CMOS 555 Pisca-pisca de LED vermelho de longa duração

PEÇAS E MATERIAIS

• Duas pilhas AAA
• Clipe de bateria (catálogo Radio Shack nº 270-398B)
• Um DVM ou VOM
• U1 - IC temporizador CMOS TLC555 (catálogo Radio Shack # 276-1718 ou equivalente)
• Q1 - 2N3906 Transistor PNP (catálogo Radio Shack # 276-1604 (pacote com 15) ou equivalente)
• Q2 - 2N2222 Transistor NPN (catálogo Radio Shack nº 276-1617 (pacote com 15) ou equivalente)
• D1 - Díodo emissor de luz vermelha (catálogo Radio Shack # 276-041 ou equivalente)
• R1 - resistor 1,5 MΩ 1 / 4W 5%
• R2 - 47 KΩ 1 / 4W 5% resistor
• R3 - 2,2 KΩ 1 / 4W 5% resistor
• R4 - 27 Ω 1 / 4W 5% Resistor (ou teste, selecione um valor melhor)
• C1 - Capacitor de tântalo de 1 µF (catálogo Radio Shack 272-1025 ou equivalente)
• C2 - Capacitor eletrolítico de 100 µF (catálogo Radio Shack 272-1028 ou equivalente)

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 16:“Cálculos de tensão e corrente”

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 16:“Resolvendo o tempo desconhecido”

Aulas de circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 4:"Transistores de junção bipolar"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 9:"Descarga eletrostática"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 4, capítulo 10:"Multivibradores"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Aprenda uma aplicação prática para uma constante de tempo RC
• Aprenda uma das várias configurações de multivibrador astável com 555 cronômetros
• Conhecimento prático do ciclo de trabalho
• Como manusear peças sensíveis a ESD
• Como usar transistores para melhorar o ganho de corrente
• Como calcular o resistor correto para um LED

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

NOTA! Este projeto usa uma parte sensível à estática, o CMOS 555. Se você não usar proteção conforme descrito no Volume 3, Capítulo 9, Descarga eletrostática , você corre o risco de destruí-lo.

O circuito mostrado no experimento anterior, CMOS 555 Long Duration Minimum Parts Red LED Flasher , tem uma grande desvantagem, que é a falta de controle de corrente do LED. Este experimento usa o mesmo esquema básico 555 e adiciona drivers transistorizados para corrigir isso.

As peças usadas para este driver de transistor não são críticas. Ele é projetado para carregar o TLC555 a um mínimo absoluto e ainda assim ligar Q2 totalmente. Isso é importante porque, à medida que a tensão da bateria se aproxima de 2 V, o inversor do TLC555 é reduzido a seus valores mínimos. Os transistores bipolares podem ser boas opções.

Uma vez que os LEDs podem ter muitas variações, o R4 deve ser ajustado para corresponder ao LED específico usado. A corrente é limitada a 18,5ma com 27Ω e um Vf (queda de tensão direta do LED) de 2,5V, um LED Vf de 2,1V consumirá 33ma e um LED Vf de 1,5 consumirá 56mA. Este último é muito atual, sem mencionar o que isso faria pela duração da bateria. Para corrigir isso, use 47Ω se Vf for 2,1 V e 75Ω se Vf for 1,5 V, assumindo que a corrente desejada seja 20 mA.

Você pode medir a Vf usando o jumper mostrado em vermelho na ilustração, que acenderá o LED o tempo todo. Você pode calcular o valor de R4 usando a equação:

R4 =(3V-Vf) / 0,02A

Foi mencionado no experimento anterior que o capacitor C2 prolongou a vida útil das baterias. Uma experiência interessante é remover essa parte periodicamente e ver o que acontece. A princípio, você notará um escurecimento do LED e, depois de uma ou duas semanas, o circuito morrerá sem ele e voltará a funcionar em alguns segundos quando for substituído. Este pisca-pisca funcionará por 3 meses usando baterias alcalinas AAA novas.



TEORIA DA OPERAÇÃO

O oscilador CMOS 555 foi totalmente explicado no experimento anterior, então o driver do transistor será o foco desta explicação.

O driver do transistor combina elementos de uma configuração de coletor comum em Q1, junto com a configuração de emissor comum em Q2. Isso permite uma resistência de entrada muito alta enquanto permite que Q2 seja totalmente ativado. A resistência de entrada do transistor é o β (ganho) do transistor multiplicado pelo resistor do emissor. Se Q1 tiver um ganho de 50 (um valor mínimo), o driver carrega o TLC555 com mais de 100KΩ. Os transistores podem ter grandes variações de ganho, mesmo dentro da mesma família.

Quando Q1 liga, 1ma é enviada para Q2. Isso é mais do que suficiente para girar Q2 completamente, o que é conhecido como saturação. Q2 é usado como um interruptor simples para o LED.