Длительный мигающий синий светодиод на CMOS 555 — практическое руководство по астабильной схеме

Компоненты и материалы

• 2 × батареи AAA
• Клипса для батареи (Radio Shack #270‑398B)
• U1 – 1 CMOS таймер TLC555 (Radio Shack #276‑1718 или аналогичный)
• Q1 – 2N3906 PNP транзистор (Radio Shack #276‑1604 или аналогичный)
• Q2 – 2N2222 NPN транзистор (Radio Shack #276‑1617 или аналогичный)
• CR1 – 1N914 диод (Radio Shack #276‑1122 или аналогичный — см. примечания)
• D1 – Синий светодиод (Radio Shack #276‑311 или аналогичный)
• R1 – 1.5 МОм ¼ Вт 5 % резистор
• R2 – 47 кОм ¼ Вт 5 % резистор
• R3 – 2.2 кОм ¼ Вт 5 % резистор
• R4 – 620 Ом ¼ Вт 5 % резистор
• R5 – 82 Ом ¼ Вт 5 % резистор
• C1 – 1 мкФ танталовый конденсатор (Radio Shack #272‑1025 или аналогичный)
• C2 – 100 мкФ электролитический конденсатор (Radio Shack #272‑1028 или аналогичный)
• C3 – 470 мкФ электролитический конденсатор (Radio Shack #272‑1030 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. 4 – «Биполярные транзисторы»
• Lessons In Electric Circuits, Т. 3, Гл. 9 – «Электростатический разряд»
• Lessons In Electric Circuits, Т. 4, Гл. 10 – «Мультивибраторы»

Цели обучения

• Применить принципы RC-временной постоянной в реальной схеме
• Реализовать таймер 555 в конфигурации астабильного мультивибратора
• Понять скважность и её влияние на пульсацию светодиода
• Практиковать обращение с ESD-чувствительными компонентами
• Использовать транзисторы для усиления тока и защиты ИС
• Применить конденсатор для кратковременного удвоения напряжения для высоковольтного светодиода

Схема

Иллюстрация

Инструкции

Поскольку CMOS микросхема 555 высокочувствительна к статическому разряду, защитите её антистатическим чехлом или заземлённым браслетом, как описано в Lessons In Electric Circuits, Т. 3, Гл. 9.

Синие светодиоды имеют прямое напряжение примерно 3.6 В, превышающее 3 В от двух элементов AAA. Схема использует таймирующий конденсатор (C3) для кратковременного повышения напряжения, позволяя светодиоду мигать импульсами 30 мс.

Дизайн также работает с одной ячейкой 1.5 В. В этом случае замените R5 на резистор 10 Ом и используйте красный светодиод. Прототип на базе LM3909, вдохновивший эту плату, работал более года на одной D-ячейке.

Роль CR1 — просто зажимать напряжение; любой кремниевый или Шоттки диод выполнит работу. Диоды с меньшим падением (например, Шоттки) повышают эффективность и яркость светодиода.

Теория работы

Когда Q2 выключен, C3 заряжается до напряжения батареи минус падение на диоде, изолируя синий светодиод. При включении Q2 отрицательная сторона C3 притягивается к –2.4 В, разворачивая диод и позволяя накопленной энергии разрядиться через R5 и светодиод, создавая импульс 5.4 В, который зажигает светодиод.

Поскольку C3 быстро разряжается, светодиод виден только во время краткого импульса. Утеточный ток при 3 В может давать слабое свечение, когда светодиод номинально выключен — частое реальное наблюдение.