CMOS 555, длительный красный светодиодный мигающий светильник

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две батареи AAA
• Зажим для аккумулятора (каталог Radio Shack № 270-398B)
• DVM или VOM
• U1 - микросхема таймера CMOS TLC555 (каталог Radio Shack № 276-1718 или аналог)
• Q1 - транзистор PNP 2N3906 (каталог Radio Shack № 276-1604 (15 шт.) или аналогичный)
• Q2 - 2N2222 NPN транзистор (каталог Radio Shack № 276-1617 (15 шт.) или аналогичный)
• D1 - Красный светодиод (каталог Radio Shack № 276-041 или аналог)
• R1 - резистор 1,5 МОм 1/4 Вт, 5%
• R2 - резистор 47 кОм 1 / 4Вт, 5%
• R3 - резистор 2,2 кОм 1/4 Вт, 5%
• R4 - резистор 27 Ом 1/4 Вт, 5% (или проверьте, выберите лучшее значение).
• C1 - танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack 272-1025 или аналог)
• C2 - электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack 272-1028 или аналог)

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 16:«Расчеты напряжения и тока»

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 16:«Решение для неизвестного времени»

Уроки электрических цепей , Том 3, глава 4:«Биполярные переходные транзисторы»

Уроки электрических цепей , Том 3, глава 9:«Электростатический разряд»

Уроки электрических цепей , Том 4, глава 10:«Мультивибраторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Изучите практическое применение постоянной времени RC.
• Изучите одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
• Практическое знание рабочего цикла
• Как обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду.
• Как использовать транзисторы для увеличения коэффициента усиления по току
• Как правильно рассчитать резистор для светодиода

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

ПРИМЕЧАНИЕ! В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству часть, CMOS 555. Если вы не используете защиту, как описано в Томе 3, Глава 9, Электростатический разряд , вы рискуете его уничтожить.

Схема, показанная в предыдущем эксперименте, CMOS 555 Long Duration Minimum Parts Red LED Flasher , имеет один большой недостаток - отсутствие контроля тока светодиода. В этом эксперименте используется та же базовая схема 555 и добавляются транзисторные драйверы, чтобы исправить это.

Детали, используемые для этого транзисторного драйвера, не являются критическими. Он разработан, чтобы загрузить TLC555 до абсолютного минимума и при этом полностью включить Q2. Это важно, потому что, когда напряжение батареи приближается к 2 В, привод от TLC555 уменьшается до минимальных значений. Биполярные транзисторы могут быть хорошими переключателями.

Поскольку светодиоды могут иметь очень много вариаций, R4 следует настроить в соответствии с конкретным используемым светодиодом. Ток ограничен 18,5 мА при 27 Ом и Vf (прямое падение напряжения светодиода) 2,5 В, светодиод Vf 2,1 В потребляет 33 мА, а светодиод Vf 1,5 потребляет 56 мА. Последний имеет слишком большой ток, не говоря уже о том, как это повлияет на время автономной работы. Чтобы исправить это, используйте 47 Ом, если Vf составляет 2,1 В, и 75 Ом, если Vf составляет 1,5 В, при условии, что целевой ток составляет 20 мА.

Вы можете измерить Vf с помощью перемычки, показанной на рисунке красным цветом, при которой светодиод будет постоянно гореть. Вы можете рассчитать значение R4, используя уравнение:

R4 =(3V-Vf) / 0,02A

В предыдущем эксперименте упоминалось, что конденсатор C2 продлевает срок службы батарей. Интересный эксперимент - периодически снимать эту деталь и смотреть, что будет. Сначала вы заметите потускнение светодиода, а через неделю или две цепь без него умрет, а после замены через пару секунд возобновит работу. Этот прошивальщик проработает 3 месяца на свежих щелочных батарейках AAA.

ТЕОРИЯ ДЕЙСТВИЯ

Генератор CMOS 555 был полностью объяснен в предыдущем эксперименте, поэтому драйвер транзистора будет в центре внимания этого объяснения.

Драйвер транзистора сочетает в себе элементы конфигурации общего коллектора на Q1, наряду с конфигурацией общего эмиттера на Q2. Это обеспечивает очень высокое входное сопротивление, позволяя при этом Q2 полностью включиться. Входное сопротивление транзистора - это коэффициент β (усиление) транзистора, умноженный на эмиттерный резистор. Если Q1 имеет усиление 50 (минимальное значение), тогда драйвер загружает TLC555 с более чем 100 кОм. У транзисторов могут быть большие различия в усилении даже в пределах одного семейства.

Когда Q1 включается, 1 мА отправляется на Q2. Этого более чем достаточно, чтобы полностью включить Q2, что называется насыщением. Q2 используется как простой переключатель для светодиода.