8.8: Intermitente LED rojo de larga duración CMOS 555

PARTES Y MATERIALES

• Dos pilas AAA
• Clip de Batería (Radio Shack catálogo # 270-398B)
• Un DVM o VOM
• U1 - CI temporizador CMOS TLC555 (Radio Shack catálogo # 276-1718 o equivalente)
• Q1 - 2N3906 Transistor PNP (Catálogo Radio Shack #276 -1604 (paquete de 15) o equivalente)
• Q2 - 2N2222 Transistor NPN (Catálogo Radio Shack #276 -1617 (paquete de 15) o equivalente)
• D1 - Diodo emisor de luz rojo (Radio Shack catálogo # 276-041 o equivalente)
• R1 - 1.5 MΩ 1/4W 5% Resistor
• R2 - 47 KΩ 1/4W 5% Resistor
• R3 - 2.2 KΩ 1/4W 5% Resistor
• R4 - 27 Ω 1/4W 5% Resistor (o prueba seleccione un mejor valor)
• C1 - Capacitor de tantalio de 1 µF (Catálogo Radio Shack 272-1025 o equivalente)
• Condensador electrolítico C2 - 100 µF (Catálogo Radio Shack 272-1028 o equivalente)

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, capítulo 16: “Cálculos de voltaje y corriente”

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 16: “Resolviendo por tiempo desconocido”

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 3, Capítulo 4: “Transistores de Unión Bipolar”

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 3, Capítulo 9: “Descarga Electrostática”

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 4, capítulo 10: “Multivibradores”

Objetivos de aprendizaje

• Aprende una aplicación práctica para una constante de tiempo RC
• Aprenda una de varias configuraciones de multivibrador astable de 555 temporizadores
• Conocimiento práctico del ciclo de trabajo
• Cómo manejar piezas sensibles a ESD
• Cómo usar transistores para mejorar la ganancia de corriente
• Cómo calcular la resistencia correcta para un LED

Diagrama esquemático

Ilustracion

Instrucciones

¡NOTA! Este proyecto utiliza una parte sensible a la estática, la CMOS 555. Si no usa protección como se describe en el Volumen 3, Capítulo 9, Descarga Electrostática, corre el riesgo de destruirla.

El circuito mostrado en el experimento anterior, CMOS 555 Long Duration Minimum Parts Red LED Flasher, tiene un gran inconveniente, que es la falta de control de corriente LED. Este experimento utiliza el mismo esquema básico 555 y agrega controladores transistorizados para corregirlo.

Las partes utilizadas para este controlador de transistor no son críticas. Está diseñado para cargar el TLC555 a un mínimo absoluto y aún así encender Q2 completamente. Esto es importante porque a medida que el voltaje de la batería se acerca a 2V, la unidad del TLC555 se reduce a sus valores mínimos. Los transistores bipolares pueden ser buenos interruptores.

Dado que los LED pueden tener tanta variación, R4 se debe ajustar para que coincida con el LED específico utilizado. La corriente está limitada a 18.5ma con 27Ω y un Vf (voltaje de caída directa LED) de 2.5V, un LED Vf de 2.1V atraerá 33ma y un LED Vf de 1.5 atraerá 56ma. Este último es demasiada corriente, sin mencionar lo que eso haría por la duración de la batería. Para corregir este uso 47Ω si el Vf es 2.1V, y 75Ω si el Vf es 1.5V, asumiendo que la corriente objetivo es 20ma.

Puedes medir Vf usando el puente que se muestra en rojo en la ilustración, que encenderá el LED a tiempo completo. Puede calcular el valor de R4 usando la ecuación:

R4 = (3V-Vf)/0.02A

Se mencionó en el experimento anterior que el condensador C2 extendió la vida útil de las baterías. Un experimento interesante es eliminar esta parte periódicamente y ver qué pasa. Al principio notarás una atenuación del LED, y después de una semana o dos el circuito morirá sin él, y volverá a funcionar en un par de segundos cuando sea reemplazado. Este flasher funcionará durante 3 meses usando pilas AAA alcalinas frescas.

TEORÍA DE OPERACIÓN

El oscilador CMOS 555 se explicó a fondo en el experimento anterior, por lo que el controlador del transistor será el foco de esta explicación.

El controlador de transistor combina elementos de una configuración de colector común en Q1, junto con la configuración de emisor común en Q2. Esto permite una resistencia de entrada muy alta al tiempo que permite que Q2 se encienda completamente. La resistencia de entrada del transistor es la β (ganancia) del transistor multiplicada por la resistencia del emisor. Si Q1 tiene una ganancia de 50 (un valor mínimo) entonces el controlador carga el TLC555 con más de 100KΩ. Los transistores pueden tener grandes variaciones en la ganancia, incluso dentro de la misma familia.

Cuando Q1 se enciende 1ma se envía a Q2. Esto es más que suficiente para girar Q2 completamente, lo que se conoce como saturación. Q2 se utiliza como un simple interruptor para el LED.