Flasher LED Rojo CMOS 555 de Larga Duración – Circuito Driver de Precisión para Rendimiento Confiable

Componentes y Materiales

• 2 × Pilas AAA (alcalinas frescas recomendadas)
• Clip de batería (Radio Shack #270‑398B)
• Multímetro digital o medidor solo voltaje
• U1 – IC temporizador TLC555 CMOS (RS #276‑1718 o equivalente)
• Q1 – Transistor PNP 2N3906 (RS #276‑1604 o equivalente)
• Q2 – Transistor NPN 2N2222 (RS #276‑1617 o equivalente)
• D1 – LED Rojo (RS #276‑041 o equivalente)
• R1 – Resistencia 1.5 MΩ, ¼ W, 5 % tolerancia
• R2 – Resistencia 47 kΩ, ¼ W, 5 % tolerancia
• R3 – Resistencia 2.2 kΩ, ¼ W, 5 % tolerancia
• R4 – Resistencia 27 Ω, ¼ W, 5 % tolerancia (ajustar para voltaje directo LED)
• C1 – Capacitor de tantalio 1 µF (RS #272‑1025 o equivalente)
• C2 – Capacitor electrolítico 100 µF (RS #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. 4 – Transistores Bipolares de Unión
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Cap. 9 – Descarga Electroestática
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Cap. 10 – Multivibradores

Objetivos de Aprendizaje

• Aplicar conceptos de constante de tiempo RC en un circuito real
• Explorar una configuración de temporizador 555 Astable
• Comprender y calcular ciclo de trabajo
• Implementar protección ESD para dispositivos CMOS sensibles
• Usar transistores para aumentar capacidad de corriente
• Calcular resistencia serie apropiada para LED

Diagrama Esquemático

Ilustración

Instrucciones

Precauciones ESD
Debido a que el TLC555 es altamente sensible a estática, sigue las pautas en Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Cap. 9. Usa pulseras antiestáticas o trabaja en tapete conectado a tierra.

Este diseño se basa en el anterior "Flasher LED Rojo Mínimas Partes Larga Duración" añadiendo drivers de transistor que mantienen la corriente del LED estable incluso cuando el voltaje de batería cae.

Q1 y Q2 forman un driver de alta ganancia y baja carga que preserva la capacidad de impulso del TLC555. A medida que el voltaje de batería cae hacia 2 V, el driver aún suministra suficiente corriente para saturar Q2, asegurando que el LED se mantenga completamente encendido durante su fase on.

Como el voltaje directo del LED (V_F) varía, R4 debe elegirse para mantener un objetivo de ~20 mA. Por ejemplo:

• V_F = 2.5 V → R4 ≈ 27 Ω (18.5 mA)
• V_F = 2.1 V → R4 ≈ 47 Ω (20 mA)
• V_F = 1.5 V → R4 ≈ 75 Ω (20 mA)

Mide V_F con el LED encendido continuo (usa el jumper mostrado en rojo) y calcula R4 usando:

R4 = (3 V – V_F) / 0.02 A

Reemplazar C2 (100 µF) reducirá temporalmente la vida de batería; el LED se atenuará después de una o dos semanas pero se recuperará en segundos una vez restaurado el capacitor. Con celdas AAA frescas, este flasher puede correr ininterrumpidamente hasta tres meses.

Teoría de Operación

El driver de transistor emplea una etapa colector-común (Q1) seguida de una etapa emisor-común (Q2). Esta configuración ofrece:

• Resistencia de entrada muy alta (≥ 100 kΩ) para que el TLC555 vea carga mínima.
• Impulso fuerte para saturar Q2, encendiendo el LED completamente durante cada ciclo.

El β de Q1 (≈ 50 mínimo) multiplica la resistencia del emisor, asegurando que el driver cargue el IC 555 negligiblemente. Incluso con variaciones de ganancia en la misma familia de transistores, el diseño permanece robusto. Cuando Q1 enciende, reenvía ~1 mA a Q2, lo cual es suficiente para saturar Q2 y encender el LED.