CMOS555長時間最小部品赤色LEDフラッシャー
部品と材料
- 2つのAAAバッテリー
- バッテリークリップ（ラジオシャックカタログ＃270-398B）
- 1つのDVMまたはVOM
- U1-T One CMOS TLC555タイマーIC（Radio Shackカタログ番号276-1718または同等のもの）
- D1-赤色発光ダイオード（Radio Shackカタログ番号276-041または同等のもの）
- R1-1.5MΩ1/ 4W 5％抵抗
- R2-47KΩ1/ 4W 5％抵抗
- C1-1 µFタンタルコンデンサ（Radio Shackカタログ272-1025または同等品）
- C2-100 µF電解コンデンサ（Radio Shackカタログ272-1028または同等品）
相互参照
電気回路の教訓 、第1巻、第16章：「電圧と電流の計算」
電気回路の教訓 、第1巻、第16章：「未知の時間の解決」
電気回路の教訓 、第3巻、第9章：「静電放電」
電気回路の教訓 、第4巻、第10章：「マルチバイブレータ」
学習目標
- RC時定数の実用的なアプリケーションを学ぶ
- いくつかの555タイマーのAstableマルチバイブレーター構成の1つを学ぶ
- デューティサイクルの実用的な知識
- ESDに敏感な部品の取り扱い方法を学ぶ
回路図
イラスト
手順
ノート！このプロジェクトでは、静電気に弱い部品であるCMOS 555を使用します。第3巻、第9章、静電放電で説明されているように保護を使用しない場合は、 、あなたはそれを破壊する危険を冒します。
555はパワーホッグではありませんが、1971年に作成された1970年代の子です。数時間ではなくても、数日でバッテリーが乾きます。幸いなことに、この設計はCMOSテクノロジを使用して再発明されました。新しい実装は、元の素晴らしい電流ドライブがないため完全ではありませんが、CMOSデバイスの場合、出力電流は依然として非常に良好です。主な利点には、より広い電源電圧範囲（電源仕様は2V〜18Vであり、11 / 2Vバッテリーを使用して動作します）と低電力が含まれます。このプロジェクトでは、TexasInstrumentsの設計であるTLC555を使用しています。他にもCMOS555がありますが、非常に似ていますが、いくつかの違いがあります。これらのチップはドロップイン代替品として設計されており、出力が実質的にロードされていない限り非常にうまく機能します。
この設計は、電流ドライブがより低い電源電圧でのみ悪化するため、赤字を利点に変えます。その仕様は、2VDCで3mA以下です。この設計では、いくつかの異なるアプローチを使用して、バッテリーを可能な限り長持ちさせるようにしています。 CMOS ICは非常に低い電流であり、LEDに30msのパルスを送信し（これは非常に短い時間ですが、人間の視覚の持続範囲内です）、電流を最小限に抑えるために非常に大きな抵抗を使用して遅いフラッシュレート（1秒）を使用します。デューティサイクルが3％の場合、この回路はほとんどの時間をオフに費やし、（LEDに20mAを想定）平均電流は0.6mAです。大きな問題は、このICに組み込まれている電流制限を使用することです。これは、特定の電流に対して定格が定められておらず、LED電流が異なるCMOSIC間で大きく異なる可能性があるためです。
非常に低い電流（この場合は2µa）を処理する場合、漏れが過剰になる可能性があるという境界線上の故障状態であるため、電解コンデンサで問題が発生する可能性があります。実験でこれが行われていると思われる場合は、バッテリーで充電してから、コンデンサC1を任意の導体で数回放電することで修正できる可能性があります。
この回路を完了すると、LEDが点滅し始め、数か月間点滅し続けます。 Dセルなどのより大きなバッテリーを使用する場合、この期間は劇的に増加します。
LEDに供給される電流引き込みを測定するには、ジャンパー（図に赤で示されている）を使用してC1 +をVccに接続します。これにより、TLC555がオンになります。バッテリーから回路に流れるアンペア数を測定します。目標電流は20mAで、さまざまなCMOS555を使用して9mAから24mAを測定しました。これは重要ではありませんが、バッテリーの寿命に影響します。
動作理論
注意深い読者は、これが基本的に 555 AUDIO OSCILLATOR で使用されたのと同じ回路であることに気付くでしょう。 実験。多くの設計では、同じ基本設計と概念をいくつかの異なる方法で使用しています。これはそのような場合です。この設計では、電源がそれほど低くなく、LED電流制限抵抗が使用されている場合、従来の555ICが機能します。使用するトランジスタの種類を除けば、図1に示すブロック図は基本的に従来の555と同じです。
この特定の発振器は、以前の実験で示した555単安定マルチバイブレータのように、ピン7トランジスタに依存しています。起動条件は、コンデンサが放電され、出力がハイで、ピン7のトランジスタがオフの状態です。図2に示すように、コンデンサは充電を開始します。
ピン2とピン6の両端の電圧が電源の2/3に達すると、フリップフロップは内部コンパレータC1を介してリセットされ、ピン7トランジスタがオンになり、図3に示すようにR2を介してコンデンサC1が放電を開始します。 R1を通して示されているのは偶発的なものであり、バッテリーを消耗すること以外は重要ではありません。これが、この抵抗値が非常に大きい理由です。
ピン2と6の両端の電圧が電源の1/3に達すると、フリップフロップは内部コンパレータC2を介して設定され、ピン7のトランジスタがオフになると、コンデンサはR1とR2を介して再び充電を開始できます。図2.このサイクルが繰り返されます。
コンデンサC2は、回路がオフになっている時間の97％の間に電圧を蓄積し、回路がオンになっている3％の間に電流を供給するため、バッテリーの寿命を延ばします。この簡単な追加により、バッテリーの耐用年数を大幅に超えることができます。
この実験を実行する際に、私が予期していなかったフィードバックメカニズムがありました。 TLC555の出力電流は、電源電圧が下がると出力電流が大幅に減少するため、比例しません。私のフラッシャーは、実験を終了する前に6か月間続きました。まだ点滅していて、とても薄暗かったです。
産業技術