CMOS 555 Piezas mínimas de larga duración Intermitente LED rojo

PIEZAS Y MATERIALES

• Dos pilas AAA
• Clip de batería (catálogo de Radio Shack n. ° 270-398B)
• Un DVM o VOM
• U1 - T One CMOS TLC555 temporizador IC (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1718 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%
• 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 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
• Aprenda a manejar piezas sensibles a ESD

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 555 no es un consumidor de energía, pero es un hijo de la década de 1970, creado en 1971. Secará una batería en días, si no en horas. Afortunadamente, el diseño se ha reinventado utilizando tecnología CMOS. La nueva implementación no es perfecta, ya que carece de la fantástica unidad de corriente del original, pero para un dispositivo CMOS, la corriente de salida sigue siendo muy buena. Las principales ventajas incluyen un rango de voltaje de suministro más amplio (las especificaciones de la fuente de alimentación son de 2 V a 18 V y funcionará con una batería de 11/2 V) y baja potencia. Este proyecto utiliza el TLC555, un diseño de Texas Instruments. Hay otros CMOS 555 por ahí, muy similares pero con algunas diferencias. Estos chips están diseñados para ser reemplazos directos y funcionan muy bien siempre que la salida no esté sustancialmente cargada.

Este diseño convierte un déficit en una ventaja ya que la unidad de corriente solo empeora con voltajes de suministro de energía más bajos, sus especificaciones no son más de 3ma para 2VDC. Este diseño intenta hacer que las baterías duren el mayor tiempo posible utilizando varios enfoques diferentes. El CMOS IC tiene una corriente extremadamente baja y envía al LED un pulso de 30 ms (que es un tiempo muy corto pero dentro de la persistencia de la visión humana), además de usar una frecuencia de destello lenta (1 segundo) usando resistencias realmente grandes para minimizar la corriente. Con un ciclo de trabajo del 3%, este circuito pasa la mayor parte de su tiempo apagado y (asumiendo 20ma para el LED) la corriente promedio es de 0.6ma. El gran problema es usar la limitación de corriente incorporada de este IC, ya que no está clasificado para una corriente específica, y la corriente del LED puede variar mucho entre diferentes IC CMOS.

Es posible tener problemas con los condensadores electrolíticos cuando se trata de corrientes muy bajas (2µa en este caso), ya que la fuga puede ser excesiva, una condición de falla límite. Si su experimento parece hacer esto, podría solucionarse cargando a través de la batería y luego descargando el condensador C1 a través de cualquier conductor varias veces.

Cuando complete este circuito, el LED debería comenzar a parpadear y continuará haciéndolo durante varios meses. Si usa baterías más grandes, como las celdas D, esta duración aumentará drásticamente.

Para medir el consumo de corriente que alimenta el LED, conecte C1 + a Vcc con un puente (que se muestra en rojo en la ilustración), que encenderá el TLC555. Mida el amperaje que fluye de la batería al circuito. La corriente objetivo es de 20 ma, medí de 9 ma a 24 ma usando diferentes CMOS 555. Esto no es crítico, aunque afectará la duración de la batería.

TEORÍA DE FUNCIONAMIENTO

Un lector atento notará que este es fundamentalmente el mismo circuito que se usó en el 555 AUDIO OSCILLATOR experimentar. Muchos diseños utilizan los mismos diseños y conceptos básicos de diferentes formas, este es un caso. Un 555 IC convencional funcionaría en este diseño si la fuente de alimentación no fuera tan baja y se usara una resistencia limitadora de corriente LED. Aparte del tipo de transistores utilizados, el diagrama de bloques que se muestra en la Figura 1 es básicamente el mismo que el de un 555 convencional.

Este oscilador en particular depende del transistor de la patilla 7, al igual que el multivibrador monoestable 555 mostrado en un experimento anterior. La condición de inicio es con el capacitor descargado, la salida alta y el transistor de la patilla 7 apagado. El condensador comienza a cargarse como se muestra en la Figura 2.

Cuando el voltaje entre los pines 2 y 6 alcanza 2/3 de la fuente de alimentación, el flip flop se restablece a través del comparador interno C1, que enciende el transistor del Pin 7 e inicia la descarga del condensador C1 a través de R2 como se muestra en la Figura 3. La corriente que se muestra a través de R1 es incidental y no es importante más que agota la batería. Es por eso que este valor de resistencia es tan grande.

Cuando el voltaje entre los pines 2 y 6 alcanza 1/3 de la fuente de alimentación, el flip-flop se configura a través del comparador interno C2, cuando apaga el transistor del pin 7, lo que permite que el capacitor comience a cargar nuevamente a través de R1 y R2, como se muestra en Figura 2. Este ciclo se repite.

El condensador C2 prolonga la vida útil de las baterías, ya que almacenará el voltaje durante el 97% del tiempo que el circuito está apagado y proporcionará la corriente durante el 3% que esté encendido. Esta simple adición llevará las baterías más allá de su vida útil por un gran margen.

Al ejecutar este experimento, hubo un mecanismo de retroalimentación que no había anticipado. La corriente de salida del TLC555 no es proporcional, ya que el voltaje de la fuente de alimentación desciende, la corriente de salida se reduce mucho más. Mi flasher duró 6 meses antes de que terminara el experimento. Todavía estaba parpadeando, estaba muy tenue.