CMOS 555 Intermitente LED rojo de larga duración

PIEZAS Y MATERIALES

• Dos pilas AAA
• Clip de batería (catálogo de Radio Shack n. ° 270-398B)
• Un DVM o VOM
• U1 - IC temporizador CMOS TLC555 (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1718 o equivalente)
• Q1 - Transistor 2N3906 PNP (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1604 (paquete de 15) o equivalente)
• Q2 - Transistor NPN 2N2222 (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1617 (paquete de 15) o equivalente)
• D1 - Diodo emisor de luz roja (catálogo de Radio Shack n. ° 276-041 o equivalente)
• R1 - Resistencia de 1,5 MΩ 1 / 4W 5%
• R2 - Resistencia de 47 KΩ 1 / 4W 5%
• R3 - Resistencia de 2,2 KΩ 1 / 4W 5%
• R4 - Resistencia de 27 Ω 1 / 4W 5% (o prueba seleccionar un valor mejor)
• C1 - Condensador de tantalio de 1 µF (catálogo de Radio Shack 272-1025 o equivalente)
• C2 - Condensador electrolítico de 100 µF (catálogo de Radio Shack 272-1028 o equivalente)

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 1, capítulo 16:"Cálculos de voltaje y corriente"

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 1, capítulo 16:"Resolviendo tiempos desconocidos"

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 3, capítulo 4:“Transistores de unión bipolar”

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 3, capítulo 9:"Descarga electrostática"

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 10:“Multivibradores”

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Aprenda una aplicación práctica para una constante de tiempo RC
• Aprenda una de las diversas configuraciones de multivibrador Astable del temporizador 555
• 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

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

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

El circuito que se muestra en el experimento anterior, CMOS 555 Intermitente LED rojo de piezas mínimas de larga duración , tiene un gran inconveniente, que es la falta de control de corriente LED. Este experimento usa el mismo esquema básico 555 y agrega controladores transistorizados para corregir esto.

Las piezas utilizadas para este controlador de transistor no son críticas. Está diseñado para cargar el TLC555 al mínimo absoluto y aún así encender Q2 por completo. Esto es importante porque a medida que el voltaje de la batería se acerca a 2 V, 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 debe ajustarse para que coincida con el LED específico utilizado. La corriente está limitada a 18.5ma con 27Ω y un Vf (voltaje de caída directa del LED) de 2.5V, un LED Vf de 2.1V consumirá 33ma y un LED Vf de 1.5 consumirá 56mA. Este último es demasiado actual, sin mencionar lo que haría por la duración de la batería. Para corregir esto, use 47Ω si el Vf es 2.1V, y 75Ω si el Vf es 1.5V, asumiendo que la corriente objetivo es 20mA.

Puede medir Vf utilizando 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

En el experimento anterior se mencionó que el condensador C2 prolonga la vida útil de las baterías. Un experimento interesante es eliminar esta parte periódicamente y ver qué pasa. Al principio, notará una atenuación del LED y, después de una semana o dos, el circuito se apagará sin él y volverá a funcionar en un par de segundos cuando se reemplace. Este intermitente funcionará durante 3 meses con pilas alcalinas AAA nuevas.

TEORÍA DE FUNCIONAMIENTO

El oscilador CMOS 555 se explicó completamente 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 una configuración de emisor común en Q2. Esto permite una resistencia de entrada muy alta al tiempo que permite que Q2 se encienda por completo. 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), el controlador carga el TLC555 con más de 100KΩ. Los transistores pueden tener grandes variaciones de ganancia, incluso dentro de la misma familia.

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