CMOS 555 Pièces minimales de longue durée Clignotant à DEL rouge

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Deux piles AAA
• Clip de batterie (catalogue Radio Shack n° 270-398B)
• Un DVM ou VOM
• U1 - CI de minuterie T One CMOS TLC555 (catalogue Radio Shack n° 276-1718 ou équivalent)
• D1 - Diode électroluminescente rouge (catalogue Radio Shack n° 276-041 ou équivalent)
• R1 - Résistance 1,5 MΩ 1/4W 5%
• R2 - 47 KΩ 1/4W 5% Résistance
• C1 - Condensateur au tantale 1 µF (catalogue Radio Shack 272-1025 ou équivalent)
• C2 - Condensateur électrolytique 100 µF (catalogue Radio Shack 272-1028 ou équivalent)

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Tome 1, chapitre 16 :« Calculs de tension et courant »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 1, chapitre 16 : « Résoudre un temps inconnu »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 3, chapitre 9 :« Décharge électrostatique »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 4, chapitre 10 :« Multivibrateurs »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Découvrez une application pratique pour une constante de temps RC
• Découvrez l'une des nombreuses configurations de multivibrateur astable avec minuterie 555
• Connaissance pratique du cycle d'utilisation
• Apprenez à gérer les pièces sensibles aux décharges électrostatiques

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

REMARQUE! Ce projet utilise une partie sensible à l'électricité statique, le CMOS 555. Si vous n'utilisez pas la protection décrite dans le volume 3, chapitre 9, Décharge électrostatique , vous risquez de le détruire.

Le 555 n'est pas un énergivore, mais c'est un enfant des années 1970, créé en 1971. Il aspirera une batterie à sec en quelques jours, voire des heures. Heureusement, le design a été réinventé en utilisant la technologie CMOS. La nouvelle implémentation n'est pas parfaite, car il lui manque le fantastique entraînement actuel de l'original, mais pour un appareil CMOS, le courant de sortie est toujours très bon. Les principaux avantages incluent une plage de tension d'alimentation plus large (les spécifications d'alimentation sont de 2V à 18V, et cela fonctionnera avec une batterie 11/2V) et une faible puissance. Ce projet utilise le TLC555, une conception de Texas Instruments. Il existe d'autres CMOS 555, très similaires mais avec quelques différences. Ces puces sont conçues pour être des remplacements instantanés et fonctionnent très bien tant que la sortie n'est pas sensiblement chargée.

Cette conception transforme un déficit en un avantage car l'entraînement actuel ne fait qu'empirer à des tensions d'alimentation inférieures, ses spécifications ne dépassent pas 3 mA pour 2 V CC. Cette conception essaie de faire durer les batteries aussi longtemps que possible en utilisant plusieurs approches différentes. Le circuit intégré CMOS est à courant extrêmement faible et envoie à la LED une impulsion de 30 ms (ce qui est un temps très court mais dans la persistance de la vision humaine) ainsi qu'en utilisant un taux de flash lent (1 seconde) en utilisant de très grandes résistances pour minimiser le courant. Avec un cycle de service de 3%, ce circuit passe la plupart de son temps à l'arrêt et (en supposant 20ma pour la LED) le courant moyen est de 0,6ma. Le gros problème est d'utiliser la limitation de courant intégrée de ce circuit intégré, car il n'est pas conçu pour un courant spécifique, et le courant LED peut varier considérablement entre les différents circuits intégrés CMOS.

Il est possible de rencontrer des problèmes avec les condensateurs électrolytiques lorsqu'il s'agit de très faibles courants (2µa dans ce cas) dans la mesure où la fuite peut être excessive, une condition de défaillance limite. Si votre expérience semble faire cela, cela peut être corrigé en chargeant la batterie, puis en déchargeant plusieurs fois le condensateur C1 sur n'importe quel conducteur.

Lorsque vous avez terminé ce circuit, la LED devrait commencer à clignoter et continuerait à le faire pendant plusieurs mois. Si vous utilisez des batteries plus grosses, telles que des cellules D, cette durée augmentera considérablement.

Pour mesurer la consommation de courant alimentant la LED, connectez C1+ à Vcc avec un cavalier (indiqué en rouge sur l'illustration), ce qui allumera le TLC555. Mesurez l'ampérage circulant de la batterie au circuit. Le courant cible est de 20ma, j'ai mesuré 9ma à 24ma en utilisant différents CMOS 555. Ce n'est pas critique, mais cela affectera la durée de vie de la batterie.

THÉORIE DU FONCTIONNEMENT

Un lecteur attentif notera qu'il s'agit fondamentalement du même circuit que celui utilisé dans l'555 OSCILLATEUR AUDIO expérience. De nombreuses conceptions utilisent les mêmes conceptions et concepts de base de plusieurs manières différentes, c'est le cas. Un circuit intégré 555 conventionnel fonctionnerait dans cette conception si l'alimentation n'était pas si faible et qu'une résistance de limitation de courant LED était utilisée. Outre le type de transistors utilisé, le schéma fonctionnel illustré à la figure 1 est fondamentalement le même qu'un 555 conventionnel.

Cet oscillateur particulier dépend du transistor broche 7, un peu comme le multivibrateur monostable 555 montré dans une expérience précédente. La condition de démarrage est avec le condensateur déchargé, la sortie élevée et le transistor de la broche 7 éteint. Le condensateur commence à se charger comme le montre la figure 2.

Lorsque la tension entre les broches 2 et 6 atteint les 2/3 de l'alimentation, la bascule est réinitialisée via le comparateur interne C1, qui active le transistor de la broche 7, et démarre la décharge du condensateur C1 via R2 comme illustré à la figure 3. Le courant montré par R1 est accessoire, et pas important autre qu'il vide la batterie. C'est pourquoi cette valeur de résistance est si grande.

Lorsque la tension entre les broches 2 et 6 atteint 1/3 de l'alimentation, la bascule est réglée via le comparateur interne C2, lorsque le transistor de la broche 7 s'éteint, permettant au condensateur de recommencer à se charger via R1 et R2, comme indiqué dans Figure 2. Ce cycle se répète.

Le condensateur C2 prolonge la durée de vie des batteries, car il stockera la tension pendant 97% du temps où le circuit est éteint et fournira le courant pendant les 3% où il est allumé. Ce simple ajout amènera les batteries au-delà de leur durée de vie utile par une large marge.

En exécutant cette expérience, il y avait un mécanisme de rétroaction que je n'avais pas prévu. Le courant de sortie du TLC555 n'est pas proportionnel, car la tension d'alimentation baisse, le courant de sortie diminue beaucoup plus. Mon flash a duré 6 mois avant de mettre fin à l'expérience. Il clignotait toujours, c'était juste très faible.