CMOS 555 LED Flasher – Lange Duur, Laag-Vermogen Rode LED Pulserende Circuit

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee AAA batterijen
• Batterijclip (Radio Shack catalogus #270-398B)
• Eén digitale multimeter (DVM) of spanning-stroom meter (VOM)
• U1 – CMOS TLC555 timer IC (Radio Shack catalogus #276-1718 of equivalent)
• D1 – Rode LED (Radio Shack catalogus #276-041 of equivalent)
• R1 – 1,5 MΩ, ¼ W, 5 % weerstand
• R2 – 47 kΩ, ¼ W, 5 % weerstand
• C1 – 1 µF tantalum condensator (Radio Shack catalogus 272-1025 of equivalent)
• C2 – 100 µF elektrolytische condensator (Radio Shack catalogus 272-1028 of equivalent)

NASLAGWERKEN

• Lessons In Electric Circuits, Deel 1, Hoofdstuk 16: "Spanning en Stroom Berekeningen"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 1, Hoofdstuk 16: "Oplossen voor Onbekende Tijd"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 3, Hoofdstuk 9: "Elektrostatische Ontlading"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 4, Hoofdstuk 10: "Multivibrators"

LEERDOELEN

• De RC tijdconstante toepassen in een real-world circuit
• Een CMOS 555 astable multivibrator configuratie implementeren
• Duty cycle begrijpen en berekenen
• Elektrostatische-ontlading (ESD) gevoelige componenten veilig hanteren

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Omdat de CMOS 555 hoog ESD-gevoelig is, bescherm het volgens Deel 3, Hoofdstuk 9 voordat je de batterijen aansluit. De IC verbruikt zeer weinig stroom, maar leegt batterijen snel als de LED continu aangedreven wordt. Dit ontwerp gebruikt een lage knipperfrequentie en een hoog-waarde timingnetwerk om de gemiddelde stroom onder 1 mA te houden.

De TLC555 ondersteunt een voedingbereik van 2 V tot 18 V, wat operatie vanaf een enkel 1,5 V AAA paar toestaat. De uitgang stuurt de LED voor een 30 ms puls bij een 1 Hz knipperfrequentie, wat een duty cycle van ongeveer 3 % geeft. Aannemend een 20 mA LED-nominale, is de gemiddelde stroom slechts 0,6 mA, zodat de LEDs maandenlang kunnen branden op AAA-cellen.

Gebruik de grote weerstanden om de stroom te beperken, en houd de elektrolytische condensator (C2) geladen tijdens de uit-periodes om de voedingsspanning te bufferen. Deze eenvoudige truc verlengt de batterijlevenstijd ver boven de nominale capaciteit.

Na het monteren van het circuit, zou de LED direct moeten knipperen. Je kunt de lage stroomtrekking verifiëren door de batterijuitgang te meten terwijl de TLC555 gevoed wordt; een typische meting valt tussen 9 mA en 24 mA afhankelijk van de chip-batch.

THEORIE VAN WERKING

In de kern is het circuit een standaard astable multivibrator. Pin 7's interne transistor laadt en ontlaadt de timing-condensator (C1) via R1 en R2. Wanneer de condensatorspanning 2/3 V_CC bereikt, reset de flip-flop, zet de ontladingstransistor aan en trekt de spanning naar beneden tot 1/3 V_CC. De cyclus herhaalt zich, producerend een blokgolfuitgang die de LED aanstuurt.

De grote C2-condensator slaat de meeste batterijenergie op tijdens de 97 % "uit"-periode, en levert de korte stroompuls tijdens de 3 % "aan"-periode. Dit reduceert de gemiddelde last op de batterijen aanzienlijk.

Omdat de TLC555's uitgangsstroom afneemt met de voedingsspanning, dimt de LED-helderheid naarmate de batterijen leeglopen. Niettemin blijft het circuit knipperen, wat de effectiviteit van het laag-vermogen ontwerp demonstreert.