SX8122: El heredero del NE555 (II)

La teoría dice que el LED que menos tensión necesita para generar luminosidad es el de color rojo, y esto sucede con una tensión directa de 1,8Volts. En cambio, el diodo LED que más tensión requiere es el de color blanco con 3,6Volts. En esta aplicación de hoy te mostramos cómo desarrollar un circuito capaz de trabajar con un LED blanco con una batería de NiMh de 1,2Volts. Este desafío es una de las sorpresas que nos permite lograr el circuito integrado SX8122 de Semtech. Aquí en NeoTeo te mostramos al SX8122 en acción, ideal para trabajar con sistemas de baja tensión, donde la administración de energía es fundamental. Cargador de su propia batería mediante una conexión USB, LED intermitente, motor DC y generador diente de sierra. Las aplicaciones típicas del NE555, ahora con el SX8122: El Timer del siglo XXI.

El SX8122 es un circuito integrado desarrollado por Semtech que, como mencionamos en un artículo anterior, llega al mercado para brindar soluciones en montajes compactos y en diseños modernos, donde antes había un solo rey indiscutido: el NE555. Capaz de trabajar con una tensión comprendida entre 1Volt y 2,5Volts, este dispositivo está orientado hacia pequeños gadgets, circuitos con LEDs, aplicaciones típicas que antes eran propiedad exclusiva del NE555. Y además brinda al desarrollador herramientas muy sencillas de utilizar para dotar a cualquier sistema de innovaciones muy llamativas y útiles. NeoTeo tuvo acceso a muestras gratis de este novedoso componente y te muestra en este artículo algunos de los montajes más sencillos y sorprendentes a la vez.

Para construir un cargador de baterías sencillo y austero (lento pero barato), el empleo de una resistencia en serie con la tensión de alimentación es suficiente en cualquier caso. De este modo se limita la corriente máxima de carga de la célula de NiMh o de NiCd. En nuestro caso, cuando la célula está cargada por completo, el SX8122 desconecta la tensión de carga abriendo el circuito serie que permite este trabajo. Si se utiliza una célula de NiMH, y debido a que no hay control de la temperatura para suspender la corriente de carga dentro de márgenes de operación segura, la carga máxima de corriente (medida en mA) deberá estar por debajo de una décima parte de la capacidad total de la celda (medida en mAh) y por debajo de la calificación máxima absoluta para el circuito cargador (IAMRISS), que es de -100mA a 100mA.

Es decir, en nuestro caso utilizamos una batería de 1,2Volts/1100mAh. Por lo tanto, la corriente de carga máxima debiera estar establecida en no más de 110mAh. Pero como el dispositivo no puede suministrar más de 100mAh, y como no queremos trabajar al límite de corriente, decidimos seleccionar una corriente de carga de 15mA – 20mA para un trabajo seguro y confiable. Para obtener este valor, una resistencia de 200Ohms (2 X 100Ohm) provee al sistema una corriente de casi 33mA, de los cuales la mitad se utilizan para la carga de la batería y el resto para el funcionamiento del circuito. Cuando la tensión observada en la batería supera el valor de 1,41Volts., la corriente de carga se suspende de manera automática y el circuito pasa a trabajar en modo “batería” hasta un descenso de tensión ubicado en 0,9Volts. Allí, el sistema vuelve a conectar la recarga de la batería reiniciando el ciclo. El circuito, entonces, es el indicado en las notas de aplicaciones del SX8122.

El resistor limitador de corriente que menciona el artículo deberá ser en función de la aplicación que esté ejecutando el SX8122 al momento de realizar la conexión al puerto USB del ordenador. Es decir, la corriente que tomemos del puerto se utilizará tanto para recargar la batería como para hacer funcionar al sistema.  Por lo tanto, si nuestro desarrollo incluye consumos variables (periódicos o aleatorios), la mejor manera de encontrar el valor óptimo para la resistencia de limitación será mediante un procedimiento empírico, con una base inicial en la sencilla Ley de Ohm. Esto es muy importante de tener en cuenta al momento de decidir utilizar este sistema de trabajo. Valores muy bajos de resistencia de limitación pueden dañar el circuito integrado. Maneja este tipo de diseños con precaución.

Para la activación del LED utilizamos la señal “burst” de 41Khz que entrega el SX8122 por el pin 5, y utilizamos un transistor y un inductor para recrear la misma configuración que utilizan los convertidores DC-DC en modo Fly-Back o Boost. El diodo D1 nos entrega una tensión continua, y C2 estabiliza el nivel para encender el LED blanco “casi” en su máxima expresión. Sin carga a la salida de D1, podríamos almacenar en C2 tensiones cercanas a los 7Volts u 8Volts. (Un dato interesante que puede ser útil para otro tipo de aplicaciones). Aquí, el LED consume toda la energía generada y obtenida sobre C2. El mismo circuito que utilizamos para activar el LED (astable) puede ser usado para ver el funcionamiento de un motor pequeño.

Como se puede ver en la imagen anterior, el ciclo de trabajo del motor estará manejado por los valores de R1 y C1. Y podemos ver cómo el SX8122 es capaz de mover pequeños motores de los utilizados en lectores de CD/DVD. Por supuesto, la carga mecánica que se le puede aplicar al eje del motor deberá ser muy pequeña ya que, de lo contrario, la corriente absorbida por el sistema será elevada. Si deseamos activar motores con cargas mecánicas más importantes, debemos utilizar la salida del pin 7 para polarizar transistores de conmutación que trabajen con tensiones y corrientes superiores a las que puede drenar el SX8122 y, por supuesto, a las que puede entregar una simple batería recargable de 1,2Volts.

Por último, el generador de diente de sierra (Sawtooth Astable) es tan sencillo de construir como el circuito anterior. Utilizando sólo una resistencia y un capacitor, el SX8122 es capaz de generar una señal triangular tipo rampa. Si bien en los ensayos que hemos realizado no utilizamos materiales de buena calidad sino los comunes, la linealidad de crecimiento de la rampa (o diente de sierra) posee una pendiente aceptable para trabajos de propósitos generales (sonidos de alarmas, luces y otras aplicaciones donde la linealidad no sea crítica). El circuito es el que hace referencia la hoja de datos, y el oscilograma está tomado en la unión de R1 y C1.

Te dejamos una vez más las hojas de datos del SX8122 para que elijas nuevos diseños y desarrollos. Si tienes alguna aplicación específica donde antes utilizabas el NE555 y deseas ver el comportamiento de este nuevo circuito integrado, háblanos de ella. Nosotros intentamos reproducirla con el SX8122 y te la mostramos en video. ¿Qué te parece? Para eso tenemos nuestra vía de comunicación: el Foro de Electrónica de NeoTeo.