CMOS 555 rode led-flitser met lange duur

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee AAA-batterijen
• Batterijclip (Radio Shack-catalogus # 270-398B)
• Een DVM of VOM
• U1 - CMOS 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)
• D1 - Rode lichtgevende diode (Radio Shack-catalogus # 276-041 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 - 27 Ω 1/4W 5% weerstand (of test een betere waarde)
• C1 - 1 µF tantaalcondensator (Radio Shack-catalogus 272-1025 of gelijkwaardig)
• C2 - 100 µF elektrolytische condensator (Radio Shack-catalogus 272-1028 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
• Hoe de juiste weerstand voor een LED te berekenen

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.

Het circuit getoond in het vorige experiment, CMOS 555 Lange duur Minimale onderdelen Rode LED-flitser , heeft één groot nadeel, namelijk het ontbreken van LED-stroomregeling. Dit experiment gebruikt hetzelfde basisschema van de 555 en voegt getransistoriseerde drivers toe om dit te corrigeren.

De onderdelen die voor deze transistordriver worden gebruikt, zijn niet kritisch. Het is ontworpen om de TLC555 tot een absoluut minimum te laden en toch Q2 volledig aan te zetten. Dit is belangrijk omdat als de batterijspanning 2V nadert, de aandrijving van de TLC555 wordt teruggebracht tot de minimumwaarden. Bipolaire transistors kunnen goede schakelaars zijn.

Omdat LED's zoveel variatie kunnen hebben, moet R4 worden aangepast aan de specifieke gebruikte LED. De stroom is beperkt tot 18.5ma met 27Ω en een Vf (LED forward dropping voltage) van 2.5V, een LED Vf van 2.1V zal 33ma trekken en een LED Vf van 1.5 zal 56mA trekken. Dat laatste is te veel stroom, om nog maar te zwijgen van wat dat zou doen voor de batterijduur. Om dit te corrigeren, gebruikt u 47Ω als de Vf 2,1V is, en 75Ω als de Vf 1,5V is, ervan uitgaande dat de doelstroom 20mA is.

U kunt Vf meten door de rode jumper in de afbeelding te gebruiken, waardoor de LED voltijds gaat branden. U kunt de waarde van R4 berekenen met behulp van de vergelijking:

R4 =(3V-Vf) / 0,02A

In het vorige experiment werd vermeld dat condensator C2 de levensduur van de batterijen verlengde. Een interessant experiment is om dit onderdeel periodiek te verwijderen en te kijken wat er gebeurt. In het begin zult u een dimmen van de LED opmerken, en na een week of twee zal het circuit zonder LED afsterven en binnen een paar seconden weer werken wanneer het wordt vervangen. Deze flitser werkt 3 maanden met verse alkaline AAA-batterijen.

WERKING THEORIE

De CMOS 555-oscillator is in het vorige experiment volledig uitgelegd, dus de transistordriver zal in deze uitleg centraal staan.

De transistordriver combineert elementen van een gemeenschappelijke collectorconfiguratie op Q1, samen met een gemeenschappelijke emitterconfiguratie op Q2. Dit zorgt voor een zeer hoge ingangsweerstand terwijl Q2 volledig kan worden ingeschakeld. De ingangsweerstand van de transistor is de β (versterking) van de transistor maal de emitterweerstand. Als Q1 een winst van 50 heeft (een minimumwaarde), dan laadt de bestuurder de TLC555 met meer dan 100KΩ. Transistors kunnen grote variaties in versterking hebben, zelfs binnen dezelfde familie.

Wanneer Q1 wordt ingeschakeld, wordt 1ma verzonden naar Q2. Dit is ruim voldoende om Q2 volledig om te draaien, wat verzadiging wordt genoemd. Q2 wordt gebruikt als een eenvoudige schakelaar voor de LED.