LED چشمک زن ساده با استفاده از آی سی تایمر ۵۵۵

هنگام شروع کار با الکترونیک، می خواهید مدارهای ساده ای مانند مدار LED بسازید تا با مفاهیم اولیه طراحی مدار آشنا شوید. در اینجا یک مدار مبتنی بر تایمر ۵۵۵ برای شما آورده شده است – نقشه مدار فلاشر LED. با استفاده از برخی قطعات الکترونیکی معمولی که به راحتی در دسترس هستند و شماتیکی که به راحتی قابل درک است.

این آموزش به شما نشان می دهد که چگونه یک LED را در یک بازه زمانی مشخص روشن و خاموش کنید. بنابراین در اینجا راهنمای گام به گام ساخت این مدار LED چشمک زن است.

قطعات مدار

آی سی تایمر ۵۵۵

خازن ۱ میکروفاراد

مقاومت ۴۷۰ کیلو اهم

مقاومت ۱ کیلو اهم دو عدد

باتری ۹ ولت

دیاگرام مدار

IC تایمر ۵۵۵ در اینجا در حالت عملیاتی پایدار (Stable) استفاده می شود که یک خروجی پیوسته به شکل موج مربعی از طریق پایه ۳ ایجاد می کند که LED را روشن و خاموش می کند. در اینجا می توانید در مورد حالت های مختلف عملکرد و مفاهیم اولیه آی سی تایمر ۵۵۵ بیشتر بخوانید.

نحوه ساخت مدار فلاشر LED: گام به گام

تمام قطعات مورد نیاز را جمع آوری کنید و آماده شوید! آی سی تایمر ۵۵۵ را همانطور که در تصویر راه اندازی بِرد بُرد  در بالا نشان داده شده است، روی بِرد بُرد بورد قرار دهید.

پایه ۱ از IC تایمر ۵۵۵ را به زمین وصل کنید. می توانید ساختار پایه آی سی تایمر ۵۵۵ را در مدار پین نشان داده شده در زیر مشاهده کنید.

پایه ۲ را به انتهای مثبت خازن وصل کنید. پایه بلندتر خازن پلاریزه مثبت و کوتاهتر منفی است. سیم منفی خازن را به زمین باتری وصل کنید.

همچنین پایه ۲ را با پایه ۶ آی سی تایمر ۵۵۵ وصل کنید.

پایه ۳ را که پایه خروجی است با استفاده از مقاومت ۱kΩ به پایه مثبت LED وصل کنید. پایه منفی LED باید به زمین متصل شود.

پایه ۴ را با انتهای مثبت باتری وصل کنید.

پایه ۵ به هیچ چیز متصل نمی شود.

پایه ۶ را با استفاده از یک مقاومت ۴۷۰ کیلو اهم به پایه ۷ وصل کنید.

پایه ۷ را با استفاده از مقاومت ۱ کیلو اهم به انتهای مثبت باتری متصل کنید.

پایه ۸ را با انتهای مثبت باتری وصل کنید.

در نهایت سیم باتری را به بِرد بُرد وصل کنید تا منبع تغذیه در مدار راه اندازی شود.

هنگامی که باتری را به مدار وصل کردید، باید LED چشمک بزند. اگر کار نکرد، دوباره اتصالات را بررسی کنید. همچنین مطمئن شوید که باتری به درستی در بِرد بُرد وصل شده و برق به قطعات مدار می رسد. در اینجا می توانید سرعت چشمک زن LED را با تغییر خازن با ظرفیت های مختلف تغییر دهید. اگر می خواهید LED های بیشتری را در این مدار LED چشمک زن اضافه کنید، آنها را با استفاده از مقاومت های مناسب به موازات LED اول وصل کنید.

مدار دیمر LED یک واتی

دیمر LED  در اصل یک مدار PWM (مدولاسیون عرض پالس) مبتنی بر آی سی ۵۵۵ است که برای دریافت ولتاژ متغیر بر روی ولتاژ ثابت توسعه یافته است. روش PWM در زیر توضیح داده شده است. قبل از شروع ساخت یک مدار دیمر LED 1 واتی، ابتدا یک مدار ساده را همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است در نظر بگیرید.

حال اگر کلید در شکل به طور مداوم در یک بازه زمانی بسته شود، لامپ در این مدت به طور مداوم روشن می شود. اگر کلید به مدت ۸ میلی‌ثانیه بسته شود و در یک چرخه ۱۰ میلی‌ثانیه برای ۲ میلی‌ثانیه باز شود، لامپ فقط در مدت زمان ۸ میلی‌ثانیه روشن می‌شود. اکنون میانگین ترمینال در طول یک دوره ۱۰ میلی ثانیه = زمان روشن کردن / (زمان روشن کردن + زمان خاموش کردن)، این کار دیوتی سایکل (duty cycle) نامیده می شود و ۸۰٪ است (۸/ (۸+۲))، بنابراین میانگین ولتاژ خروجی ۸۰ درصد ولتاژ باتری خواهد بود.

در حالت دوم، کلید به مدت ۵ میلی ثانیه بسته می شود و برای مدت ۱۰ میلی ثانیه به مدت ۵ میلی ثانیه باز می شود، بنابراین متوسط ​​ولتاژ ترمینال در خروجی ۵۰ درصد ولتاژ باتری خواهد بود. بگویید اگر ولتاژ باتری ۵ ولت و دیوتی سایکل ۵۰ درصد باشد، بنابراین متوسط ​​ولتاژ ترمینال ۲٫۵ ولت خواهد بود.

در حالت سوم، دیوتی سایکل ۲۰% و متوسط ​​ولتاژ ترمینال ۲۰% ولتاژ باتری است.

حال چگونه از این تکنیک در دیمر LED استفاده می شود؟ در بخش بعدی این آموزش توضیح داده شده است.

اجزای مدار

منبع تغذیه +۵v

LED  یک وات

IC 555

مقاومت های ۱ کیلو اهم و ۱۰۰ اهم

TIP122

پتانسیومتر ۱۰۰ کیلو اهم

IN4148 یا IN4047 – دو قطعه

خازن ۱۰nF یا ۲۲nF

مطمئن شوید که هم LED و هم ترانزیستور هیت سینک دارند.

دیاگرام مدار

مدار را مطابق دیاگرام مدار نشان داده شده در بالا در بِرد بُرد (breadboard) ببندید. با این حال باید در هنگام اتصال پایه های LED و ترانزیستورها توجه کرد که اگر LED در هر مرحله ای سوسو کرد، خازن را با یک خازن با ظرفیت کمتر جایگزین کنید.

در اینجا می توان LED  یک وات را با ۱۵ LED کوچکتر در صورت تمایل جایگزین کرد.

کار کردن

کل تولید PWM به دلیل تفاوت در زمان های شارژ و دشارژ خازن در مدار اتفاق می افتد. حال برای درک این موضوع، در نظر بگیرید که پتانسیومتر تنظیم شده است و مقاومت در یک طرف ۲۵K و از طرف دیگر ۷۵K تقسیم می شود، همانطور که در شکل نشان داده شده است. اکنون شارژ خازن (خط سبز) فقط از طریق قسمت مقاومت ۷۵K به دلیل دیود D2 انجام می شود. در طول زمان شارژ خازن، خروجی آی سی تایمر ۵۵۵ زیاد است. هنگامی که خازن به یک پتانسیل شارژ می شود، تخلیه می شود.

حالا تخلیه پتانسیمتر (خط قرمز) باید از طریق بخش مقاومت ۲۵ کیلو اهم انجام شود به دلیل D1، در این زمان خروجی تایمر ۵۵۵ LOW است. پس اکنون در نظر بگیرید که در حین شارژ پتانسیمتر جریان از طریق بخش ۷۵ کیلو اهم می گذرد و زمان بیشتری نیاز دارد تا تخلیه شود، زیرا جریان تخلیه باید فقط از طریق ۲۵ کیلو اهم جریان پیدا کند. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که زمان شارژ پتانسیمتر ۴ برابر زمان تخلیه است که به این معنی است که زمان روشن شدن تایمر ۵۵۵ ۴ برابر زمان خاموش شدن آن است. بنابراین نسبت دیوتی سایکل سیگنال خروجی تایمر ۸۰٪ است.

پس هر بار که پتانسیومتر را تغییر می‌دهیم، زمان‌های مختلف روشن و خاموش شدنی که خروجی PWM است را دریافت می‌کنیم.

اکنون این سیگنال PWM پایه ترانزیستور تغذیه می کند، برای هدایت جریان بیشتر از ترانزیستور استفاده می کنیم. حال براساس مورد قبلی، LED به مدت ۸ میلی ثانیه روشن و برای ۲ میلی ثانیه خاموش خواهد بود، چشم انسان حداکثر ۵۰ هرتز را می‌تواند دریافت کند و بعد از آن چشم انسان نمی‌تواند فریم را تشخیص دهد و به نظر می‌رسد پیوسته است، بنابراین چرا که LED تنها برای ۸ میلی ثانیه روشن است، نور LED به نظر ضعیف‌تر از شدت اصلی برای چشم انسان می‌آید. بنابراین به هدف پروژه رسیدیم.

مدار کلید لمسی ساده با استفاده از آی سی تایمر ۵۵۵

این کلید لمسی ساده با استفاده از آی سی تایمر ۵۵۵ که به عنوان ویبراتور مونو استابل کار می کند، توسعه یافته است. در اینجا مرحله پایدار LOW است، بنابراین خروجی تایمر پس از برداشتن انگشت کم می شود. اساساً در این مدار یک LED خواهیم داشت که با لمس یک پایه تایمر روشن می شود. LED برای مدت زمانی که انگشت وجود دارد روشن می شود. پس از برداشتن انگشت، LED خاموش می شود.

اجزای مدار

ولتاژ تغذیه +۴ تا +۶

آی سی ۵۵۵

مقاومت های ۴۷۰Ω، ۱۰۰KΩ

خازن های ۱۰μF، ۱۰۰nF (104).

LED

صفحات لمسی

دیاگرام مدار

شکل بالا دیاگرام مدار کلید لمسی را نشان می دهد.

ولتاژ ارائه شده در این مدار نباید از ۶ ولت بیشتر شود، انجام این کار باعث سوختن آی سی می شود. خازن بین پایه ۶ و پایه ۱ مدت زمان روشن بودن LED را پس از برداشتن انگشت تعیین می کند. این مدار را می توان با جایگزینی خازن ۱۰uF با خازن ۱۰۰۰uF به مدت ۲ دقیقه برای یک لمس کردن روشن کرد. بنابراین با تغییر خازن می توان زمان های زیادی را روشن کرد و بنابراین می توان از این مدار به عنوان چراغ راه پله نیز استفاده کرد.

کار کردن

مدار کلید لمسی مطابق دیاگرام مدار روی بِردبُرد می بندیم و منبع تغذیه را وصل می کنیم. اکنون LED روشن نمی شود زیرا تریگر داده نمی شود. پایه تریگر در تایمر یک امپدانس بالا دارد و بسیار حساس است. این پایه را فقط می توان با پتانسیل بدن انسان high کرد. این تریگر خروجی ۵۵۵ را تعیین می کند. این پایه تریگر فلیپ فلاپ را در داخل تایمر ۵۵۵ تنظیم می کند. وقتی این پایه high باشد خروجی زیاد خواهد بود و وقتی این پایه Low باشد خروجی کم است. همانطور که قبلاً گفته شد، از آنجایی که این پایه بسیار حساس است، خروجی ۵۵۵ را با لمس high می کند.

بنابراین با لمس پایه تریگر، فلیپ فلاپ داخلی را به حالت SET نگه می دارد و خروجی high می شود. با این حال مرحله high را نمی توان برای مدت طولانی پس از حذف تریگر حفظ کرد. هنگامی که انگشت برداشته می شود، مرحله high خروجی صرفاً به زمان شارژ خازن متصل شده بین پایه ۶ و پایه ۱ بستگی دارد.

خازن پس از رسیدن به سطح ولتاژ، از طریق پایه THRESHOLD (پایه ۶) ۵۵۵ تخلیه می شود. ترفند این است که پایه آستانه به صورت داخلی تنظیم شود تا فلیپ فلاپ را تنظیم مجدد کند. بنابراین در تخلیه خازن، پایه آستانه high می رود و فلیپ فلاپ را تنظیم مجدد می کند که توسط پایه تریگر high تنظیم شود و بنابراین خروجی نیز با آن کم می شود. پس LED در هنگام تخلیه خازن خاموش می شود.

از این رو هنگامی که تریگر داده می شود، زمان روشن شدن LED بستگی به زمان شارژ خازن دارد. این زمان روشن شدن را می توان با اتصال یک خازن با ظرفیت بالا افزایش داد. خازنی با ظرفیت کافی، این مدار می‌تواند چند دقیقه روشن بماند.