CMOS 555 Flasher LED Flyback Durasi Panjang

BAGIAN DAN BAHAN

• Dua Baterai AAA
• Klip Baterai (Katalog Radio Shack # 270-398B)
• U1, U2 - IC timer TLC555 CMOS (Katalog Radio Shack #276-1718 atau setara)
• Q1 - Transistor PNP 2N3906 (Katalog Radio Shack #276-1604 (15 paket) atau yang setara)
• Q2 - Transistor NPN 2N2222 (Katalog Radio Shack #276-1617 (15 paket) atau yang setara)
• D1 - Dioda pemancar cahaya merah (Katalog Radio Shack # 276-041 atau yang setara)
• D2 - Dioda pemancar cahaya biru (Katalog Radio Shack #276-311 atau setara)
• R1 - 1,5 MΩ 1/4W 5% Resistor
• R2 - Resistor 47 KΩ 1/4W 5%
• R3, R5 - 10 KΩ 1/4W Resistor 5%
• R4 - Resistor 1 MΩ 1/4W 5%
• R6 - Resistor 100 KΩ 1/4W 5%
• R7 - Resistor 1 KΩ 1/4W 5%
• C1 - 1 F Tantalum Capacitor (Katalog Radio Shack # 272-1025 atau setara)
• C2 - Kapasitor Cakram Keramik 100 pF (Katalog Radio Shack # 272-123)
• C3 - 100 F Kapasitor Elektrolit (Katalog Radio Shack 272-1028 atau setara)
• L1 - 200 H Choke atau Inductor (Nilai yang tepat tidak kritis, lihat akhir bab)

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 16:Judul “Respon sementara induktor”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 16:Judul “Mengapa L/R dan bukan LR?”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 3, bab 4:Judul “Penguat emitor bersama”

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

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

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Pelajari mode operasi lain untuk 555
• Cara menangani Suku Cadang ESD
• Cara menggunakan transistor untuk gerbang sederhana (inverter transistor resistor)
• Bagaimana induktor dapat mengubah daya menggunakan flyback induktif
• Cara membuat induktor

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.

Eksperimen khusus ini dibangun di atas eksperimen lain, "Dioda komutasi" (Volume 6, bab 5). Sebaiknya tinjau bagian itu sebelum melanjutkan.

Ini adalah yang terakhir dari seri LED flasher durasi panjang. Mereka telah menunjukkan cara menggunakan CMOS 555 untuk mem-flash LED, dan cara meningkatkan voltase baterai untuk memungkinkan LED dengan penurunan voltase lebih banyak daripada baterai yang akan digunakan. Di sini kita melakukan hal yang sama, tetapi dengan induktor, bukan kapasitor.

Konsep dasarnya diadaptasi dari penemuan lain, Joule Thief. Pencuri joule adalah osilator transistor sederhana yang juga menggunakan kickback induktif untuk menyalakan LED cahaya putih dari baterai 11/2, dan LED membutuhkan setidaknya 3,6 volt untuk mulai melakukan! Seperti pencuri joule, dimungkinkan untuk menggunakan 11/2 volt agar rangkaian ini bekerja. Namun, karena CMOS 555 diberi nilai 2 volt, minimum 11/2 volt tidak disarankan, tetapi kita dapat memanfaatkan efisiensi ekstrem dari rangkaian ini. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang pencuri joule, banyak informasi yang dapat ditemukan di web.

Sirkuit ini juga dapat menggerakkan lebih dari 1 atau 2 LED secara seri. Ketika jumlah LED naik, kemampuan baterai untuk bertahan lama berkurang, karena jumlah tegangan yang dapat dihasilkan induktor agak tergantung pada tegangan baterai. Untuk tujuan percobaan ini, dua LED yang berbeda digunakan untuk menunjukkan kemandiriannya terhadap penurunan tegangan LED. Intensitas tinggi dari LED biru membanjiri LED merah, tetapi jika Anda melihat lebih dekat, Anda akan menemukan bahwa LED merah berada pada kecerahan maksimumnya. Anda dapat menggunakan hampir semua warna LED yang Anda pilih untuk eksperimen ini.

Umumnya tegangan tinggi yang diciptakan oleh kickback induktif adalah sesuatu yang harus dihilangkan. Sirkuit ini menggunakannya, tetapi jika Anda membuat kesalahan dengan polaritas LED, LED biru, yang lebih sensitif terhadap ESD, kemungkinan akan mati (ini telah diverifikasi). Pulsa yang tidak terkontrol dari koil menyerupai peristiwa ESD. Transistor dan TLC555 juga dapat berisiko.

Induktor dalam rangkaian ini mungkin merupakan bagian yang paling tidak kritis dalam desain. Istilah induktor bersifat umum, Anda juga dapat menemukan komponen ini yang disebut choke atau coil. Kumparan solenoida juga akan berfungsi, karena itu juga merupakan jenis induktor. Begitu juga kumparan dari relay. Dari semua komponen yang saya gunakan, ini mungkin yang paling tidak kritis yang pernah saya temui. Memang, koil mungkin adalah komponen paling praktis yang bisa Anda buat sendiri yang ada. Saya akan membahas cara membuat koil yang akan berfungsi dalam desain ini setelah Teori Operasi, tetapi bagian yang ditunjukkan pada ilustrasi adalah choke 200µH yang saya beli dari pengecer elektronik lokal.

TEORI OPERASI

Baik kapasitor maupun induktor menyimpan energi. Kapasitor mencoba mempertahankan tegangan konstan, sedangkan induktor mencoba mempertahankan arus konstan. Keduanya menolak perubahan pada aspeknya masing-masing. Ini adalah dasar untuk trafo flyback, yang merupakan rangkaian umum yang digunakan di sirkuit CRT lama dan penggunaan lain di mana tegangan tinggi diperlukan dengan sedikit keributan. Ketika Anda mengisi kumparan, medan magnet mengembang di sekitarnya, pada dasarnya itu adalah elektromagnet, dan medan magnet adalah energi yang tersimpan. Ketika arus berhenti, medan magnet ini runtuh, menciptakan listrik saat medan melintasi kabel di koil.

Rangkaian ini menggunakan dua multivibrator astabil. Multivibrator pertama mengontrol yang kedua. Keduanya dirancang untuk arus minimum, serta inverter dibuat menggunakan Q1. Kedua osilator sangat mirip, yang pertama telah dibahas dalam percobaan sebelumnya. Masalahnya adalah itu tetap menyala, atau tinggi, 97% dari waktu. Pada rangkaian sebelumnya kami menggunakan status rendah untuk menyalakan LED, dalam hal ini tinggi adalah apa yang menyalakan multivibrator kedua. Menggunakan inverter transistor sederhana yang dirancang untuk arus ekstra rendah memecahkan masalah ini. Ini sebenarnya adalah keluarga logika yang sangat tua, RTL, yang merupakan kependekan dari logika transistor resistor.

Multivibrator kedua berosilasi pada 68,6 KHz, dengan gelombang persegi sekitar 50%. Sirkuit ini menggunakan prinsip yang sama persis seperti yang ditunjukkan pada Flasher LED Suku Cadang Minimum . Sekali lagi, resistor praktis terbesar digunakan untuk meminimalkan arus, dan ini berarti kapasitor yang sangat kecil untuk C2. Gelombang persegi frekuensi tinggi ini digunakan untuk menghidupkan dan mematikan Q2 sebagai sakelar sederhana.

Gambar 1 menunjukkan apa yang terjadi ketika Q2 sedang berjalan, dan kumparan mulai mengisi. Jika Q2 tetap menyala maka arus pendek yang efektif akan terjadi pada baterai, tetapi karena ini adalah bagian dari osilator, ini tidak akan terjadi. Sebelum koil dapat mencapai arus maksimumnya, sakelar Q2, dan sakelarnya terbuka.

Gambar 2 menunjukkan Q2 ketika terbuka, dan kumparan diisi. Kumparan mencoba mempertahankan arus, tetapi jika tidak ada jalur pelepasan, ia tidak dapat melakukan ini. Jika tidak ada jalur pelepasan, koil akan menghasilkan pulsa tegangan tinggi, berusaha mempertahankan arus yang mengalir melaluinya, dan tegangan ini akan cukup tinggi. Namun, kami memiliki beberapa LED di jalur pelepasan, sehingga pulsa kumparan dengan cepat beralih ke penurunan tegangan LED gabungan, kemudian membuang sisa muatannya sebagai arus. Akibatnya tidak ada tegangan tinggi yang dihasilkan, tetapi ada konversi ke tegangan yang dibutuhkan untuk menyalakan LED.

LED berdenyut, dan kurva cahaya mengikuti kurva pelepasan koil dengan cukup dekat. Namun, mata manusia rata-rata keluaran cahaya ini untuk sesuatu yang kita anggap sebagai cahaya terus menerus.

BAGIAN DAN BAHAN

• 26 Kaki (8 Meter) Kawat Magnet 26AWG (Katalog Radio Shack #278-1345 atau setara)
• Sekrup 6/32X1,5 inci, sekrup M4X30mm, atau paku dengan diameter yang sama dipotong sesuai ukuran, baja atau besi, tetapi tidak tahan karat
• Mur pengunci yang cocok (opsional)
• Pita Transparan (opsional, diperlukan jika menggunakan sekrup)
• Lem Super
• Besi Solder, Solder

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, ini bukan bagian presisi. Induktor secara umum dapat memiliki varians yang besar untuk banyak aplikasi, dan yang satu ini secara khusus dapat dimatikan dalam jumlah besar. Target di sini lebih besar dari 220µH.

Jika Anda menggunakan sekrup, gunakan satu lapis pita transparan di antara ulir dan kawat. Ini untuk mencegah agar ulir sekrup tidak memotong kawat dan memendekkan kumparan. Jika Anda menggunakan mur pengunci, pasang pada sekrup 1” (25mm) dari kepala sekrup. Mulai sekitar 1” dari salah satu ujung kawat, gunakan lem untuk menempelkan kawat pada kepala paku atau sekrup seperti yang ditunjukkan. Biarkan lemnya mengeras.

Gulung kawat dengan rapi dan kencang sepanjang 1” panjang sekrup, sekali lagi rekatkan dengan lem super. (Gambar di atas). Anda dapat menggunakan bor kecepatan variabel untuk membantu ini, selama Anda berhati-hati. Seperti semua peralatan listrik, itu bisa menggigit Anda. Pegang kawat erat-erat sampai lem mengeras, lalu mulailah melilitkan lapisan kedua di atas lapisan pertama. Lanjutkan proses ini sampai semua kawat kecuali 1” terakhir digunakan, gunakan lem untuk sesekali menempelkan kawat ke bawah. Atur kabel pada lapisan terakhir sehingga ujung induktor kedua berada di ujung sekrup yang lain dari yang pertama. Tempelkan ini untuk terakhir kalinya dengan lem. Biarkan hingga benar-benar kering.

Perlahan ambil pisau tajam dan kikis enamel dari setiap ujung kedua ujungnya. Timah tembaga yang terbuka dengan besi solder dan solder, dan Anda sekarang memiliki induktor fungsional yang dapat digunakan dalam percobaan ini.

Berikut adalah tampilan yang saya buat:Gambar di bawah.

Koneksi yang ditampilkan sedang digunakan untuk mengukur induktansi, yang bekerja cukup dekat dengan 220µH.