Firefly Light, Светлячок на таймере 555

Для изучения таймера 555 предлагаем провести несколько весёлых экспериментов в виде командной игры. Для этого нужно будет подготовить несколько «светлячков». Чем больше, тем эффектнее эксперименты. Каждый «светлячок» собран на таймере 555 по схеме — моностабильный мультивибратор. Подробная инструкция по сборке и демонстрация экспериментов показаны в видео.

Электическая схема

Схема включения микросхемы в «светлячке»показана на рисунке. RC цепочка (R3C2) включена между плюсом и минусом питания. К месту соединению резистора и конденсатора подключен вывод 6 — Стоп. Это вход компаратора №1. Сюда же подключен вывод 7 — Разряд.
Входной импульс подается на вывод 2 — Запуск. Это вход компаратора №2.
Итак, в исходном состоянии, на выходе таймера низкий уровень — около нуля вольт, конденсатор С2 разряжен и заряжаться не будет, поскольку открыт транзистор в таймере к которому он подключен через вывод 7. Это состояние стабильное, оно может продолжаться неопределенно долгое время. При поступлении на вход импульса низкого уровня, срабатывает компаратор 2 и переключает внутренний триггер таймера. В результате на выходе (3) устанавливается высокий уровень напряжения. Светодиод светится. Транзистор в таймере закрывается и начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3. Все время, пока он заряжается, на выходе таймера сохраняется высокий уровень. Таймер не реагирует, ни на какие внешние раздражители, поступающие на вывод 2. То есть, после срабатывания таймера от первого импульса дальнейшие импульсы не оказывают никакого действия на состояние таймера! Конденсатор продолжает заряжаться. Когда он зарядится до напряжения 2/3 Uпит, сработает компаратор 1 подключенный к выводу 6 и в свою очередь переключит внутренний триггер. В результате на выходе установится низкий уровень напряжения, и схема вернется в свое исходное, стабильное состояние. Транзистор откроется и через вывод 7 разрядит конденсатор С2.
Время, на которое таймер выходит из стабильного состояния, может быть от одной миллисекунды до сотен секунд. Считается оно так: T=1.1*R3*C2. Это и будет время на которое зажигается светодиод.
В нашем опыте очень важно чтобы таймер запускался по спаду сигнала — заднему фронту импульса. Для этого построим простой формирователь импульса. Это узел, состоящий из фототранзистора, конденсатора C1, резисторов R1 и R2. В начальном состоянии, после подключения питания, конденсатор C1 оказывается заряженным через R2 и R1. Т.к. сопротивление перехода эмиттер-коллектор фототранзистора очень велико (Мы ведь ещё не засветили его пучком света) и он практически не влияет на заряд C1. На входе 2 таймера высокий потенциал и ничего не происходит. Как только мы подадим на фототранзистор луч света, сопротивление фототранзистора резко упадет, левая пластина конденсатора зарядит положительным потенциалом. Пока тоже ничего не происходит. А вот как только мы выключим свет, сопротивление перехода фототранзистора резко возрастет и он практически отключится от конденсатора C1. Вот в этот момент конденсатор C1 разрядится на минус питания через резистор R1. По нему пройдет ток разряда. И на это время вывод 2 таймера будет подключен к минусу питания. Таймер запустится. Светодиод на выходе зажжется на некоторое время.
Этот световой импульс попадает на фототранзистор следующего «светлячка» и в нем происходят те же процессы. И так по цепочке световой импульс передается от одного «светлячка» к другому. Можно сделать из «светлячков» ветки и световой импульс пройдет поочередно по всем веткам. Можно замкнуть их в круг и тогда импульс свет будет бесконечно кружится.
Для питания «светлячка» можно использовать практически любые элементы напряжением от 3В до 9В. В видеоролике мы использовали по два элемента CR2016 установленные в держатель для CR2032 (получалось 6В) и батарейку крона (9В). Можно использовать и один элемент CR2016 или 2032 (3В), но в этом случае придется подбирать светодиод на 2В (не более!), а с двумя CR2016 зажигается практически любой светодиод небольшой мощности.
Светодиод можно поставить любой круглый выводной.

Печатная плата

Файлы печатной платы во вложении, её можно изготовить лазерно утюжной технологией.

Схему, проект в KiCad можно скачать в разделе техническая документация.

Это открытый проект! Лицензия, под которой он распространяется – Creative Commons — Attribution — Share Alike license.