Felle knipper-LED – ouderwets analoog...

20 mei 2019, 09:37

Een knipper-LED? wat is daar nou zo bijzonder aan, vraagt u zich wellicht af.   Een microcontroller plus een handjevol discrete onderdelen, en klaar is Kees – of niet soms? In overeenstemming met de ‘rode draad’ door dit nummer (analoge elektronica) presenteren we hier een geheel discreet opgebouwd exemplaar dat tot eigen experimenten uitnodigt!

De auteur heeft zich beroepsmatig beziggehouden met het ontwerpen van (vooral) analoge chips. Maar om te bewijzen dat het niet altijd per se een IC hoeft te zijn, en natuurlijk ook omdat het gewoon leuk is een analoge schakeling uit te puzzelen, presenteert hij hier een knipper-LED met niet meer dan twee transistoren en een handjevol klein grut. Het resultaat is getekend in figuur 1.
 
Figuur 1. Het schema telt slechts een paar onderdelen. De transistoren zijn niet kritisch: zo ongeveer elke TUP en TUN zullen voldoen.

De werking van de schakeling kan het beste als volgt worden beschreven. We gaan gemakshalve uit van de situatie waar de spanning op knooppunt 1 relatief laag is. Via R3 en R4 loopt er een stroom naar punt 3 van de schakeling (en dus naar R2), maar die stroom is te klein om de ongeveer 0,6 V op punt 3 te leveren die nodig is om T1 open te sturen.
 
Via weerstand R1 wordt condensator C1 steeds verder geladen; zodra R1 ook (via T2) stroom in knooppunt 3 gaat leveren, wordt de som van de stromen groot genoeg om T1 open te sturen. De spanning op punt 2 wordt dan omlaag getrokken waardoor T2 lading uit C1 naar knooppunt 3 doorsluist en de schakeling zich vergrendelt (als een latch werkt).
 
De stroom in knooppunt 3 via weerstand R3 stopt nu, maar daarvoor in de plaats ontlaadt condensator C1 zich (via T2) en de LED licht fel op. Naarmate C1 zich ontlaadt, neemt de stroom via T2 in knooppunt 3 af tot niet meer dan wat via R1 wordt geleverd, en dat is niet genoeg om T1 opengestuurd te houden. Punt 2 wordt dan door R4 hoog getrokken waardoor T2 gaat sperren. Op dat moment begint de hele cyclus opnieuw.
 
Weerstand R5 heeft als bypass een belangrijke functie: zonder deze weerstand zou de LED een (te) grote drempelspanning voor het opensturen van T1 veroorzaken, waardoor de latch niet in actie zou kunnen komen. De bypass-stroom bedraagt ongeveer 10% van de LED-stroom.
 
Merk op dat de LED zeer helder opflitst (bij de gegeven dimensionering met een frequentie van ongeveer 0,8 Hz); een simulatie (in LTspice XVII) gaf een waarde van ongeveer 600 mA. Natuurlijk is het niet ideaal wanneer de condensator zich uitsluitend via de transistoren en de LED ontlaadt; men kan hier met een stroombegrenzende weerstand experimenteren (waardoor overigens de flits ook wat langer zal duren).
 

Audio-variant

Wie daar zin in heeft, kan ook een audio-variant van deze schakeling opbouwen. De schakeling blijft daarbij vrijwel hetzelfde; alleen moeten de onderdelenwaarden als volgt worden gewijzigd:
 
Weerstanden: R1 = 3k9; R2 = 180 Ω; R3 = 2k7; R4 = 1k8; R5 = 15 Ω.
Condensator: C1 = 0,2 µF.
Transistoren: T1 = BC109C; T2 = BC240B (niet kritisch, elke TUP en TUN is bruikbaar; de auteur had deze toevallig nog liggen).
De luidspreker (8 Ω) wordt tussen C1 en massa aangesloten; de LED wordt weggelaten.
 
Deze variant produceert een (tamelijk onaangenaam) geluid met een frequentie van ongeveer 1 kHz. Voor alarmdoeleinden kan dat echter goed voldoen.
 
De opbouw van de schakeling is niet kritisch; een stukje gaatjesprint is meer dan voldoende.
(180542​)
Wilt u meer ElektorLabs artikelen lezen? Word dan nu lid van Elektor!
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items