3 + kant is geaard, waardoor de - kant naar -2,4V wordt verplaatst. De diode CR1 is nu terug voorgespannen en is uit het circuit. De -2,4V wordt ontladen via R5 en D1 naar de +3,0V van de accu's. De 5.4V zorgt voor veel extra spanning om de blauwe LED te laten branden. Lang voordat C3 ontladen is, schakelt het circuit terug en begint C3 opnieuw te laden.

In de LM3909 CR1 zat een weerstand. De diode werd gebruikt om de stroom te minimaliseren, door R4 de maximale waarde te laten zijn. Mogelijk ziet u een zwakke blauwe gloed in de blauwe LED wanneer deze uit is. Dit toont het verschil aan tussen theorie en praktijk, 3V is voldoende om enige lekkage door de blauwe LED te veroorzaken, ook al is deze niet geleidend. Als je deze stroom zou meten, zou deze erg klein zijn.