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Clignotant LED Flyback CMOS 555 longue durée

PIÈCES ET MATÉRIAUX

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 1, chapitre 16 : Titre « Réponse transitoire de l'inducteur »

Leçons En Circuits Électriques , Tome 1, chapitre 16 : Titre « Pourquoi L/R et pas LR ? »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 3, chapitre 4 :Titre « L'amplificateur à émetteur commun »

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

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

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

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.

Cette expérience particulière s'appuie sur une autre expérience, « Diode de commutation » (Volume 6, chapitre 5). Cela vaut la peine de revoir cette section avant de continuer.

C'est le dernier de la série de clignotants LED longue durée. Ils ont montré comment utiliser un CMOS 555 pour faire clignoter une LED et comment augmenter la tension des batteries pour permettre à une LED avec plus de chute de tension que les batteries d'être utilisées. Ici, nous faisons la même chose, mais avec une inductance au lieu d'un condensateur.

Le concept de base est adapté d'une autre invention, le Joule Thief. Un voleur de joule est un simple oscillateur à transistor qui utilise également un rebond inductif pour allumer une LED à lumière blanche à partir d'une batterie 11/2, et la LED a besoin d'au moins 3,6 volts pour commencer à conduire ! Comme le voleur de joule, il est possible d'utiliser 11/2 volts pour faire fonctionner ce circuit. Cependant, étant donné qu'un CMOS 555 est conçu pour 2 volts, un minimum de 11/2 volts n'est pas recommandé, mais nous pouvons profiter de l'extrême efficacité de ce circuit. Si vous souhaitez en savoir plus sur le voleur de joules, de nombreuses informations sont disponibles sur le Web.

Ce circuit peut également piloter plus de 1 ou 2 LED en série. Au fur et à mesure que le nombre de LED augmente, la capacité des batteries à durer longtemps diminue, car la quantité de tension que l'inducteur peut générer dépend quelque peu de la tension de la batterie. Aux fins de cette expérience, deux LED dissemblables ont été utilisées pour démontrer son indépendance vis-à-vis de la chute de tension des LED. La haute intensité de la LED bleue submerge la LED rouge, mais si vous regardez attentivement, vous constaterez que la LED rouge est à sa luminosité maximale. Vous pouvez utiliser à peu près n'importe quelle couleur de LED que vous choisissez pour cette expérience.

En général, la haute tension créée par le rebond inductif est quelque chose à éliminer. Ce circuit l'utilise, mais si vous faites une erreur avec la polarité des LED, la LED bleue, qui est plus sensible aux décharges électrostatiques, mourra probablement (cela a été vérifié). Une impulsion incontrôlée d'une bobine ressemble à un événement ESD. Le transistor et le TLC555 peuvent également être en danger.

L'inducteur de ce circuit est probablement la partie la moins critique de la conception. Le terme inducteur est générique, vous pouvez également trouver ce composant appelé starter ou bobine. Une bobine de solénoïde fonctionnerait également, car il s'agit également d'un type d'inducteur. La bobine d'un relais aussi. De tous les composants que j'ai utilisés, c'est probablement le moins critique que j'ai rencontré. En effet, les bobines sont probablement le composant le plus pratique que vous puissiez fabriquer vous-même qui existe. J'expliquerai comment fabriquer une bobine qui fonctionnera dans cette conception après la théorie du fonctionnement, mais la pièce illustrée sur l'illustration est un starter de 200 µH que j'ai acheté chez un détaillant d'électronique local.

THÉORIE DU FONCTIONNEMENT

Les condensateurs et les inductances stockent de l'énergie. Les condensateurs essaient de maintenir une tension constante, tandis que les inductances essaient de maintenir un courant constant. Les deux résistent au changement de leur aspect respectif. C'est la base du transformateur flyback, qui est un circuit commun utilisé dans les anciens circuits CRT et d'autres utilisations où une haute tension est nécessaire avec un minimum de tracas. Lorsque vous chargez une bobine, un champ magnétique se développe autour d'elle, il s'agit essentiellement d'un électro-aimant, et le champ magnétique est de l'énergie stockée. Lorsque le courant s'arrête, ce champ magnétique s'effondre, créant de l'électricité lorsque le champ traverse les fils de la bobine.

Ce circuit utilise deux multivibrateurs astables. Le premier multivibrateur contrôle le second. Les deux sont conçus pour un courant minimum, ainsi que l'onduleur fabriqué à l'aide de Q1. Les deux oscillateurs sont très similaires, le premier a été couvert dans des expériences précédentes. Le problème est qu'il reste allumé ou qu'il est élevé 97% du temps. Sur les circuits précédents, nous utilisions l'état bas pour allumer la LED, dans ce cas, le haut est ce qui allume le deuxième multivibrateur. L'utilisation d'un simple onduleur à transistor conçu pour un courant très faible résout ce problème. Il s'agit en fait d'une très ancienne famille logique, RTL, qui est l'abréviation de logique à transistor à résistance.

Le deuxième multivibrateur oscille à 68,6 KHz, avec une onde carrée avoisinant les 50 %. Ce circuit utilise exactement les mêmes principes que ceux indiqués dans le Minimum Parts LED Flasher . Encore une fois, les plus grandes résistances pratiques sont utilisées pour minimiser le courant, ce qui signifie un très petit condensateur pour C2. Cette onde carrée à haute fréquence est utilisée pour allumer et éteindre Q2 comme un simple interrupteur.

La figure 1 montre ce qui se passe lorsque le Q2 est conducteur et que la bobine commence à se charger. Si Q2 restait allumé, il en résulterait un court-circuit effectif sur les batteries, mais comme cela fait partie d'un oscillateur, cela ne se produira pas. Avant que la bobine n'atteigne son courant maximum Q2, le commutateur est ouvert.

La figure 2 montre Q2 lorsqu'elle s'ouvre et que la bobine est chargée. La bobine essaie de maintenir le courant, mais s'il n'y a pas de chemin de décharge, elle ne peut pas le faire. S'il n'y avait pas de chemin de décharge, la bobine créerait une impulsion de haute tension, cherchant à maintenir le courant qui la traverse, et cette tension serait assez élevée. Cependant, nous avons quelques LED dans le chemin de décharge, donc l'impulsion des bobines va rapidement à la chute de tension des LED combinées, puis vide le reste de sa charge sous forme de courant. En conséquence, il n'y a pas de haute tension générée, mais il y a une conversion à la tension requise pour allumer les LED.

Les LED sont pulsées et la courbe de lumière suit d'assez près la courbe de décharge de la bobine. Cependant, l'œil humain fait la moyenne de ce flux lumineux à quelque chose que nous percevons comme une lumière continue.

PIÈCES ET MATÉRIAUX

Comme cela a été mentionné précédemment, il ne s'agit pas d'une pièce de précision. Les inducteurs en général peuvent avoir une grande variation pour de nombreuses applications, et celle-ci en particulier peut être très élevée. La cible ici est supérieure à 220 µH.

Si vous utilisez une vis, utilisez une couche de ruban transparent entre les filets et le fil. Ceci afin d'éviter que le filetage de la vis ne coupe le fil et ne court-circuite la bobine. Si vous utilisez un contre-écrou, placez-le sur la vis à 1 po (25 mm) de la tête de la vis. En commençant à environ 1 po d'une extrémité du fil, utilisez la colle pour clouer le fil sur la tête du clou ou de la vis, comme illustré. Laissez la colle prendre.

Enroulez le fil soigneusement et fermement sur 1" de la longueur de la vis, en le fixant à nouveau en place avec de la super colle. (Figure ci-dessus). Vous pouvez utiliser une perceuse à vitesse variable pour vous aider, tant que vous faites attention. Comme tous les appareils électriques, il peut vous mordre. Tenez le fil serré jusqu'à ce que la colle durcisse, puis commencez à enrouler une deuxième couche sur la première. Continuez ce processus jusqu'à ce que tout le fil, à l'exception du dernier 1 ", soit utilisé, en utilisant la colle pour clouer le fil de temps en temps. Disposez le fil sur la dernière couche de manière à ce que le deuxième fil de l'inducteur se trouve à l'autre extrémité de la vis, loin du premier. Fixez-le une dernière fois avec de la colle. Laisser sécher complètement.

Prenez délicatement une lame tranchante et grattez l'émail de chaque extrémité des deux fils. Etamez le cuivre exposé avec le fer à souder et la soudure, et vous avez maintenant un inducteur fonctionnel qui peut être utilisé dans cette expérience.

Voici à quoi ressemblait celui que j'ai fait :Figure ci-dessous.

Les connexions montrées sont utilisées pour mesurer l'inductance, qui a fonctionné assez près de 220µH.


Technologie industrielle

  1. Transistor en tant que commutateur
  2. Capteur à lumière pulsée
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