Flasheur LED à rétroaction inductive (flyback) CMOS 555 longue durée

Composants et matériel

• Deux piles AAA
• Connecteur de pile (Radio Shack catalogue # 270-398B)
• U1, U2 – CI temporisateur CMOS TLC555 (Radio Shack catalogue # 276-1718 ou équivalent)
• Q1 – Transistor PNP 2N3906 (Radio Shack catalogue # 276-1604 (lot de 15) ou équivalent)
• Q2 – Transistor NPN 2N2222 (Radio Shack catalogue # 276-1617 (lot de 15) ou équivalent)
• D1 – LED rouge (Radio Shack catalogue # 276-041 ou équivalent)
• D2 – LED bleue (Radio Shack catalogue # 276-311 ou équivalent)
• R1 – résistance 1,5 MΩ 1/4W 5%
• R2 – résistance 47 kΩ 1/4W 5%
• R3, R5 – résistances 10 kΩ 1/4W 5%
• R4 – résistance 1 MΩ 1/4W 5%
• R6 – résistance 100 kΩ 1/4W 5%
• R7 – résistance 1 kΩ 1/4W 5%
• C1 – condensateur tantale 1 µF (Radio Shack catalogue # 272-1025 ou équivalent)
• C2 – condensateur céramique 100 pF (Radio Shack catalogue # 272-123)
• C3 – condensateur électrolytique 100 µF (Radio Shack catalogue # 272-1028 ou équivalent)
• L1 – Choke ou inducteur 200 µH (valeur exacte non critique, voir fin de chapitre)

Références croisées

• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapitre 16 : « Réponse transitoire de l'inducteur »
• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapitre 16 : « Pourquoi L/R et pas LR ? »
• Lessons In Electric Circuits, Volume 3, chapitre 4 : « L'amplificateur à émetteur commun »
• Lessons In Electric Circuits, Volume 3, chapitre 9 : « Décharge électrostatique »
• Lessons In Electric Circuits, Volume 4, chapitre 10 : « Multivibrateurs monostables »

Objectifs d'apprentissage

• Explorer un mode de fonctionnement moins courant du timer 555
• Appliquer les techniques de manipulation contre la décharge électrostatique (ESD)
• Utiliser un transistor comme porte inverseur simple (logique résistance-transistor)
• Exploiter le flyback inductif pour augmenter la tension pour l'éclairage LED
• Construire un inducteur personnalisé à partir de matériaux disponibles

Schéma électrique

Illustration

Instructions

NOTE : Le CMOS 555 est hautement sensible à la décharge électrostatique. Suivez les directives de protection dans le Volume 3, Chapitre 9, « Décharge électrostatique » pour éviter d'endommager le CI.

Cette expérience s'appuie sur la « diode de commutation » (Volume 6, chapitre 5). Revoyez cette section avant de continuer.

Nous utilisons un CMOS 555 pour flasher une LED tout en augmentant la tension de la pile avec un flyback inductif, reprenant le principe du Joule Thief. Bien que le 555 soit évalué pour un minimum de 2 V, le circuit peut fonctionner sur des piles 1,5 V grâce à la conversion d'énergie à haute efficacité.

La conception peut piloter plusieurs LED en série ; à mesure que le nombre augmente, la durée de vie de la pile diminue car la tension de crête de l'inducteur dépend de la tension d'alimentation. Dans cet exemple, deux LED différentes démontrent l'indépendance du circuit vis-à-vis des chutes de tension individuelles des LED. La LED bleue domine la luminosité perçue, pourtant la LED rouge atteint son intensité maximale.

La polarité des LED est cruciale. Une LED bleue mal orientée, plus sensible à l'ESD, sera probablement détruite par l'impulsion inductive. De même, le transistor et le CI 555 peuvent être endommagés par des pics non contrôlés.

L'inducteur est le composant le plus tolérant. Ce peut être un choke standard, une bobine de solénoïde, ou même une bobine de relais. Voici un guide étape par étape pour construire une bobine de 220 µH en utilisant du fil émaillé 26 AWG.

Composants et matériel pour la bobine

• 26 ft (8 m) de fil émaillé 26 AWG (Radio Shack catalogue # 278-1345 ou équivalent)
• Vis 6/32×1,5 pouce, vis M4×30 mm, ou un clou en acier ou fer de taille similaire (pas inoxydable)
• Écrou de blocage optionnel
• Ruban transparent optionnel (si utilisation de vis)
• Colle forte (super glue)
• Fer à souder et étain

Les bobines ne sont pas des composants de précision ; leur inductance peut varier. Visez ≥220 µH. Les étapes de construction ci-dessous sont simples et reproductibles.

1. Enroulez le fil autour de la vis ou du clou en une seule couche serrée, en gardant la longueur de la bobine à 1 pouce (25 mm). Fixez le début de la bobine avec une fine bande de ruban transparent ou un point de colle.
2. Appliquez une petite quantité de colle forte à la tête de vis pour verrouiller la première couche en place. Laissez la colle prendre avant d'ajouter les tours suivants.
3. Continuez d'enrouler, en appliquant de la colle au besoin pour maintenir la tension et la forme, jusqu'à ce que le fil soit presque entièrement enroulé. Laissez une section de 1 pouce de fil libre pour la seconde patte.
4. Retirez l'émail des extrémités des deux pattes, étamez-les à l'étain, et vous avez maintenant un inducteur fonctionnel.
5. Mesurez l'inductance avec un multimètre ou un LCR mètre ; les valeurs typiques se situent près de 220 µH.

Les figures ci-dessous illustrent la bobine finie et la configuration de mesure.