CMOS 555 Langzeit-Blau-LED-Flasher – Praktisches 555 Astabil-Schaltung Tutorial

Komponenten & Materialien

• 2 × AAA-Batterien
• Batterieclip (Radio Shack #270‑398B)
• U1 – 1 CMOS TLC555 Timer-IC (Radio Shack #276‑1718 oder gleichwertig)
• Q1 – 2N3906 PNP-Transistor (Radio Shack #276‑1604 oder gleichwertig)
• Q2 – 2N2222 NPN-Transistor (Radio Shack #276‑1617 oder gleichwertig)
• CR1 – 1N914 Diode (Radio Shack #276‑1122 oder gleichwertig – siehe Hinweise)
• D1 – Blaue LED (Radio Shack #276‑311 oder gleichwertig)
• R1 – 1,5 MΩ ¼ W 5 % Widerstand
• R2 – 47 kΩ ¼ W 5 % Widerstand
• R3 – 2,2 kΩ ¼ W 5 % Widerstand
• R4 – 620 Ω ¼ W 5 % Widerstand
• R5 – 82 Ω ¼ W 5 % Widerstand
• C1 – 1 µF Tantal-Kondensator (Radio Shack #272‑1025 oder gleichwertig)
• C2 – 100 µF Elektrolytkondensator (Radio Shack #272‑1028 oder gleichwertig)
• C3 – 470 µF Elektrolytkondensator (Radio Shack #272‑1030 oder gleichwertig)

Querverweise

• Lessons In Electric Circuits, Bd. 1, Kap. 16 – „Spannungs- und Stromberechnungen“
• Lessons In Electric Circuits, Bd. 1, Kap. 16 – „Unbekannte Zeit lösen“
• Lessons In Electric Circuits, Bd. 3, Kap. 4 – „Bipolare Transistoren“
• Lessons In Electric Circuits, Bd. 3, Kap. 9 – „Elektrostatische Entladung“
• Lessons In Electric Circuits, Bd. 4, Kap. 10 – „Multivibratoren“

Lernziele

• RC-Zeitkonstanten-Prinzipien in einer realen Schaltung anwenden
• 555-Timer in einer astabilen Multivibrator-Konfiguration implementieren
• Tastverhältnis und seine Auswirkung auf LED-Pulsung verstehen
• ESD-empfindliche Bauteile handhaben üben
• Transistoren zur Stromverstärkung und IC-Schutz einsetzen
• Einen Kondensator nutzen, um Spannung für eine High-Vf-LED temporär zu verdoppeln

Schaltplan

Aufbauillustration

Anleitung

Da der CMOS 555 IC hoch empfindlich gegen statische Entladung ist, schützen Sie ihn mit einer antistatischen Hülle oder einem geerdeten Armband wie in Lessons In Electric Circuits, Bd. 3, Kap. 9 beschrieben.

Blaue LEDs haben eine Vorwärtsspannung von ca. 3,6 V, was die 3 V von zwei AAA-Zellen übersteigt. Die Schaltung nutzt einen Timing-Kondensator (C3), um die Spannung kurzzeitig zu boosten, sodass die LED für 30-ms-Impulse aufleuchten kann.

Das Design funktioniert auch mit einer einzelnen 1,5-V-Zelle. In diesem Fall ersetzen Sie R5 durch einen 10-Ω-Widerstand und nutzen eine rote LED. Der LM3909-basierte Prototyp, der dieses Board inspirierte, lief über ein Jahr mit einer einzelnen D-Zelle.

CR1s Rolle ist lediglich das Klemmen der Spannung; jede Silizium- oder Schottky-Diode funktioniert adäquat. Niedrigere Spannungsfälle (z. B. Schottky) verbessern Effizienz und LED-Helligkeit.

Theorie der Funktionsweise

Wenn Q2 aus ist, lädt C3 auf die Batteriespannung minus Diodenabfall auf, wobei die blaue LED isoliert wird. Beim Einschalten von Q2 wird die negative Seite von C3 auf –2,4 V gezogen, die Diode wird umgepolart und die gespeicherte Energie entlädt sich durch R5 und die LED, was einen 5,4-V-Impuls erzeugt, der die LED beleuchtet.

Da C3 schnell entlädt, ist die LED nur während des kurzen Impulses sichtbar. Leckstrom bei 3 V kann ein schwaches Leuchten erzeugen, wenn die LED nominell aus ist, eine häufige reale Beobachtung.