CMOS555長時間赤色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）
• DVMまたはVOM
• U1-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）
• Q1-2N3906 PNPトランジスタ（Radio Shackカタログ＃276-1604（15パック）または同等品）
• Q2-2N2222 NPNトランジスタ（Radio Shackカタログ＃276-1617（15パック）または同等品）
• 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
• R3-2.2KΩ1/ 4W 5％抵抗
• R4-27Ω1/ 4W 5％抵抗（またはテストでより適切な値を選択）
• 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4章：「バイポーラ接合トランジスタ」

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
• トランジスタを使用して電流ゲインを改善する方法
• LEDの正しい抵抗を計算する方法

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。

前の実験で示した回路、 CMOS555長時間最小部品赤色LEDフラッシャー 、1つの大きな欠点があります。それは、LED電流制御の欠如です。この実験では、同じ基本的な555回路図を使用し、トランジスタ化されたドライバを追加してこれを修正します。

このトランジスタドライバに使用される部品は重要ではありません。 TLC555を最小限にロードし、Q2を完全にオンにするように設計されています。バッテリ電圧が2Vに近づくと、TLC555からのドライブが最小値に減少するため、これは重要です。バイポーラトランジスタは優れたスイッチになり得ます。

LEDには非常に多くの変動がある可能性があるため、使用する特定のLEDに一致するようにR4を微調整する必要があります。電流は27Ωおよび2.5VのVf（LED順方向降下電圧）で18.5maに制限され、2.1VのLED Vfは33maを消費し、1.5のLEDVfは56mAを消費します。後者は、バッテリーの寿命に何が起こるかは言うまでもなく、電流が多すぎます。これを修正するには、ターゲット電流が20mAであると仮定して、Vfが2.1Vの場合は47Ω、Vfが1.5Vの場合は75Ωを使用します。

図の赤で示されているジャンパーを使用してVfを測定できます。これにより、LEDがフルタイムで点灯します。 R4の値は、次の式を使用して計算できます。

R4 =（3V-Vf）/ 0.02A

前の実験で、コンデンサC2がバッテリーの寿命を延ばすことが言及されました。興味深い実験は、この部分を定期的に削除して、何が起こるかを確認することです。最初はLEDが暗くなっていることに気付くでしょう。そして、1、2週間後に回路はそれなしで死に、交換されると数秒で動作を再開します。このフラッシャーは、新しいアルカリAAAバッテリーを使用して3か月間動作します。

動作理論

CMOS 555発振器は前の実験で完全に説明されたので、トランジスタドライバがこの説明の焦点になります。

トランジスタドライバは、Q1の共通コレクタ構成の要素とQ2の共通エミッタ構成の要素を組み合わせたものです。これにより、Q2を完全にオンにしながら、非常に高い入力抵抗が可能になります。トランジスタの入力抵抗は、トランジスタのβ（ゲイン）にエミッタ抵抗を掛けたものです。 Q1のゲインが50（最小値）の場合、ドライバーはTLC555に100KΩ以上をロードします。トランジスタは、同じファミリ内であっても、ゲインに大きなばらつきがある可能性があります。

Q1がオンになると、1maがQ2に送信されます。これは、Q2を完全に回転させるのに十分であり、飽和と呼ばれます。 Q2はLEDのシンプルなスイッチとして使用されます。