Мигающий светодиод на CMOS 555 — длительная, низкопотребляющая схема пульсации красного светодиода

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две батареи AAA
• Клипса для батареи (каталог Radio Shack #270-398B)
• Один цифровой мультиметр (DVM) или вольт-амперметр (VOM)
• U1 – CMOS таймер TLC555 (каталог Radio Shack #276-1718 или аналогичный)
• D1 – Красный светодиод (каталог Radio Shack #276-041 или аналогичный)
• R1 – 1.5 МОм, ¼ Вт, 5 % резистор
• R2 – 47 кОм, ¼ Вт, 5 % резистор
• C1 – 1 мкФ танталовый конденсатор (каталог Radio Shack 272-1025 или аналогичный)
• C2 – 100 мкФ электролитический конденсатор (каталог Radio Shack 272-1028 или аналогичный)

ПЕРЕКРЁСТНЫЕ ССЫЛКИ

Lessons In Electric Circuits, Т. 1, Гл. 16: «Расчёты напряжения и тока»

Lessons In Electric Circuits, Т. 1, Гл. 16: «Решение для неизвестного времени»

Lessons In Electric Circuits, Т. 3, Гл. 9: «Электростатический разряд»

Lessons In Electric Circuits, Т. 4, Гл. 10: «Мультивибраторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Применить RC-временную постоянную к реальной схеме
• Реализовать конфигурацию астабильного мультивибратора на CMOS 555
• Понять и рассчитать скважность
• Безопасно обращаться с компонентами, чувствительными к электростатическому разряду (ESD)

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Поскольку CMOS 555 высокочувствителен к ESD, защитите его согласно Т. 3, Гл. 9 перед подключением батарей. ИС потребляет очень мало тока, но быстро разрядит батареи, если светодиод горит постоянно. Этот дизайн использует медленную частоту мигания и высокоомную таймирующую сеть, чтобы удержать средний ток ниже 1 мА.

TLC555 поддерживает диапазон питания 2 В – 18 В, позволяя работу от одной пары AAA 1.5 В. Выход управляет светодиодом импульсом 30 мс при частоте 1 Гц, давая скважность около 3 %. Предполагая номинальный ток светодиода 20 мА, средний ток всего 0.6 мА, поэтому светодиоды могут светиться несколько месяцев на элементах AAA.

Используйте большие резисторы для ограничения тока, и держите электролитический конденсатор (C2) заряженным в периоды «выкл» для буферизации напряжения питания. Этот простой трюк продлевает жизнь батарей далеко за номинальную ёмкость.

После сборки схемы светодиод должен сразу начать мигать. Можно проверить малый потребляемый ток, измеряя выход батареи пока TLC555 запитан; типичное чтение лежит между 9 мА и 24 мА в зависимости от партии чипа.

ТЕОРИЯ РАБОТЫ

В основе схемы лежит стандартный астабильный мультивибратор. Внутренний транзистор вывода 7 заряжает и разряжает таймирующий конденсатор (C1) через R1 и R2. Когда напряжение на конденсаторе достигает 2/3 V_CC, триггер сбрасывается, включая разрядной транзистор и опуская напряжение до 1/3 V_CC. Цикл повторяется, создавая прямоугольный выход, управляющий светодиодом.

Большой конденсатор C2 накапливает большую часть энергии батареи в течение 97 % периода «выкл», выдавая кратковременный импульс тока в 3 % периода «вкл». Это сильно снижает среднюю нагрузку на батареи.

Поскольку выходной ток TLC555 уменьшается с напряжением питания, яркость светодиода падает по мере разряда батарей. Тем не менее, схема продолжает мигать, демонстрируя эффективность низкопотребляющего дизайна.