CMOS 555 Durasi Panjang Bagian Minimum Flasher LED Merah

BAGIAN DAN BAHAN

• Dua Baterai AAA
• Klip Baterai (Katalog Radio Shack # 270-398B)
• Satu DVM atau VOM
• U1 - IC timer T One CMOS TLC555 (Katalog Radio Shack #276-1718 atau setara)
• D1 - Dioda pemancar cahaya merah (Katalog Radio Shack # 276-041 atau yang setara)
• R1 - 1,5 MΩ 1/4W 5% Resistor
• R2 - Resistor 47 KΩ 1/4W 5%
• C1 - 1 F Tantalum Capacitor (Katalog Radio Shack 272-1025 atau setara)
• C2 - 100 F Kapasitor Elektrolit (Katalog Radio Shack 272-1028 atau setara)

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 16:“Perhitungan tegangan dan arus”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 16:“Memecahkan waktu yang tidak diketahui”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 3, bab 9 :“Muatan Listrik Statis”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 4, bab 10:“Multivibrator”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Pelajari aplikasi praktis untuk konstanta waktu RC
• Pelajari salah satu dari beberapa Konfigurasi Multivibrator Astabil 555 timer
• Pengetahuan tentang siklus kerja
• Pelajari cara menangani bagian sensitif ESD

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

CATATAN! Proyek ini menggunakan bagian sensitif statis, CMOS 555. Jika Anda tidak menggunakan perlindungan seperti yang dijelaskan dalam Volume 3, Bab 9, Pemuatan Listrik Statis , Anda berisiko menghancurkannya.

555 bukan power hog, tetapi ini adalah anak dari tahun 1970-an, dibuat pada tahun 1971. Ini akan menyedot baterai hingga kering dalam hitungan hari, jika bukan jam. Untungnya, desain telah diciptakan kembali menggunakan teknologi CMOS. Implementasi baru ini tidak sempurna, karena tidak memiliki penggerak arus yang fantastis dari aslinya, tetapi untuk perangkat CMOS arus keluaran masih sangat baik. Keuntungan utama termasuk rentang tegangan suplai yang lebih luas (spesifikasi catu daya adalah 2V hingga 18V, dan akan bekerja menggunakan baterai 11/2V) dan daya rendah. Proyek ini menggunakan TLC555, desain Texas Instruments. Ada CMOS 555 lain di luar sana, sangat mirip tetapi dengan beberapa perbedaan. Chip ini dirancang sebagai pengganti drop-in dan bekerja dengan sangat baik selama output tidak dimuat secara substansial.

Desain ini mengubah defisit menjadi keuntungan karena drive saat ini hanya menjadi lebih buruk pada tegangan catu daya yang lebih rendah, spesifikasinya tidak lebih dari 3ma untuk 2VDC. Desain ini mencoba membuat baterai bertahan selama mungkin dengan menggunakan beberapa pendekatan berbeda. IC CMOS adalah arus yang sangat rendah, dan mengirimkan LED pulsa 30ms (yang merupakan waktu yang sangat singkat tetapi dalam ketekunan penglihatan manusia) serta menggunakan kecepatan flash lambat (1 detik) menggunakan resistor yang sangat besar untuk meminimalkan arus. Dengan siklus kerja 3%, sirkuit ini menghabiskan sebagian besar waktunya, dan (dengan asumsi 20ma untuk LED) arus rata-rata adalah 0,6ma. Masalah besarnya adalah menggunakan batasan arus bawaan dari IC ini, karena tidak dinilai untuk arus tertentu, dan arus LED dapat sangat bervariasi antara IC CMOS yang berbeda.

Dimungkinkan untuk mengalami masalah dengan kapasitor elektrolitik ketika berhadapan dengan arus yang sangat rendah (2µa dalam kasus ini) di mana kebocoran bisa berlebihan, kondisi kegagalan batas. Jika eksperimen Anda tampaknya melakukan hal ini, ini mungkin diperbaiki dengan mengisi baterai melalui baterai, kemudian mengosongkan kapasitor C1 melalui konduktor apa pun beberapa kali.

Ketika Anda menyelesaikan rangkaian ini, LED akan mulai berkedip dan akan terus menyala selama beberapa bulan. Jika Anda menggunakan baterai yang lebih besar, seperti sel D, durasi ini akan meningkat secara dramatis.

Untuk mengukur penarikan arus yang mengumpankan LED, sambungkan C1+ ke Vcc dengan jumper (ditunjukkan dengan warna merah pada Ilustrasi), yang akan menghidupkan TLC555. Ukur arus listrik yang mengalir dari baterai ke sirkuit. Arus target adalah 20ma, saya mengukur 9ma hingga 24ma menggunakan CMOS 555 yang berbeda. Ini tidak kritis, meskipun akan memengaruhi masa pakai baterai.

TEORI OPERASI

Pembaca yang jeli akan mencatat bahwa ini pada dasarnya adalah sirkuit yang sama yang digunakan di 555 AUDIO OSCILLATOR percobaan. Banyak desain menggunakan desain dan konsep dasar yang sama dengan beberapa cara berbeda, ini adalah kasusnya. IC 555 konvensional akan berfungsi dalam desain ini jika catu daya tidak terlalu rendah dan resistor pembatas arus LED digunakan. Selain jenis transistor yang digunakan, diagram blok yang ditunjukkan pada Gambar 1 pada dasarnya sama dengan 555 konvensional.

Osilator khusus ini tergantung pada transistor pin 7, seperti Multivibrator Monostabil 555 yang ditunjukkan dalam percobaan sebelumnya. Kondisi startup adalah dengan kapasitor habis, output tinggi, dan transistor pin 7 mati. Kapasitor mulai mengisi daya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Ketika tegangan pada pin 2 dan 6 mencapai 2/3 dari catu daya, flip flop diatur ulang melalui komparator internal C1, yang menyalakan transistor Pin 7, dan memulai pengosongan kapasitor C1 melalui R2 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Arus ditunjukkan melalui R1 adalah insidental, dan tidak penting selain menguras baterai. Inilah sebabnya mengapa nilai resistor ini sangat besar.

Ketika tegangan pada pin 2 dan 6 mencapai 1/3 dari catu daya, flip-flop diatur melalui komparator internal C2, ketika mematikan transistor pin 7, memungkinkan kapasitor untuk mulai mengisi daya lagi melalui R1 dan R2, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Siklus ini berulang.

Kapasitor C2 memperpanjang umur baterai, karena akan menyimpan tegangan selama 97% waktu rangkaian mati, dan memberikan arus selama 3% menyala. Penambahan sederhana ini akan membuat baterai melampaui masa pakainya dengan selisih yang besar.

Dalam menjalankan eksperimen ini ada mekanisme umpan balik yang tidak saya duga sebelumnya. Arus keluaran TLC555 tidak proporsional, karena tegangan catu daya turun, arus keluaran berkurang lebih banyak. Flasher saya bertahan selama 6 bulan sebelum saya menghentikan percobaan. Itu masih berkedip, hanya sangat redup.