Flasher LED Flyback CMOS 555 de Larga Duración

Partes y Materiales

• Dos Pilas AAA
• Clip de Batería (Radio Shack catálogo # 270-398B)
• U1, U2 – IC temporizador TLC555 CMOS (Radio Shack catálogo # 276-1718 o equivalente)
• Q1 – Transistor PNP 2N3906 (Radio Shack catálogo # 276-1604 (pack 15) o equivalente)
• Q2 – Transistor NPN 2N2222 (Radio Shack catálogo # 276-1617 (pack 15) o equivalente)
• D1 – LED Rojo (Radio Shack catálogo # 276-041 o equivalente)
• D2 – LED Azul (Radio Shack catálogo # 276-311 o equivalente)
• R1 – Resistencia 1.5 MΩ 1/4W 5%
• R2 – Resistencia 47 kΩ 1/4W 5%
• R3, R5 – Resistencias 10 kΩ 1/4W 5%
• R4 – Resistencia 1 MΩ 1/4W 5%
• R6 – Resistencia 100 kΩ 1/4W 5%
• R7 – Resistencia 1 kΩ 1/4W 5%
• C1 – Capacitor de Tantalio 1 µF (Radio Shack catálogo # 272-1025 o equivalente)
• C2 – Capacitor Cerámico de Disco 100 pF (Radio Shack catálogo # 272-123)
• C3 – Capacitor Electrolítico 100 µF (Radio Shack catálogo # 272-1028 o equivalente)
• L1 – Choke o Inductor de 200 µH (Valor exacto no crítico, ver final del capítulo)

Referencias Cruzadas

• Lessons In Electric Circuits, Volumen 1, capítulo 16: "Respuesta transitoria de inductor"
• Lessons In Electric Circuits, Volumen 1, capítulo 16: "Por qué L/R y no LR?"
• Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, capítulo 4: "El amplificador emisor común"
• Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, capítulo 9: "Descarga Electroestática"
• Lessons In Electric Circuits, Volumen 4, capítulo 10: "Multivibradores monoestables"

Objetivos de Aprendizaje

• Explorar un modo de operación menos común del temporizador 555
• Aplicar técnicas adecuadas de manejo de descarga electrostática (ESD)
• Usar un transistor como puerta inversora simple (lógica resistor-transistor)
• Aprovechar el flyback inductivo para elevar voltaje para iluminación LED
• Construir un inductor personalizado con materiales fácilmente disponibles

Diagrama Esquemático

Ilustración

Instrucciones

NOTA: El CMOS 555 es altamente sensible a descarga electrostática. Sigue las pautas de protección en Volumen 3, Capítulo 9, "Descarga Electroestática" para evitar dañar el IC.

Este experimento se basa en el "Diodo de conmutación" (Volumen 6, capítulo 5). Repasa esa sección antes de proceder.

Usamos un CMOS 555 para destellar un LED mientras aumentamos el voltaje de batería con flyback inductivo, reflejando el principio de un Joule Thief. Aunque el 555 está clasificado para mínimo 2 V, el circuito puede correr en baterías de 1.5 V gracias a la conversión de energía de alta eficiencia.

El diseño puede impulsar múltiples LEDs en serie; a medida que aumenta la cuenta, la vida de batería disminuye porque el voltaje pico del inductor depende del voltaje de alimentación. En este ejemplo, dos LEDs diferentes demuestran la independencia del circuito de las caídas de voltaje individuales del LED. El LED azul domina el brillo percibido, sin embargo el LED rojo alcanza su intensidad máxima.

La polaridad cuidadosa del LED es esencial. Un LED azul mal orientado, que es más sensible a ESD, probablemente será destruido por el pulso inductivo. Asimismo, el transistor y el IC 555 pueden ser dañados por picos no controlados.

El inductor es el componente más tolerante. Puede ser un choke estándar, una bobina de solenoide, o incluso una bobina de relé. Abajo hay una guía paso a paso para construir una bobina de 220 µH usando alambre magnético 26 AWG.

Partes y Materiales para Bobina

• 26 pies (8 m) de alambre magnético 26 AWG (Radio Shack catálogo # 278-1345 o equivalente)
• Tornillo 6/32×1.5-pulg, tornillo M4×30 mm, o clavo de acero o hierro de tamaño similar (no acero inoxidable)
• Tuerca de bloqueo opcional
• Cinta transparente opcional (si se usan tornillos)
• Super glue
• Soldador y estaño

Las bobinas no son componentes de precisión; su inductancia puede variar. Apunta a ≥220 µH. Los pasos de construcción abajo son directos y reproducibles.

1. Envuelve el alambre alrededor del tornillo o clavo en una sola capa apretada, manteniendo la longitud de la bobina a 1 pulg (25 mm). Asegura el inicio de la bobina con una tira delgada de cinta transparente o un punto de pegamento.
2. Aplica una pequeña cantidad de super glue en la cabeza del tornillo para bloquear la primera capa en su lugar. Deja que el pegamento seque antes de agregar vueltas subsiguientes.
3. Continúa enrollando, aplicando pegamento según sea necesario para mantener tensión y forma, hasta que el alambre esté casi completamente enrollado. Deja una sección de 1-pulg de alambre libre para el segundo terminal.
4. Quita el esmalte de los extremos de los dos terminales, estañalos con soldadura, y ahora tienes un inductor funcional.
5. Mide la inductancia con un multímetro o medidor LCR; valores típicos caen cerca de 220 µH.

Las figuras abajo ilustran la bobina terminada y la configuración de medición.