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CB13 - Como fazer um giroflex de polícia com leds usando CI555

Angelo Luis Ferreira | 12/12/2024 Acessos: 227

Objetivo

Criar um circuito de LEDs usando dois CIs 555 no modo astável, como osciladores, e alguns outros componentes eletrônicos. Este circuito pisca alternativamente entre LEDs vermelhos e LEDs azuis enquanto pisca cada um deles individualmente, semelhante às luzes estroboscópicas de um giroflex policial.

Modo Astável: quando o CI 555 opera como um oscilador. Modo aplicável à projetos de pisca-pisca de Leds, geradores de pulso, PWM, geradores de tom, alarmes de segurança, etc. Para saber mais leia: CB01 - Led pisca com CI 555 (Multivibrador astável - oscilador de baixa frequência).

Definições

Circuito Integrado 555: o CI 555 é temporizador, oscilador e gerador de pulso, que pode ser usado em qualquer projeto que necessite dessas características. Portanto, o CI 555 é basicamente um oscilador/temporizador com três modos básicos de operação:

Modo astável (oscilador): neste modo o CI alterna sua saída entre alto e baixo em uma determinada frequência - leia CB01 - Led pisca com CI 555 (Multivibrador astável - oscilador de baixa frequência);

Modo biestável (flip-flop): Atua como um flip-flop, ao receber um sinal de disparo sua saída vai para alto nível até receber um sinal de reset - leia CB04 - Push button liga / desliga com CI 555 (multivibrador biestável com 1 botão).

Modo monoestável (timer): neste modo, após receber um disparo (um pulso de sinal) o CI mantém sua saída em alto nível por um determinado tempo e depois volta para baixo nível até que receba um novo disparo - leia CB05 - Timer com CI 555 (Multivibrador monestável)

Referências

CB01 - Led pisca com CI 555 (Multivibrador astável - oscilador de baixa frequência).

Aplicação

Para fins didáticos, projetos eletrônicos para sinalização com luz e em maquetes.

Componentes necessários

Referência	Componente	Quantidade	Imagem	Observação
Protoboard	Protoboard 830 pontos	1		No mínimo utilizar protoboard com 830 pontos
Jumpers	Kit cabos ligação macho / macho	1
Led Difuso 5mm	LEDs 5mm	6		6 LEDs vermelhos e 6 LEDs azuis hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh Você poderá utilizar LEDs difusos ou de alto brilho, de 3 ou 5mm.
Resistor	Resistor	5		2 Resistores de 1MΩ (CI55) 2 Resistores de 100Ω (leds) Os valores para os resistores são para um circuito com uma fonte de 5V até 9V
Capacitor eletrolítico	Capacitor eletrolítico	1		1 Capacitor eletrolítico de 1μF (12V ou maior) Utilizando capacitores menores, os leds se alterarão em uma frequência maior. Utilizando capacitores maiores, os leds se alterarão em uma frequência menor.
Capacitor cerâmico	Capacitor cerâmico 104 (100nF)	1		1 Capacitor cerâmico de 100nF (10V ou maior)
Fonte ajustável para protoboard ou Bateria 9V	Fonte ajustável para protoboard ou Bateria 9V	1		Se você não tiver uma fonte ajustável, utilize pilhas ou bateria como fonte de energia (este projeto pode ser utilizado para tensões entre 5V a 9V)

Esquema elétrico

publicado no site elonics.org

Montagem do Circuito

Obs.1: Neste projeto você poderá utilizar uma fonte de 5V a 9V, desde que utilize resistores para os leds adequados para cada tensão.

Obs2.: Para os Leds montados em série utilize: 100Ω para fonte de 5V | 150Ω para fonte de 9V  

Obs3.: Utilizamos 4 leds na ilustração abaixo para melhor visualização. Você poderá acerscentar mais um led vermelho e um led azul na mesma posição que os demais.

Atenção:

1. Lembre-se que o LED tem polaridade: O terminal maior tem polaridade positiva e o lado do chanfro tem polaridade negativa.

1.1. Portanto, posicione o terminal positivo (maior) de todos os LED (azuis ou vermelhos) nos cabos de ligação dos pinos de saída (pino 3) dos CIs 555.

1.2. Para evitar danos ao led é necessário a inclusão de 2 resistores (100Ω ou 150Ω para 5V e 9V) no circuito, entre o pino 3 dos CIs e o lado negativo dos leds. Lembrando que os LEDs foram montados em série - Leia: Teste 02 - Leds ligados em série e em paralelo)

Obs.: Caso inverta a polaridade de todos os leds, o projeto funcionará também da mesma forma.

2. Da mesma forma que um led o capacitor eletrolítico também tem polaridade: O terminal maior tem polaridade positiva e o lado identificado com faixa tem polaridade negativa.

2.1. No projeto, o terminal menor do capacitor (negativo) deverá estar conectado ao GND.

3. Diferentemente de capacitores eletrolíticos, capacitores cerâmicos são utilizados para baixas necessidades de capacitância e podem ser alimentados com altos valores de tensão, pois não possuem polaridade.

4. Para montar o circuito integrado 555 é importante observar a(s) marcas(s) de referência para a identificação dos pinos de contato. Os pinos deverão ser identificados conforme mostra a imagem abaixo:

Observação: A montagem invertida do CI 555 pode causar danos irreversíveis ao componente.

5. Segue Abaixo o mapa dos pinos do componente eletrônico NE555. Para saber mais sobre CI 555 assista o vídeo: O versátil CI 555 - Teoria e aplicações!

5.1. Os pinos do CI 555 possuem as seguintes funções:

6.  Para fazer com que o CI 555 trabalhe no modo astável como um oscilador de baixa frequência, podemos utilizar o circuito padrão abaixo:

6.1. É importante destacar que, dependendo dos componentes externos utilizados, R1, R2 e C1, teremos valores diferentes para a frequência e o tempo que um led, por exemplo, permanece ligado e apagado. Para saber como calcular esses valores e dimensionar seu circuito assista o vídeo: Como calcular tempos e frequência CI 555 ou leia CB01 - Led pisca com CI 555 (multivibrador astável - oscilador) . Você também pode utilizar a calculadora Calculador CI 555 modo Astável.

7. Em um tutorial anterior: CB11 - Leds piscam alternadamente com ajuste de frequência (multivibrador astável com CI555) ajustável usando CI 555, aprendemos como configurar CI 555 para operar em modo astável.

Também conectamos 2 LEDs com polaridade oposta na saída para que eles liguem e desliguem em intervalos regulares de tempo. Você pode consultar esse tutorial para entender o funcionamento do IC do temporizador 555 no modo astável e como os valores do capacitor e do resistor influenciam a taxa de intermitência.

Observação:  O resistor de R1 (1KΩ) é opcional, tendo em vista que a descarga dos capacitores acontecem naturalmente. Para R2 usamos um resistor de 1MΩ.

8. Neste projeto você poderá utilizar fontes de energia de 5V a 9V, como pilhas, baterias ou fontes ajustáveis para protoboard. Para instalar e utilizar uma fonte ajustável, assista o vídeo: Fonte Ajustável para Protoboard - Arduino

Atenção: Não esqueça de alterar o resistor que vai conectado aos led: 100Ω para fonte de 5V | 150 para fonte de 9V.

7.1. A montagem abaixo foi realizada em um protoboard com 830 pontos:

Vídeo

Como o circuito funciona

Neste circuito de LED piscante estilo luzes estroboscópicas da polícia, usamos duas cópias de circuitos astáveis ​​semelhantes configurados em frequências diferentes. O primeiro CI 555 usa um capacitor maior e por isso leva mais tempo para alternar a saída. O segundo CI 555 usa um capacitor menor e, portanto, alterna a saída muito rapidamente.

Quanto à disposição dos LEDs, o primeiro grupo de LEDs (LEDs vermelhos) acende quando há tensão positiva no ânodo e tensão negativa no cátodo. Este cenário acontece quando a saída do primeiro CI 555 está LIGADA e a saída do segundo IC do temporizador 555 está DESLIGADA ao mesmo tempo.

Da mesma forma, o segundo grupo de LEDs (LEDs azuis) liga somente se a saída do primeiro CI 555 estiver DESLIGADA e a saída do segundo CI 555 estiver LIGADA.

Portanto, quando a saída do primeiro CI 555 está LIGADA, apenas o primeiro grupo de LEDs tem chance de LIGAR e eles piscam na velocidade com que o segundo CI 555 alterna a saída.

Da mesma forma, quando o primeiro CI 555 é DESLIGADO, apenas o segundo grupo de LEDs tem chance de LIGAR e eles piscam na velocidade com que o segundo CI 555 alterna a saída.

A repetição deste ciclo repetidamente cria este efeito de pisca-pisca de LED semelhante às luzes piscantes usadas em carros de polícia.

Simulação no Tinkercad

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