CMOS 555長時間フライバックLEDフラッシャー

部品と材料

• 単3電池2個
• 電池クリップ（Radio Shackカタログ# 270-398B）
• U1, U2 — CMOS TLC555タイマーIC（Radio Shackカタログ# 276-1718または同等品）
• Q1 — 2N3906 PNPトランジスタ（Radio Shackカタログ# 276-1604（15個入り）または同等品）
• Q2 — 2N2222 NPNトランジスタ（Radio Shackカタログ# 276-1617（15個入り）または同等品）
• D1 — 赤色LED（Radio Shackカタログ# 276-041または同等品）
• D2 — 青色LED（Radio Shackカタログ# 276-311または同等品）
• R1 — 1.5MΩ 1/4W 5% 抵抗
• R2 — 47kΩ 1/4W 5% 抵抗
• R3, R5 — 10kΩ 1/4W 5% 抵抗
• R4 — 1MΩ 1/4W 5% 抵抗
• R6 — 100kΩ 1/4W 5% 抵抗
• R7 — 1kΩ 1/4W 5% 抵抗
• C1 — 1µFタンタルコンデンサ（Radio Shackカタログ# 272-1025または同等品）
• C2 — 100pFセラミックディスクコンデンサ（Radio Shackカタログ# 272-123）
• C3 — 100µF電解コンデンサ（Radio Shackカタログ# 272-1028または同等品）
• L1 — 200µHチョークまたはインダクタ（正確な値は非クリティカル、章末参照）

関連リファレンス

• Lessons In Electric Circuits、第1巻、第16章：「インダクタ過渡応答」
• Lessons In Electric Circuits、第1巻、第16章：「なぜL/RであってLRではないのか？」
• Lessons In Electric Circuits、第3巻、第4章：「共通エミッタ増幅器」
• Lessons In Electric Circuits、第3巻、第9章：「静電気放電」
• Lessons In Electric Circuits、第4巻、第10章：「モノステーブルマルチバイブレータ」

学習目標

• 555タイマーのあまり一般的でない動作モードを探究する
• 適切な静電気放電（ESD）取り扱い技術を適用する
• トランジスタをシンプルなインバータゲート（抵抗トランジスタロジック）として使用する
• 誘導性フライバックを利用してLED点灯用に電圧を昇圧する
• 入手しやすい材料からカスタムインダクタを構築する

回路図

イラストレーション

手順

注意：CMOS 555は静電気放電に非常に敏感です。第3巻、第9章「静電気放電」の保護ガイドラインに従い、IC破損を防いでください。

この実験は「整流ダイオード」（第6巻、第5章）を発展させたものです。進行前に該当セクションを復習してください。

CMOS 555を使用してLEDを点滅させながら、誘導性フライバックで電池電圧をブーストします。これはジュールシーフの原理を模倣しています。555は最低2Vで定格されていますが、高効率エネルギー変換により1.5V電池でも動作可能です。

この設計は複数のLEDを直列駆動できます。数が増えると電池寿命は減少します。インダクタのピーク電圧が電源電圧に依存するためです。この例では、2種類の異なるLEDで、個々のLED順方向電圧に依存しないことを実演します。青色LEDが知覚輝度を支配しますが、赤色LEDも最大強度に達します。

LEDの極性には細心の注意を払ってください。逆向きの青色LEDはESD感受性が高く、誘導パルスで破壊される可能性が高いです。同様に、トランジスタと555 ICも制御不能なスパイクで損傷する恐れがあります。

インダクタは最も寛容なコンポーネントです。標準チョーク、ソレノイドコイル、リレーコイルでも構いません。以下に、26AWGエナメル線で220µHコイルを作るステップバイステップガイドを示します。

コイル用部品と材料

• 26ft（8m）の26AWGエナメル線（Radio Shackカタログ# 278-1345または同等品）
• 6/32×1.5インチネジ、M4×30mmネジ、または同サイズの鉄または鋼の釘（ステンレス不可）
• オプション：ロックナット
• オプション：透明テープ（ネジ使用時）
• 瞬間接着剤
• はんだごてとはんだ

コイルは精密部品ではなく、インダクタンスは変動します。≥220µHを目安にしてください。以下の構築手順はシンプルで再現性があります。

1. ワイヤをネジまたは釘に1層でタイトに巻き、コイル長を1インチ（25mm）に保ちます。コイルの開始部を薄い透明テープまたは接着剤で固定。

2. ネジ頭に少量の瞬間接着剤を塗り、第1層を固定。接着剤が固まるまで待ってから次のターンを追加。

3. 形状とテンションを維持しながら必要に応じて接着剤を塗り、ワイヤがほぼ巻き終わるまで続ける。第2リード用に1インチ分のワイヤを残す。

4. 2本のリード末端のエナメルを剥き、はんだでメッキすれば機能的なインダクタの完成。

5. マルチメータまたはLCRメータでインダクタンスを測定。典型的な値は220µH付近。

以下の図は完成コイルと測定セットアップを示しています。