CMOS 555 Lange-Duur Flyback LED Flasher

Onderdelen & Materialen

• Twee AAA Batterijen
• Batterijclip (Radio Shack catalogus # 270-398B)
• U1, U2 – CMOS TLC555 timer IC (Radio Shack catalogus # 276-1718 of equivalent)
• Q1 – 2N3906 PNP Transistor (Radio Shack catalogus # 276-1604 (15-pack) of equivalent)
• Q2 – 2N2222 NPN Transistor (Radio Shack catalogus # 276-1617 (15-pack) of equivalent)
• D1 – Rode LED (Radio Shack catalogus # 276-041 of equivalent)
• D2 – Blauwe LED (Radio Shack catalogus # 276-311 of equivalent)
• R1 – 1,5 MΩ 1/4W 5% Weerstand
• R2 – 47 kΩ 1/4W 5% Weerstand
• R3, R5 – 10 kΩ 1/4W 5% Weerstand
• R4 – 1 MΩ 1/4W 5% Weerstand
• R6 – 100 kΩ 1/4W 5% Weerstand
• R7 – 1 kΩ 1/4W 5% Weerstand
• C1 – 1 µF Tantalum Condensator (Radio Shack catalogus # 272-1025 of equivalent)
• C2 – 100 pF Keramische Schijf Condensator (Radio Shack catalogus # 272-123)
• C3 – 100 µF Elektrolytische Condensator (Radio Shack catalogus # 272-1028 of equivalent)
• L1 – 200 µH Drossel of Spoel (Exacte waarde niet kritiek, zie einde van hoofdstuk)

Naslagwerken

• Lessons In Electric Circuits, Deel 1, hoofdstuk 16: "Spoel transient respons"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 1, hoofdstuk 16: "Waarom L/R en niet LR?"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 3, hoofdstuk 4: "De common-emitter versterker"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 3, hoofdstuk 9: "Elektrostatische Ontlading"
• Lessons In Electric Circuits, Deel 4, hoofdstuk 10: "Monostable multivibrators"

Leerdoelen

• Een minder gangbare operatiemodus van de 555 timer verkennen
• Correcte elektrostatische ontlading (ESD) afhandelingstechnieken toepassen
• Een transistor gebruiken als een eenvoudige inverter-poort (resistor-transistor logica)
• Inductieve flyback benutten om spanning op te hogen voor LED-verlichting
• Een custom spoel bouwen uit gemakkelijk beschikbare materialen

Schematisch Diagram

Illustratie

Instructies

LET OP: De CMOS 555 is zeer gevoelig voor elektrostatische ontlading. Volg de beschermingsrichtlijnen in Deel 3, Hoofdstuk 9, "Elektrostatische Ontlading" om beschadiging van de IC te voorkomen.

Dit experiment bouwt voort op de "Commuterende diode" (Deel 6, hoofdstuk 5). Bestudeer die sectie voordat je voortgaat.

We gebruiken een CMOS 555 om een LED te laten knipperen terwijl de batterijspanning wordt verhoogd met een inductieve flyback, wat het principe van een Joule Thief nabootst. Hoewel de 555 gerateerd is voor een minimum van 2 V, kan het circuit op 1,5 V batterijen draaien dankzij de hoge-efficiënte energieconversie.

Het ontwerp kan meerdere LEDs in serie aansturen; naarmate het aantal stijgt, daalt de batterijlevensduur omdat de piekspanning van de spoel afhangt van de voedingsspanning. In dit voorbeeld tonen twee verschillende LEDs de onafhankelijkheid van de circuit van individuele LED-spanningsvallen. De blauwe LED domineert de waargenomen helderheid, maar de rode LED bereikt zijn maximale intensiteit.

Zorgvuldige LED-polariteit is essentieel. Een verkeerd georiënteerde blauwe LED, die gevoeliger is voor ESD, zal waarschijnlijk door de inductieve puls vernietigd worden. evenzo kunnen de transistor en de 555 IC beschadigd worden door onbeheerste pieken.

De spoel is het meest vergeefse component. Het kan een standaard drossel, een solenoïde-spoel, of zelfs een relais-spoel zijn. Hieronder is een stap-voor-stap handleiding om een 220 µH spoel te bouwen met 26 AWG magnetdraad.

Onderdelen & Materialen voor Spoel

• 26 ft (8 m) van 26 AWG magnetdraad (Radio Shack catalogus # 278-1345 of equivalent)
• 6/32×1,5-inch schroef, M4×30 mm schroef, of een vergelijkbaar formaat staal of ijzeren nagel (geen roestvrij)
• Optioneel borgmoer
• Optioneel transparante tape (bij schroeven)
• Superlijm
• Soldeerbout & soldeer

Spulen zijn geen precisiecomponenten; hun inductantie kan variëren. Streef naar ≥220 µH. De constructiestappen hieronder zijn eenvoudig en reproduceerbaar.

1. Wind de draad om de schroef of nagel in een enkele strakke laag, houd de spoellengte op 1 in (25 mm). Bevestig het begin van de spoel met een dun strookje transparante tape of een lijm-stipje.
2. Breng een klein beetje superlijm aan bij de schroefkop om de eerste laag te vergrendelen. Laat de lijm uitharden voordat je volgende windingen toevoegt.
3. Ga door met winden, lijm toevoegen waar nodig om spanning en vorm te behouden, tot de draad bijna volledig opgewonden is. Laat een 1-in sectie van de draad vrij voor de tweede lead.
4. Strip de emaille van de uiteinden van de twee leads, tin ze met soldeer, en je hebt nu een functionele spoel.
5. Meet de inductantie met een multimeter of LCR-meter; typische waarden vallen dicht bij 220 µH.

De onderstaande afbeeldingen illustreren de voltooide spoel en de meetopstelling.