CMOS 555 Roter LED-Blinker mit langer Dauer

TEILE UND MATERIALIEN

• Zwei AAA-Batterien
• Batterieclip (Radio Shack Katalog # 270-398B)
• Ein DVM oder VOM
• U1 - CMOS TLC555 Timer IC (Radio Shack Katalog # 276-1718 oder gleichwertig)
• Q1 - 2N3906 PNP-Transistor (Radio Shack Katalog #276-1604 (15er Pack) oder gleichwertig)
• Q2 - 2N2222 NPN Transistor (Radio Shack Katalog #276-1617 (15 Stück) oder gleichwertig)
• D1 - Rote Leuchtdiode (Radio Shack Katalog Nr. 276-041 oder gleichwertig)
• R1 - 1,5 MΩ 1/4W 5 % Widerstand
• R2 - 47 KΩ 1/4W 5 % Widerstand
• R3 - 2,2 KΩ 1/4W 5 % Widerstand
• R4 - 27 Ω 1/4W 5% Widerstand (oder testen Sie einen besseren Wert)
• C1 - 1 µF Tantalkondensator (Radio Shack Katalog 272-1025 oder gleichwertig)
• C2 - 100 µF Elektrolytkondensator (Radio Shack Katalog 272-1028 oder gleichwertig)

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 16:„Spannungs- und Stromberechnungen“

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 16:„Auflösung für unbekannte Zeit“

Lektionen in Stromkreisen , Band 3, Kapitel 4:„Bipolar-Junction-Transistoren“

Lektionen in Stromkreisen , Band 3, Kapitel 9 :„Elektrostatische Entladung“

Lektionen in Stromkreisen , Band 4, Kapitel 10:„Multivibratoren“

LERNZIELE

• Lernen Sie eine praktische Anwendung für eine RC-Zeitkonstante
• Lernen Sie eine von mehreren 555-Timer-Astabilen Multivibrator-Konfigurationen
• Kenntnis des Arbeitszyklus
• Umgang mit ESD-empfindlichen Teilen
• Verwendung von Transistoren zur Verbesserung der Stromverstärkung
• So berechnen Sie den richtigen Widerstand für eine LED

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

HINWEIS! Dieses Projekt verwendet einen elektrostatisch empfindlichen Teil, den CMOS 555. Wenn Sie keinen Schutz wie in Band 3, Kapitel 9 beschrieben verwenden, Elektrostatische Entladung , Sie laufen Gefahr, es zu zerstören.

Die im vorherigen Experiment gezeigte Schaltung, CMOS 555 Long Duration Minimum Parts Red LED Flasher , hat einen großen Nachteil, nämlich die fehlende LED-Stromsteuerung. Dieses Experiment verwendet das gleiche grundlegende 555-Schema und fügt Transistortreiber hinzu, um dies zu korrigieren.

Die für diesen Transistortreiber verwendeten Teile sind unkritisch. Es wurde entwickelt, um den TLC555 auf ein absolutes Minimum zu laden und trotzdem Q2 vollständig einzuschalten. Dies ist wichtig, da der Antrieb des TLC555 auf seine Mindestwerte reduziert wird, wenn sich die Batteriespannung 2 V nähert. Bipolartransistoren können gute Schalter sein.

Da LEDs so viele Variationen haben können, sollte R4 an die verwendete LED angepasst werden. Der Strom ist auf 18,5 mA mit 27 Ω und einer Vf (LED-Vorwärtsabfallspannung) von 2,5 V begrenzt, eine LED-Vf von 2,1 V zieht 33 mA und eine LED-Vf von 1,5 56 mA. Letzteres ist zu viel Strom, ganz zu schweigen davon, was das für die Akkulaufzeit bedeuten würde. Um dies zu korrigieren, verwenden Sie 47 , wenn Vf 2,1 V beträgt, und 75 Ω, wenn Vf 1,5 V beträgt, vorausgesetzt, der Zielstrom beträgt 20 mA.

Sie können Vf messen, indem Sie den in der Abbildung rot dargestellten Jumper verwenden, wodurch die LED durchgehend eingeschaltet wird. Sie können den Wert von R4 berechnen, indem Sie die Gleichung verwenden:

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

Im vorherigen Experiment wurde erwähnt, dass der Kondensator C2 die Lebensdauer der Batterien verlängert. Ein interessantes Experiment besteht darin, diesen Teil regelmäßig zu entfernen und zu sehen, was passiert. Zuerst werden Sie ein Dimmen der LED bemerken, und nach ein oder zwei Wochen wird der Stromkreis ohne sie sterben und in ein paar Sekunden wieder arbeiten, wenn sie ersetzt wird. Dieser Blinker funktioniert 3 Monate lang mit frischen Alkaline AAA-Batterien.

THEORIE DES BETRIEBES

Der CMOS 555-Oszillator wurde im vorherigen Experiment vollständig erklärt, daher wird der Transistortreiber im Mittelpunkt dieser Erklärung stehen.

Der Transistortreiber kombiniert Elemente einer gemeinsamen Kollektorkonfiguration an Q1 zusammen mit einer gemeinsamen Emitterkonfiguration an Q2. Dies ermöglicht einen sehr hohen Eingangswiderstand, während Q2 vollständig eingeschaltet werden kann. Der Eingangswiderstand des Transistors ist das β (Verstärkung) des Transistors mal dem Emitterwiderstand. Wenn Q1 eine Verstärkung von 50 (einen Mindestwert) hat, lädt der Treiber den TLC555 mit mehr als 100KΩ. Transistoren können große Schwankungen in der Verstärkung aufweisen, sogar innerhalb derselben Familie.

Wenn Q1 einschaltet, wird 1mA an Q2 gesendet. Dies ist mehr als genug, um Q2 vollständig zu drehen, was als Sättigung bezeichnet wird. Q2 wird als einfacher Schalter für die LED verwendet.