Piscador de LED com CMOS 555 – Longa Duração, Baixo Consumo, Pulsos de LED Vermelho

PEÇAS E MATERIAIS

• Duas pilhas AAA
• Conector de bateria (Radio Shack catálogo #270-398B)
• Um multímetro digital (DVM) ou medidor de tensão-corrente (VOM)
• U1 – CI timer CMOS TLC555 (Radio Shack catálogo #276-1718 ou equivalente)
• D1 – LED vermelho (Radio Shack catálogo #276-041 ou equivalente)
• R1 – resistor de 1,5 MΩ, ¼ W, 5 %
• R2 – resistor de 47 kΩ, ¼ W, 5 %
• C1 – capacitor de tântalo de 1 µF (Radio Shack catálogo 272-1025 ou equivalente)
• C2 – capacitor eletrolítico de 100 µF (Radio Shack catálogo 272-1028 ou equivalente)

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16: “Cálculos de Tensão e Corrente”

Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16: “Resolvendo Tempo Desconhecido”

Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Cap. 9: “Descarga Eletrostática”

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

OBJETIVOS DE APRENDIZADO

• Aplicar a constante de tempo RC a um circuito real
• Implementar configuração astável de CMOS 555
• Compreender e calcular ciclo de trabalho
• Manusear componentes sensíveis a descarga eletrostática (ESD) com segurança

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRAÇÃO

INSTRUÇÕES

Como o CMOS 555 é altamente sensível a ESD, proteja-o conforme Volume 3, Cap. 9 antes de conectar as pilhas. O CI consome pouquíssima corrente, mas esgotará as pilhas rapidamente se o LED for acionado continuamente. Este design usa taxa de flash lenta e rede de temporização de alto valor para manter a corrente média abaixo de 1 mA.

O TLC555 suporta faixa de alimentação de 2 V a 18 V, permitindo operação a partir de um único par de 1,5 V AAA. A saída aciona o LED por um pulso de 30 ms a taxa de flash de 1 Hz, resultando em ciclo de trabalho de cerca de 3 %. Assumindo classificação de 20 mA do LED, a corrente média é apenas 0,6 mA, então os LEDs podem brilhar por vários meses com pilhas AAA.

Use os resistores grandes para limitar corrente, e mantenha o capacitor eletrolítico (C2) carregado durante os períodos "off" para amortecer a tensão de alimentação. Este truque simples estende a vida da bateria bem além da capacidade nominal.

Após montar o circuito, o LED deve piscar imediatamente. Você pode verificar o baixo consumo medindo a saída da bateria enquanto o TLC555 está alimentado; uma leitura típica fica entre 9 mA e 24 mA dependendo do lote do chip.

TEORIA DE OPERAÇÃO

Em seu núcleo, o circuito é um multivibrador astável padrão. O transistor interno do pino 7 carrega e descarrega o capacitor de temporização (C1) através de R1 e R2. Quando a tensão do capacitor atinge 2/3 V_CC, o flip-flop reseta, ligando o transistor de descarga e puxando a tensão para 1/3 V_CC. O ciclo se repete, produzindo saída de onda quadrada que aciona o LED.

O grande capacitor C2 armazena a maior parte da energia da bateria durante o período "off" de 97 %, entregando o breve pulso de corrente durante o período "on" de 3 %. Isso reduz drasticamente a carga média nas pilhas.

Como a corrente de saída do TLC555 diminui com a tensão de alimentação, o brilho do LED diminui à medida que as pilhas descarregam. No entanto, o circuito continua piscando, demonstrando a eficácia do design de baixa potência.