CMOS 555 장기 플라이백 LED 점멸기

부품 및 재료

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AAA 배터리 2개

배터리 클립(Radio Shack 카탈로그 번호 270-398B)

U1, U2 - CMOS TLC555 타이머 IC(Radio Shack 카탈로그 번호 276-1718 또는 동급)

Q1 - 2N3906 PNP 트랜지스터(Radio Shack 카탈로그 #276-1604(15팩) 또는 동급)

Q2 - 2N2222 NPN 트랜지스터(Radio Shack 카탈로그 #276-1617(15팩) 또는 동급)

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

D2 - 청색 발광 다이오드(Radio Shack 카탈로그 # 276-311 또는 동급)

R1 - 1.5MΩ 1/4W 5% 저항기

R2 - 47KΩ 1/4W 5% 저항기

R3, R5 - 10KΩ 1/4W 5% 저항기

R4 - 1MΩ 1/4W 5% 저항기

R6 - 100KΩ 1/4W 5% 저항기

R7 - 1KΩ 1/4W 5% 저항기

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

C2 - 100pF 세라믹 디스크 커패시터(Radio Shack 카탈로그 # 272-123)

C3 - 100µF 전해 커패시터(Radio Shack 카탈로그 272-1028 또는 동급)

L1 - 200µH 초크 또는 인덕터(정확한 값은 중요하지 않음, 장의 끝 참조)

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 1권, 16장:제목 "인덕터 과도 응답"

전기 회로의 교훈 , 1권, 16장:제목 "LR이 아닌 L/R인 이유"

전기 회로의 교훈 , 3권, 4장:제목 "공통 이미터 증폭기"

전기 회로의 교훈 , 3권, 9장:제목 "정전기 방전"

전기 회로의 교훈 , 4권, 10장:제목 "단안정 멀티바이브레이터"

학습 목표

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555의 다른 작동 모드 알아보기

ESD 부품 취급 방법

간단한 게이트에 트랜지스터를 사용하는 방법(저항 트랜지스터 인버터)

인덕터가 유도 플라이백을 사용하여 전력을 변환하는 방법

인덕터 만드는 방법

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.

이 특정 실험은 또 다른 실험인 "정류 다이오드"(6권, 5장)를 기반으로 합니다. 계속 진행하기 전에 해당 섹션을 검토하는 것이 좋습니다.

롱 듀레이션 LED 플래셔 시리즈의 마지막입니다. 그들은 CMOS 555를 사용하여 LED를 깜박이는 방법과 사용되는 배터리보다 전압 강하가 더 큰 LED를 허용하도록 배터리의 전압을 높이는 방법을 보여주었습니다. 여기에서도 동일한 작업을 수행하지만 커패시터 대신 인덕터를 사용합니다.

기본 개념은 Joule Thief라는 또 다른 발명품에서 채택되었습니다. 줄 도둑은 유도 반동을 사용하여 11/2 배터리의 백색광 LED를 켜는 간단한 트랜지스터 발진기이며 LED가 전도를 시작하려면 최소 3.6볼트가 필요합니다! 줄 도둑처럼 11/2볼트를 사용하여 이 회로를 작동시키는 것이 가능합니다. 그러나 CMOS 555는 2볼트 정격이므로 최소 11/2볼트는 권장되지 않지만 이 회로의 극도의 효율성을 활용할 수 있습니다. 줄 도둑에 대해 자세히 알아보려면 웹에서 많은 정보를 찾을 수 있습니다.

이 회로는 또한 직렬로 1개 또는 2개 이상의 LED를 구동할 수 있습니다. LED의 수가 늘어날수록 인덕터가 생성할 수 있는 전압의 양이 배터리 전압에 따라 달라지기 때문에 배터리가 장기간 지속되는 능력은 감소합니다. 이 실험의 목적을 위해 두 개의 서로 다른 LED가 LED 전압 강하의 독립성을 입증하는 데 사용되었습니다. 파란색 LED의 높은 강도는 빨간색 LED를 압도하지만 자세히 보면 빨간색 LED가 최대 밝기에 있음을 알 수 있습니다. 이 실험을 위해 선택한 LED의 색상은 거의 무엇이든 사용할 수 있습니다.

일반적으로 유도 반동으로 인해 생성되는 고전압은 제거해야 합니다. 이 회로는 이를 사용하지만 LED의 극성을 잘못 입력하면 ESD에 더 민감한 파란색 LED가 죽을 가능성이 높습니다(확인됨). 코일의 제어되지 않은 펄스는 ESD 이벤트와 유사합니다. 트랜지스터와 TLC555도 위험할 수 있습니다.

이 회로의 인덕터는 아마도 설계에서 가장 덜 중요한 부분일 것입니다. 인덕터라는 용어는 일반적이며 초크 또는 코일이라고 하는 이 구성 요소를 찾을 수도 있습니다. 솔레노이드 코일도 인덕터 유형이기 때문에 작동합니다. 릴레이의 코일도 마찬가지입니다. 내가 사용한 모든 구성 요소 중에서 이것은 아마도 내가 만난 가장 중요하지 않은 구성 요소일 것입니다. 실제로 코일은 아마도 존재하는 가장 실용적인 구성 요소일 것입니다. 작동 이론 이후에 이 디자인에서 작동할 코일을 만드는 방법을 다루겠지만 그림에 표시된 부품은 지역 전자 소매점에서 구입한 200µH 초크입니다.

작동 이론

커패시터와 인덕터 모두 에너지를 저장합니다. 커패시터는 일정한 전압을 유지하려고 하는 반면 인덕터는 일정한 전류를 유지하려고 합니다. 둘 다 각각의 측면으로의 변화에 ​​저항합니다. 이것은 플라이백 트랜스포머의 기초로, 구형 CRT 회로 및 최소한의 소란으로 고전압이 필요한 기타 용도에 사용되는 공통 회로입니다. 코일을 충전하면 자기장이 코일 주위로 확장됩니다. 기본적으로 이것은 전자석이며 자기장은 저장된 에너지입니다. 전류가 멈추면 이 자기장이 붕괴되고 자기장이 코일의 와이어를 교차할 때 전기가 생성됩니다.

이 회로는 두 개의 불안정한 멀티바이브레이터를 사용합니다. 첫 번째 멀티 바이브레이터는 두 번째를 제어합니다. 둘 다 최소 전류와 Q1을 사용하여 만든 인버터용으로 설계되었습니다. 두 발진기는 매우 유사하며 첫 번째는 이전 실험에서 다루어졌습니다. 문제는 97%의 시간 동안 계속 켜져 있거나 높다는 것입니다. 이전 회로에서 우리는 LED를 켜기 위해 로우 상태를 사용했습니다. 이 경우 하이는 두 번째 멀티바이브레이터를 켜는 것입니다. 초저전류용으로 설계된 간단한 트랜지스터 인버터를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이것은 실제로 매우 오래된 논리 제품군인 RTL로, 저항 트랜지스터 논리의 약자입니다.

두 번째 멀티바이브레이터는 약 50%인 구형파로 68.6KHz에서 진동합니다. 이 회로는 최소 부품 LED 점멸 장치에 표시된 것과 똑같은 원리를 사용합니다. . 다시 말하지만, 전류를 최소화하기 위해 가장 큰 실제 저항이 사용되며, 이는 C2에 대해 정말 작은 커패시터를 의미합니다. 이 고주파 구형파는 간단한 스위치로 Q2를 켜고 끄는 데 사용됩니다.

그림 1은 Q2가 전도되고 코일이 충전되기 시작할 때 일어나는 일을 보여줍니다. Q2가 계속 켜져 있으면 배터리 전체에서 효과적인 단락이 발생하지만 이것이 발진기의 일부이기 때문에 발생하지 않습니다. 코일이 최대 전류에 도달하기 전에 Q2가 전환되고 스위치가 열립니다.

그림 2는 Q2가 열렸을 때 코일이 충전된 모습을 보여줍니다. 코일은 전류를 유지하려고 하지만 방전 경로가 없으면 할 수 없습니다. 방전 경로가 없다면 코일은 고전압 펄스를 생성하여 이를 통해 흐르는 전류를 유지하려고 하며 이 전압은 상당히 높을 것입니다. 그러나 방전 경로에 몇 개의 LED가 있으므로 코일 펄스는 결합된 LED의 전압 강하로 빠르게 이동한 다음 나머지 전하를 전류로 덤프합니다. 결과적으로 생성된 고전압은 없지만 LED를 켜는 데 필요한 전압으로 변환됩니다.

LED는 펄스이며 광 곡선은 코일의 방전 곡선을 상당히 가깝게 따릅니다. 그러나 인간의 눈은 이 광 출력을 우리가 연속광으로 인식하는 것으로 평균화합니다.

부품 및 재료

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26AWG 마그넷 와이어 26피트(8미터)(Radio Shack 카탈로그 #278-1345 또는 동급)

6/32X1.5인치 나사, M4X30mm 나사 또는 비슷한 직경의 못, 강철 또는 철로 절단되지만 스테인리스는 아님

일치하는 잠금 너트(선택 사항)

투명 테이프(선택 사항, 나사를 사용하는 경우 필요)

슈퍼 글루

납땜 인두, 땜납

앞서 언급했듯이 이것은 정밀 부품이 아닙니다. 일반적으로 인덕터는 많은 응용 분야에서 큰 편차를 가질 수 있으며, 특히 이 인덕터는 높은 쪽에서 많은 양을 벗어날 수 있습니다. 여기서 목표는 220µH보다 큽니다.

나사를 사용하는 경우 실과 와이어 사이에 투명 테이프를 한 겹 사용합니다. 이것은 나사의 나사산이 와이어에 절단되어 코일이 단락되는 것을 방지하기 위한 것입니다. 잠금 너트를 사용하는 경우 나사 머리에서 1”(25mm) 떨어진 나사에 끼우십시오. 와이어의 한쪽 끝에서 약 1인치 지점에서 시작하여 그림과 같이 못이나 나사의 머리 부분에 접착제를 사용하여 와이어를 고정합니다. 접착제가 굳도록 하십시오.

와이어를 1인치 길이의 나사로 깔끔하고 단단히 감고 다시 슈퍼 접착제로 제자리에 고정합니다. (위 그림). 조심하는 한 가변 속도 드릴을 사용하여 이를 도울 수 있습니다. 모든 전기 제품과 마찬가지로 사용자를 물 수 있습니다. 접착제가 굳을 때까지 와이어를 단단히 잡은 다음 첫 번째 레이어 위에 두 번째 레이어를 감기 시작합니다. 마지막 1인치를 제외한 모든 와이어가 사용될 때까지 이 과정을 계속하고 접착제를 사용하여 가끔 와이어를 고정합니다. 두 번째 인덕터 리드가 첫 번째 레이어에서 떨어진 나사의 다른 쪽 끝에 있도록 마지막 레이어에 와이어를 정렬합니다. 이것을 접착제로 마지막으로 붙입니다. 완전히 건조시키십시오.

날카로운 칼날을 부드럽게 잡고 두 리드의 각 끝에서 법랑질을 긁습니다. 납땜 인두와 땜납으로 노출된 구리를 주석 처리하면 이제 이 실험에 사용할 수 있는 기능적 인덕터가 생겼습니다.

내가 만든 것은 다음과 같습니다. 아래 그림.

표시된 연결은 인덕턴스를 측정하는 데 사용되며 220µH에 매우 가깝습니다.