Flasher LED CMOS 555 – Circuito de Pulsos Larga Duración y Bajo Consumo para LED Rojo

PARTES Y MATERIALES

• Dos pilas AAA
• Clip de batería (Radio Shack catálogo #270-398B)
• Un multímetro digital (DVM) o medidor voltaje-corriente (VOM)
• U1 – IC temporizador TLC555 CMOS (Radio Shack catálogo #276-1718 o equivalente)
• D1 – LED Rojo (Radio Shack catálogo #276-041 o equivalente)
• R1 – Resistencia de 1.5 MΩ, ¼ W, 5 %
• R2 – Resistencia de 47 kΩ, ¼ W, 5 %
• C1 – Capacitor de tantalio de 1 µF (Radio Shack catálogo 272-1025 o equivalente)
• C2 – Capacitor electrolítico de 100 µF (Radio Shack catálogo 272-1028 o equivalente)

REFERENCIAS CRUZADAS

Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16: "Cálculos de Voltaje y Corriente"

Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16: "Resolviendo para Tiempo Desconocido"

Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Cap. 9: "Descarga Electroestática"

Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Cap. 10: "Multivibradores"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Aplicar la constante de tiempo RC a un circuito real
• Implementar una configuración de multivibrador astable con CMOS 555
• Comprender y calcular ciclo de trabajo
• Manipular componentes sensibles a descarga electrostática (ESD) de forma segura

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Debido a que el CMOS 555 es altamente sensible a ESD, protégelo según Volumen 3, Cap. 9 antes de conectar las pilas. El IC consume muy poca corriente, sin embargo agotará las pilas rápidamente si el LED se impulsa continuamente. Este diseño usa una tasa de destello lenta y una red de temporización de alto valor para mantener la corriente promedio bajo 1 mA.

El TLC555 soporta un rango de alimentación de 2 V a 18 V, permitiendo operación desde un solo par de AAA de 1½ V. La salida impulsa el LED por un pulso de 30 ms a una tasa de destello de 1 Hz, dando un ciclo de trabajo de aproximadamente 3 %. Asumiendo una clasificación de 20 mA para el LED, la corriente promedio es solo 0.6 mA, así los LEDs pueden brillar por varios meses en celdas AAA.

Usa las resistencias grandes para limitar corriente, y mantén el capacitor electrolítico (C2) cargado durante los períodos "off" para amortiguar el voltaje de alimentación. Este truco simple extiende la vida de la batería mucho más allá de la capacidad nominal.

Después de ensamblar el circuito, el LED debería destellar inmediatamente. Puedes verificar el bajo consumo midiendo la salida de la batería mientras el TLC555 está alimentado; una lectura típica cae entre 9 mA y 24 mA dependiendo del lote del chip.

TEORÍA DE OPERACIÓN

En su núcleo, el circuito es un multivibrador astable estándar. El transistor interno del pin 7 carga y descarga el capacitor de temporización (C1) a través de R1 y R2. Cuando el voltaje del capacitor alcanza 2/3 V_CC, el flip-flop resetea, encendiendo el transistor de descarga y bajando el voltaje a 1/3 V_CC. El ciclo se repite, produciendo una salida de onda cuadrada que impulsa el LED.

El gran capacitor C2 almacena la mayor parte de la energía de la batería durante el 97 % del período "off", entregando el breve pulso de corriente durante el 3 % del período "on". Esto reduce enormemente la carga promedio en las pilas.

Como la corriente de salida del TLC555 disminuye con el voltaje de alimentación, el brillo del LED se atenúa a medida que las pilas se descargan. Sin embargo, el circuito continúa destellando, demostrando la efectividad del diseño de bajo consumo.