Длительный мигатель с индуктивным обратным ходом на CMOS 555

Детали и материалы

• Две батареи AAA
• Клипса для батареи (каталог Radio Shack # 270-398B)
• U1, U2 – CMOS таймер TLC555 (каталог Radio Shack # 276-1718 или аналогичный)
• Q1 – 2N3906 PNP транзистор (каталог Radio Shack # 276-1604 (упаковка 15 шт.) или аналогичный)
• Q2 – 2N2222 NPN транзистор (каталог Radio Shack # 276-1617 (упаковка 15 шт.) или аналогичный)
• D1 – Красный светодиод (каталог Radio Shack # 276-041 или аналогичный)
• D2 – Синий светодиод (каталог Radio Shack # 276-311 или аналогичный)
• R1 – 1.5 МОм 1/4Вт 5% резистор
• R2 – 47 кОм 1/4Вт 5% резистор
• R3, R5 – 10 кОм 1/4Вт 5% резистор
• R4 – 1 МОм 1/4Вт 5% резистор
• R6 – 100 кОм 1/4Вт 5% резистор
• R7 – 1 кОм 1/4Вт 5% резистор
• C1 – 1 мкФ танталовый конденсатор (каталог Radio Shack # 272-1025 или аналогичный)
• C2 – 100 пФ керамический дисковый конденсатор (каталог Radio Shack # 272-123)
• C3 – 100 мкФ электролитический конденсатор (каталог Radio Shack # 272-1028 или аналогичный)
• L1 – 200 мкГн дроссель или катушка индуктивности (точное значение не критично, см. конец главы)

Перекрёстные ссылки

• Lessons In Electric Circuits, Том 1, глава 16: «Переходный процесс в катушке индуктивности»
• Lessons In Electric Circuits, Том 1, глава 16: «Почему L/R, а не LR?»
• Lessons In Electric Circuits, Том 3, глава 4: «Эмиттерный повторитель»
• Lessons In Electric Circuits, Том 3, глава 9: «Электростатический разряд»
• Lessons In Electric Circuits, Том 4, глава 10: «Моностабильные мультивибраторы»

Цели обучения

• Исследовать менее распространённый режим работы таймера 555
• Применить правильные техники обращения с электростатическим разрядом (ESD)
• Использовать транзистор как простой инвертор (резисторно-транзисторная логика)
• Использовать индуктивный обратный ход для повышения напряжения для питания светодиодов
• Построить собственную катушку индуктивности из доступных материалов

Схема

Иллюстрация

Инструкции

НОТА: CMOS 555 высокочувствителен к электростатическому разряду. Следуйте рекомендациям по защите в Т. 3, Гл. 9, «Электростатический разряд», чтобы избежать повреждения ИС.

Этот эксперимент строится на «Коммутационном диоде» (Т. 6, гл. 5). Ознакомьтесь с тем разделом перед продолжением.

Мы используем CMOS 555 для мигания светодиода, повышая напряжение батареи с помощью индуктивного обратного хода, зеркаля принцип Joule Thief. Хотя 555 рассчитан на минимум 2 В, схема может работать от 1.5 В батарей благодаря высокоэффективной энергетической конверсии.

Дизайн может управлять несколькими светодиодами последовательно; по мере увеличения их числа срок службы батареи уменьшается, потому что пиковое напряжение катушки зависит от напряжения питания. В этом примере два разных светодиода демонстрируют независимость схемы от индивидуальных падений напряжения на светодиодах. Синий светодиод доминирует в воспринимаемой яркости, но красный достигает своей максимальной интенсивности.

Правильная полярность светодиодов критична. Неправильно ориентированный синий светодиод, более чувствительный к ESD, вероятно, будет разрушен индуктивным импульсом. Также транзистор и микросхема 555 могут быть повреждены неконтролируемыми пиками.

Катушка индуктивности — самый прощающий компонент. Это может быть стандартный дроссель, катушка соленоида или даже катушка реле. Ниже приведена пошаговая инструкция по сборке катушки 220 мкГн с использованием магнитного провода 26 AWG.

Детали и материалы для катушки

• 26 футов (8 м) магнитного провода 26 AWG (каталог Radio Shack # 278-1345 или аналогичный)
• Винт 6/32×1.5 дюйма, винт M4×30 мм или аналогичный стальной/железный гвоздь (не нержавеющий)
• Опционально: контргайка
• Опционально: прозрачная лента (если используются винты)
• Суперклей
• Паяльник и припой

Катушки не являются точными компонентами; их индуктивность может варьироваться. Цель — ≥220 мкГн. Нижеприведённые шаги просты и воспроизводимы.

1. Намотайте провод вокруг винта или гвоздя в один плотный слой, сохраняя длину катушки 1 дюйм (25 мм). Закрепите начало катушки тонкой полоской прозрачной ленты или клеевой точкой.

2. Нанесите небольшое количество суперклея у головки винта, чтобы зафиксировать первый слой. Дайте клею застыть перед намоткой следующих витков.

3. Продолжайте намотку, нанося клей по мере необходимости для поддержания натяжения и формы, пока провод почти не закончится. Оставьте 1-дюймовый участок провода свободным для второго вывода.

5. Измерьте индуктивность мультиметром или LCR-метром; типичные значения близки к 220 мкГн.

На рисунках ниже изображены готовая катушка и установка для измерения.