Flasheur LED rouge CMOS 555 longue durée — Circuit driver de précision pour performance fiable

Composants et matériaux

• 2 × piles AAA (alcalines neuves recommandées)
• Connecteur de pile (Radio Shack #270‑398B)
• Multimètre numérique ou voltmètre seul
• U1 – CI temporisateur CMOS TLC555 (RS #276‑1718 ou équivalent)
• Q1 – Transistor PNP 2N3906 (RS #276‑1604 ou équivalent)
• Q2 – Transistor NPN 2N2222 (RS #276‑1617 ou équivalent)
• D1 – LED rouge (RS #276‑041 ou équivalent)
• R1 – résistance 1,5 MΩ, ¼ W, 5 % tolérance
• R2 – résistance 47 kΩ, ¼ W, 5 % tolérance
• R3 – résistance 2,2 kΩ, ¼ W, 5 % tolérance
• R4 – résistance 27 Ω, ¼ W, 5 % tolérance (ajuster pour tension directe LED)
• C1 – condensateur tantale 1 µF (RS #272‑1025 ou équivalent)
• C2 – condensateur électrolytique 100 µF (RS #272‑1028 ou équivalent)

Références croisées

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Chap. 16 – Calculs tension & courant
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Chap. 16 – Résolution pour temps inconnu
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Chap. 4 – Transistors bipolaires
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Chap. 9 – Décharge électrostatique
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Chap. 10 – Multivibrateurs

Objectifs d'apprentissage

• Appliquer les concepts de constante de temps RC dans un circuit réel
• Explorer une configuration timer 555 astable
• Comprendre et calculer le cycle de travail
• Implémenter la protection ESD pour dispositifs CMOS sensibles
• Utiliser des transistors pour augmenter la capacité de courant
• Calculer la résistance série LED appropriée

Schéma électrique

Illustration

Instructions

Précautions ESD
Puisque le TLC555 est hautement sensible au statique, suivez les directives dans Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Chap. 9. Utilisez bracelets antistatiques ou travaillez sur un tapis mis à la terre.

Cette conception s'appuie sur le précédent « Flasheur LED rouge minimum pièces longue durée » en ajoutant des drivers transistors qui maintiennent le courant LED stable même quand la tension de pile chute.

Q1 et Q2 forment un driver à faible charge, gain élevé qui préserve la capacité de pilotage du TLC555. Alors que la tension de pile descend vers 2 V, le driver fournit encore assez de courant pour saturer Q2, assurant que la LED reste pleinement allumée pendant sa phase on.

Puisque la tension directe de la LED (V_F) varie, R4 doit être choisi pour maintenir un cible de ~20 mA. Par exemple :

• 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)

Mesurez V_F avec la LED allumée en permanence (utilisez le cavalier montré en rouge) et calculez R4 en utilisant :

R4 = (3 V – V_F) / 0,02 A

Remplacer C2 (100 µF) réduira temporairement la durée de vie de la pile ; la LED s'assombrira après une semaine ou deux mais récupérera en quelques secondes une fois le condensateur restauré. Avec des piles AAA neuves, ce flasheur peut fonctionner sans interruption jusqu'à trois mois.

Théorie de fonctionnement

Le driver transistor utilise un étage collecteur commun (Q1) suivi d'un étage émetteur commun (Q2). Cette configuration offre :

• Très haute résistance d'entrée (≥ 100 kΩ) pour que le TLC555 voie une charge minimale.
• Pilotage fort pour saturer Q2, allumant la LED pleinement à chaque cycle.

Le β de Q1 (≈ 50 minimum) multiplie la résistance d'émetteur, assurant que le driver charge le CI 555 négligemment. Même avec des variations de gain dans la même famille de transistors, la conception reste robuste. Lorsque Q1 s'allume, il transmet environ 1 mA à Q2, ce qui suffit à saturer Q2 et commuter la LED.