CMOS 555 Long Duration 최소 부품 빨간색 LED 점멸기

부품 및 재료

<울>

AAA 배터리 2개

배터리 클립(Radio Shack 카탈로그 번호 270-398B)

DVM 또는 VOM 1개

U1 - T One CMOS TLC555 타이머 IC(Radio Shack 카탈로그 번호 276-1718 또는 동급)

D1 - 적색 발광 다이오드(Radio Shack 카탈로그 번호 276-041 또는 동급)

R1 - 1.5MΩ 1/4W 5% 저항기

R2 - 47KΩ 1/4W 5% 저항기

C1 - 1µF 탄탈륨 커패시터(Radio Shack 카탈로그 272-1025 또는 동급)

C2 - 100µF 전해 커패시터(Radio Shack 카탈로그 272-1028 또는 동급)

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 1권, 16장:"전압 및 전류 계산"

전기 회로의 교훈 , 1권, 16장:"미지의 시간에 대한 풀이"

전기 회로의 교훈 , 3권, 9장:"정전기 방전"

전기 회로의 교훈 , 4권, 10장:"멀티바이브레이터"

학습 목표

<울>

RC 시상수에 대한 실제 적용 알아보기

여러 555 타이머 Astable Multivibrator 구성 중 하나 알아보기

듀티 사이클에 대한 작업 지식

ESD에 민감한 부품 처리 방법 알아보기

개략도

그림

지침

노트! 이 프로젝트는 정전기에 민감한 부품인 CMOS 555를 사용합니다. 3권, 9장, 정전기 방전에 설명된 보호 기능을 사용하지 않는 경우 , 당신은 그것을 파괴할 위험이 있습니다.

555는 파워 호그가 아니지만 1971년에 만들어진 1970년대의 자식입니다. 몇 시간은 아니더라도 며칠 만에 배터리를 빨아들일 것입니다. 다행히도 디자인은 CMOS 기술을 사용하여 재창조되었습니다. 새로운 구현은 원본의 환상적인 전류 드라이브가 없기 때문에 완벽하지 않지만 CMOS 장치의 경우 출력 전류는 여전히 매우 좋습니다. 주요 장점은 더 넓은 공급 전압 범위(전원 공급 장치 사양은 2V ~ 18V이며 11/2V 배터리를 사용하여 작동함)와 저전력입니다. 이 프로젝트는 Texas Instruments 설계인 TLC555를 사용합니다. 매우 유사하지만 약간의 차이점이 있는 다른 CMOS 555가 있습니다. 이 칩은 드롭인 교체용으로 설계되었으며 출력이 크게 로드되지 않는 한 매우 잘 작동합니다.

이 설계는 전류 드라이브가 더 낮은 전원 공급 장치 전압에서만 악화되고 사양이 2VDC의 경우 3ma를 넘지 않기 때문에 결핍을 장점으로 바꿉니다. 이 디자인은 몇 가지 다른 접근 방식을 사용하여 배터리가 가능한 한 절대적으로 오래 지속되도록 하려고 합니다. CMOS IC는 매우 낮은 전류이며 LED에 30ms의 펄스(매우 짧은 시간이지만 인간의 시각 범위 이내)를 보내고 전류를 최소화하기 위해 매우 큰 저항을 사용하여 느린 플래시 속도(1초)를 사용합니다. 3%의 듀티 사이클에서 이 회로는 대부분의 시간을 오프 상태로 보내고(LED의 경우 20ma로 가정) 평균 전류는 0.6ma입니다. 큰 문제는 이 IC에 내장된 전류 제한을 사용한다는 점입니다. 특정 전류에 대해 정격이 지정되지 않았으며 LED 전류는 CMOS IC마다 크게 다를 수 있기 때문입니다.

누설이 과도할 수 있는 매우 낮은 전류(이 경우 2µa)를 처리할 때 전해 커패시터에 문제가 발생할 수 있으며, 이는 경계선 고장 조건입니다. 실험이 이 작업을 수행하는 것으로 보인다면 배터리를 통해 충전한 다음 임의의 도체에서 커패시터 C1을 여러 번 방전하면 문제가 해결될 수 있습니다.

이 회로를 완료하면 LED가 깜박이기 시작해야 하며 몇 달 동안 계속 깜박입니다. D 셀과 같은 더 큰 배터리를 사용하면 이 지속 시간이 크게 늘어납니다.

LED에 공급되는 전류 소모를 측정하려면 점퍼(그림에서 빨간색으로 표시)를 사용하여 C1+를 Vcc에 연결하면 TLC555가 켜집니다. 배터리에서 회로로 흐르는 전류를 측정합니다. 목표 전류는 20ma이고 다른 CMOS 555를 사용하여 9ma에서 24ma까지 측정했습니다. 이것은 배터리 수명에 영향을 미치긴 하지만 중요하지 않습니다.

작동 이론

관찰하는 독자는 이것이 555 AUDIO OSCILLATOR에 사용된 것과 근본적으로 동일한 회로라는 것을 알 수 있습니다. 실험. 많은 디자인이 동일한 기본 디자인과 개념을 여러 가지 다른 방식으로 사용합니다. 이것이 바로 그러한 경우입니다. 전원 공급 장치가 너무 낮지 않고 LED 전류 제한 저항이 사용되는 경우 기존 555 IC가 이 설계에서 작동합니다. 사용된 트랜지스터의 유형을 제외하고는 그림 1과 같은 블록도가 기존 555와 기본적으로 동일합니다.

이 특정 발진기는 이전 실험에서 보인 555 단안정 멀티바이브레이터와 마찬가지로 핀 7 트랜지스터에 의존합니다. 시작 조건은 커패시터가 방전되고 출력이 높으며 핀 7 트랜지스터가 꺼진 상태입니다. 커패시터는 그림 2와 같이 충전을 시작합니다.

핀 2와 6의 전압이 전원 공급 장치의 2/3에 도달하면 플립플롭이 내부 비교기 C1을 통해 재설정되고 핀 7 트랜지스터가 켜지고 그림 3과 같이 커패시터 C1이 R2를 통해 방전되기 시작합니다. R1을 통해 표시된 것은 부수적이며 배터리를 소모하는 것 외에는 중요하지 않습니다. 이것이 이 저항값이 큰 이유입니다.

핀 2와 6의 전압이 전원 공급 장치의 1/3에 도달하면 플립플롭이 내부 비교기 C2를 통해 설정되고 핀 7 트랜지스터가 꺼지면 그림과 같이 커패시터가 R1과 R2를 통해 다시 충전을 시작할 수 있습니다. 그림 2. 이 주기가 반복됩니다.

커패시터 C2는 회로가 꺼져 있는 시간의 97% 동안 전압을 저장하고 회로가 켜져 있는 동안 3% 동안 전류를 제공하기 때문에 배터리 수명을 연장합니다. 이 간단한 추가로 배터리 수명이 크게 단축됩니다.

이 실험을 진행하면서 예상하지 못한 피드백 메커니즘이 있었습니다. TLC555의 출력 전류는 비례하지 않습니다. 전원 공급 장치 전압이 낮아지면 출력 전류가 훨씬 더 많이 감소하기 때문입니다. 내 플래셔는 실험을 종료하기 전에 6개월 동안 지속되었습니다. 여전히 깜박이고 있었고 매우 어두웠습니다.