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.

آشکارساز تاریکی با استفاده از LDR و آی سی تایمر ۵۵۵

آشکارساز تاریکی با یک LDR (مقاومت وابسته به نور) مثل یک مولد موج مربعی است. در این پروژه، مولد موج مربعی به عنوان یک مولتی ویبراتور استابل که مبتنی بر IC تایمر ۵۵۵ هست توسعه داده شده است. از آنجایی که اساس کار این مدار بر اساس اصل کار LDR است، قبل از اینکه برای درک این مدار LDR پیش برویم، باید جزئیات اولیه LDR را بدست آوریم. شکل زیر تصویری از انواع LDR را نشان می دهد.

LDR چیست؟

LDR ها از مواد نیمه هادی ساخته می شوند تا بتوانند خواص حساس به نور خود را داشته باشند. انواع زیادی وجود دارد اما یک ماده محبوبی به نام سولفید کادمیوم (CdS) است. این LDR ها یا مقاومت نوری بر اساس اصل “Photo Conductivity” کار می کنند. حال آنچه که این اصل می گوید این است که هر گاه نور بر روی سطح LDR می افتد (در این مورد) رسانایی عنصر افزایش می یابد یا به عبارت دیگر مقاومت LDR هنگامی که نور روی سطح LDR می افتد کاهش می یابد. این ویژگی کاهش مقاومت برای LDR به این دلیل حاصل می شود که این خاصیت مواد نیمه هادی است که روی سطح استفاده شده است.

در اینجا در این مدار آشکارساز تاریکی، LDR با ۵۵۵ ASTABLE پیکربندی شده است به گونه ای که ۵۵۵ ASTABLE هنگامی که شدت نور به زیر یک سطح معین می رود، موج مربعی ایجاد می کند.

اجزای مدار

ولتاژ تغذیه +۵ تا +۱۰

آی سی ۵۵۵

مقاومت ۱۰۰KΩ

مقاومت ۲۲KΩ

مقاومت ۱۰KΩ

پتانسیومتر ۱MΩ یا مقاومت متغیر

خازن ۱۰۴ (۱۰۰nF).

ترانزیستور ۲N3906

LDR (هر اندازه ای)

بلندگو (۲۵Ω، ۰٫۵ وات) یا هر بلندگوی دیگری.

دیاگرام مدار

شکل بالا دیاگرام مدار زنگ آشکارساز تاریکی را نشان می دهد. پس از مدتی مشاهده، متوجه می شوید که مدار بسیار شبیه به مولتی ویبراتور استابل به نظر می رسد، به این دلیل که مدار یک مولتی ویبراتور استابل است که تنها یک تغییر دارد. این تغییر در پایه RESET (PIN4) انجام می شود. در یک ویبراتور استابل معمولی این پایه به +۵V متصل است، اما از آنجایی که در این حالت قرار است در شرایط عدم وجود نور پالس تولید کنیم، مستقیماً به +۵v وصل نمی شود. شبکه مقاومتی که در پایه RESET قرار دارد، یک زمین مجازی فراهم می‌کند تا به تنظیم مجدد آی سی ادامه دهد و بنابراین خروجی موج مربعی در حضور نور متوقف می‌شود.

ترانزیستور در اینجا به اسپیکر جریان تزریق می کند زیرا جریان بلندگوی که توسط آی سی تامین شود ایده خوبی نیست. بلندگو در اینجا را می توان با LED جایگزین کرد تا یک پاسخ خروجی از نور ایجاد شود. بنابراین هنگامی که LED ها قرار می گیرند و تاریکی می افتد، یک چراغ پشتیبان اضطراری خواهیم داشت.

ترانزیستور در اینجا لازم نیست اجبارا  یک PNP باشد، اما می توان آن را با یک NPN جایگزین کرد ولی باید اتصالات پایه ها باید بر اساس ترانزیستور NPN وصل شوند.

کار کردن

قبل از توضیح، مدار باید روشن فرض شود و در حضور نور وزوز نمی کند. این حالت عدم وزوز در حضور نور را می توان با تنظیم پتانسیومتر ۱MΩ بدست آورد. اکنون در مدار می توان یک تقسیم کننده ولتاژ با ۱M، ۱۰۰K در یک طرف و LDR در سمت دیگر مشاهده کرد، پایه تنظیم مجدد در وسط وصل شده است. گفته می شود که پتانسیومتر به این دلیل تنظیم می شود که مقاومت کافی در شاخه بالایی تقسیم کننده ولتاژ ایجاد می کند تا تقریباً تمام پتانسیل (+۵v) در خود شاخه بالایی کاهش یابد. این یک زمین مجازی در وسط تقسیم کننده (پایه تنظیم مجدد) باقی می گذارد. از آنجایی که پین RESET 555 یک LOW LEVEL راه اندازی می شود، آی سی تایمر به طور مداوم حالت بازنشانی خواهد داشت و بنابراین هیچ خروجی موج مربعی آنطور که باید وجود نخواهد داشت. از این رو می توان نتیجه گرفت که در حضور نور، آی سی ۵۵۵ در حالت ریست کامل قرار می گیرد و هیچ خروجی ارائه نمی دهد.

اکنون که تاریکی روی LDR می افتد، همانطور که در مقدمه توضیح داده شد، مقاومت LDR به شدت افزایش می یابد، این افزایش مقاومت در شاخه دوم (یکی با LDR) تقسیم کننده ولتاژ برای تغییر نسبت تقسیم ولتاژ بین این دو کافی است. شاخه های بخش تقسیم کننده ولتاژ. هنگامی که این اتفاق می افتد، پتانسیل در محل اتصال مدار تقسیم کننده ولتاژ از ۰ ولت به ۲ ولت (تقریبا) افزایش می یابد. و به طور مشابه ولتاژ در پایه RESET افزایش می یابد. این افزایش ولتاژ برای خارج کردن ۵۵۵IC از حالت تنظیم مجدد کافی است. هنگامی که این حالت تنظیم مجدد برداشته شد، تایمر خروجی موج مربعی تولید می کند. بنابراین نتیجه می‌گیریم که وقتی تاریکی روی LDR می‌افتد، خروجی موج مربعی توسط تایمر تولید می‌شود.

موج مربعی تولید شده توسط تایمر به ترانزیستور PNP تغذیه می شود تا بلندگو را به صدا درآورد. بنابراین بلندگو در پاسخ به موج مربعی صدا را تولید می کند.

خطاهای رایج

حتی پس از تنظیم پتانسیومتر، وزوز متوقف نمی شود.

LDR ممکن است مقاومت کافی برای قرار دادن پتانسیل در پایه تنظیم مجدد داشته باشد. یک مقاومت ۱۰۰KΩ دیگر را به صورت سری با پتانسیومتر ۱MΩ قرار دهید.

بررسی کنید که آیا پایه RESET (PIN4) به طور تصادفی به ریل +۵ ولت وصل شده است یا خیر.

حتی در تاریکی هم صدای وزوز نیست.

LDR ممکن است پتانسیل کافی را در پایه تنظیم مجدد ایجاد نکند. یک پتانسیومتر را به صورت سری با LDR قرار دهید و آن را تنظیم کنید تا وزوز کند.

ترانزیستور داغ می شود.

سیگنال ۵۵۵ را از مقاومت ۱۰۰Ω به بیس ترانزیستور هدایت کنید.