Fórum témák

» Több friss téma
Cikkek » Ping-pong villogó
Ping-pong villogó
Szerző: proli007, idő: Júl 23, 2010, Olvasva: 74196, Oldal olvasási idő: kb. 5 perc
Lapozás: OK   1 / 3
Szinte minden kezdő villogó, vagy erősítő építésével kezdte ismerkedését az elektronikával. A LED-ek előtt is így volt ez, de amióta a világító diódákat feltalálták, "könnyedén villogunk"! Most is villogni fogunk, csak kicsit másképp mint megszoktuk.

Ez a kapcsolás látszatra nem sokban különbözik a tranzisztoros társaitól. De mivel a tranzisztornak három lába van, a LED-et három helyre köthetjük be. Az eredeti áramköröknél vagy a kollektorkörbe, vagy az emitterkörbe kötöttük a diódánkat, most tegyük a bázis körébe!

A hagyományos villogó áramkörben a diódák felváltva villognak. Azaz egyik dióda kikapcsolásakor, a másik azonnal bekapcsol. Ennek a villogó áramkörnek azért adtam a Ping-Pong nevet, mert a diódák ki-be kapcsolása olyan jellegű, mint amikor a labda az asztalon pattog ide-oda, tehát a felvillanások között kis szünet van, ami kicsit érdekesebbé teszi a látványt. De nézzük, mi is az oka ennek a működésnek..

Látható, hogy ez a kapcsolás, is pontosan ugyan azokat az alkatrész-elemeket tartalmaz, mint elődei, de működése kissé más.

A hagyományos astabil multivibrátor a (C3-C4) kondenzátorokat csak az időzítésre használja. Itt is, meghatározó szerepe van az időzítésben, csak éppen egyben energiatárolási célokat is szolgál. Ezzel a módszerrel jelentősen csökkenthetjük az áramkör áramfelvételét, pontosabban "nem herdáljuk el" a kondenzátorban tárolt töltésmennyiséget csak az időzítésre.

- A LED bázis-emitter feszültség szempontjából záróirányban van bekötve, így a bázis nyitására nincs hatással. A tranzisztor munkapontját beállító R4/R7 ellenállás-páros a hagyományossal ellentétben nem a tápfeszültségről, hanem saját kollektor feszültségéből szolgáltatja a tranzisztorok bázisáramát. Ez egyben egy negatív visszacsatolás, aminek hatására a tranzisztorok munkapontja analóg üzemmódban áll be. Tehát, ha egyenlőre a kondenzátorokon keresztüli pozitív visszacsatolástól eltekintünk, akkor a két tranzisztor "erősítő üzemmódban" (A osztályban) működik. Ez nagy tápfeszültség-tartományban stabilizálja a munkapontot, így az áramkör széles tápfeszültség-tartományban képes működni. (Természetesen e miatt a villogási frekvencia "kissé" változik a tápfeszültség függvényében.)

- A villogás ütemét döntően a kondenzátorok töltési, kisütési ideje, és R4/R7 értéke határozza meg. De mivel a kondenzátorokban tárolt töltést "sütjük rá" a LED-re (így ez fogja szolgálni a villogás energiáját), a kondenzátor kapacitásának megváltoztatása nem csak a villogási ütemet, hanem a felvillanás erősségét is befolyásolni fogja. (Mint ahogyan a villanásra a tápfeszültség-változás is hatással lesz.) A kondenzátorok feltöltődési ideje sokkal rövidebb, mint a kisütés, így a periódus-időt leginkább a két kondenzátor kisütési ideje határozza meg .

Nézzük a kondik töltés-kisütés útvonalát és jellegét: (Természetesen a két fokozat működése azonos, így csak az egyik felét tárgyaljuk.)

Amikor a Q1 tranzisztor zár (kikapcsolt állapot), akkor kollektor feszültsége magas szinten van, így a C3 kondenzátor a tápfeszültségből feltöltődik az R5 és Q2 bázis-emitter szakaszán keresztül. A Q2 bázisáram hatására nyitva van, így kollektorában a feszültség közel GND szintű. R7 ellenálláson keresztül, csak kis áram képes folyni, hiszen a tranzisztor bázis-emitter feszültsége mindössze +600mV környékén van. Amikor a C3 kondenzátor feltöltődött a tápfeszültség értékére, megszűnik a töltőáram, és ezzel együtt Q2 bázisárama is, így Q2 lezár, kollektor-feszültsége felugrik, és C4 kezd töltődni.A C4 töltőárama viszont az eddig zárva lévő Q1 tranzisztort kinyitja, és a kapcsolás "átbillen" a másik állapotába. Kezdődhet C3 kondenzátor kisütése.

Mikor a Q1 tranzisztor kollektora GND-re húzza a C3 "+" elektródáját, a "-" elektródája a GND-hez képest (tápfeszültség nagyságú) negatív feszültséget szolgáltat.
Ez az feszültség viszont a D4 dióda szempontjából nyitó irányú, miközben a Q2 bázis-emittere zárófeszültséget kap. A C3 kondi töltése most a D4 LED-en  keresztül áramlik. Így a LED világít, míg a kondi feszültsége a LED nyitófeszültsége alá nem csökken. Természetesen ez egy igen rövid idő, mert a kondi kisütőáramát (láthat módon) csak a Q1 kollektor-emitter nyitóellenállása, és a D4 belső ellenállása korlátozza. Tehát a LED csak "felvillan" erre az időre. Amikor C3 feszültsége D4 nyitófeszültsége alá csökken, megszűnik a LED árama, de a tranzisztor bázis-emittere még -2V közeli feszültséggel zárva van. Csak akkor fog a Q2 kinyitni, mikor a bázis-feszültsége már +600mV.

A C3 kisütése (ellenkező polaritásra való feltöltése) tovább folytatódik az R7 ellenálláson keresztül, de ezúttal már R7 ellenállás miatt sokkal lassabb ütemben. Ez alatt az idő alatt jön létre a multivibrátor ütemének késleltetése, mialatt a D4 LED sötét.
Amikor a C3 töltése már kiürült (0V), elkezdődik az ellenirányú feltöltése. (Ez persze nem okoz gondot számára, lévén, hogy csak Q2 +600mV nyitófeszültségéig tart.) Ha Q2 bázis-emitter feszültsége eléri a nyitáshoz szükséges értékét, a Q2 kinyit, a Q1 lezár, és a folyamat elölről kezdődik. (A C4 feltöltődése, természetesen C3 kisütési ideje alatt végbemegy.)  

Tehát a kondenzátor kisütése alatt, a LED-ek egy pillanatra felvillannak, és az ezt követő kisütési időben sötétek. Így az ütemidőnek csak egy pillanatában világítanak a LEDek, természetesen felváltva.

A kapcsolás érdekessége még, hogy a tranzisztorok fordított behelyezése esetén is működőképes, tekintve, hogy egy tranzisztor kollektor-emitterét felcserélve is működőképes, csak éppen az áramerősítési tényezője, (béta) 6..10-re esik vissza. A bázis és kollektor ellenállás kis aránya (1:5) miatt, a tranzisztor munkapontja még ebben az állapotban is feláll. Az áramerősítés csökkenése miatt viszont kisütéskor a LED-re kerülő áram csökken, így a felvillanás ideje kissé nő. Ez adott esetben a szemnek még előnyösebb is lehet.

A tápfeszültség minimum értékét, tulajdonképpen a LED-ek nyitófeszültségének, és a tranzisztorok bázis-emitter nyitófeszültségének összege fogja meghatározni, tehát nem mellékes, milyen színű LED-eket alkalmazunk. Jelen kapcsolásban egy zöld, és egy piros LED-et használtam, ahol a zöld LED 2..2,2V nyitófeszültsége a mérvadó. Így a bázissal összeadva, 2,8V feszültség jön ki, ami által - a veszteségeket is figyelembe véve - kb. 4,5V feszültségről már üzemképes a kapcsolás. A tápfeszültség felső határát tulajdonképpen csak a tranzisztorok béketűrése szabja meg, de azért vegyük figyelembe, hogy a LED felvillanásakor jelentős áramlökést kap, ami a tápfeszültség növelésével nő. De mivel ez az áram, a működési időnek csak töredékében lép fel, a LED elviseli a túláramot.

Ha figyelmesen nézzük a kapcsolást, akkor látható, hogy a tápfeszültségre csak a két kollektor-ellenállás kapcsolódik közvetlenül. Tekintve, hogy ha az egyik tranzisztor nyitva van (folyik kollektor árama a GND felé), a másik kollektor ellenálláson keresztül folyik a kondi töltése. Így a tápáram közel állandó (természetesen a kondik töltőáramának csökkenésére azért változik), de az áramot R5/R6 párhuzamos eredője határozza meg, így 9V esetén a tápáram-felvétel 3,5mA környékén van. Mivel a tápáram közel állandó (nincs rángatás), a teleppel párhuzamosan pufferkondenzátor alkalmazása szükségtelen. (Ez azonban nem vonatkozik arra az esetre, mikor tápegységről járatjuk a villogót, mert ott a kondinak simító szerepe van.)

- Ha az áramkörbe helytelenül helyezzük be a LED-eket, akkor is működik a kapcsolás, csak éppen "magában beszél.."

- Ha csak az egyik LED-et helyezzük be, akkor is működik, csak az ütemidő jelentősen lassul, mert ekkor a kondenzátort teljes töltését az R4/R7 ellenállásnak kell kisütni, és a kondiban tápfeszültség-értékű az induló feszültség.

- A kapcsoláshoz alkalmazhatunk Duo-LED-et is, csak itt közös anódú LED szükséges. Ha közös katódú LED-et szeretnénk alkalmazni, akkor cseréljük a tranzisztorokat PNP típusúra, a kondikat, és a telep polaritását fordítsuk meg, de a kapcsolás változatlanul üzemképes lesz.


A cikk még nem ért véget, lapozz!
Következő: »»   1 / 3
Értékeléshez bejelentkezés szükséges!
Bejelentkezés

Belépés

Hirdetés
Lapoda.hu     XDT.hu     HEStore.hu
Az oldalon sütiket használunk a helyes működéshez. Bővebb információt az adatvédelmi szabályzatban olvashatsz. Megértettem