• Author / Uploaded
• Junior Ademir Flores Vargas

Citation preview

Circuito integrado 555 1. Introducción. ¿Qué es? el circuito integrado 555, datasheet 555, temporizador 555, integrado 555, circuito generador de pulsos, timer 555, 555 chip y algún nombre más con el que suele aparecer por ahí.  Este circuito integrado se utiliza para activar o desactivar circuitos durante intervalos de tiempo determinados, es decir se usa como temporizador. Para ello, lo combinaremos con otros componentes cuyas características y forma de conexión en el circuito, determinarán la duración de los intervalos de tiempo del 555, y si estos intervalos se repitan continuamente o no.  ¿Como? Investigando del cómo se utiliza para que, identificando sus pines o patillas viendo cual es el disparador o la entrada y salida de cada una de las patillas, pero investigando previamente para saber las instrucciones y precauciones  ¿Para que? para aprender a poder manipular estas salidas y darle otro uso, Diseñado para trabajar como contador de tiempo de uso general y el oscilador, este componente es insuperable cuando se desea una temporización hasta 1 hora o la generación de pulsos de duración constante, o en aplicaciones que necesitan ser generada señales rectangulares de hasta 500 kHz. 2. Fundamento teórico. Circuito integrado 555 El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip flop. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete. Fue introducido en 1971 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Muchas empresas los fabrican en versión de transistores bipolares y también en CMOS de baja potencia. A partir de 2003, se estimaba que mil millones de unidades se fabricaban cada año. Este circuito suele ser utilizado para trabajos sencillos como trabajos escolares, debido a su bajo costo y facilidad de trabajar con él.  Descripción de las conexiones

 







  

GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra (masa). Disparo (normalmente la 2): Es donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez. Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reinicio (normalmente la 4). Reinicio (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a alimentación para evitar que el temporizador se reinicie. Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1.7 V) hasta casi 0 V (aprox. 2 V menos). Así es posible modificar los tiempos. Puede también configurarse para, por ejemplo, generar pulsos en rampa. Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que se utiliza para poner la salida a nivel bajo. Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. Voltaje de alimentación (VCC) (normalmente la 8): es el terminal donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 V hasta 16 V.

 Modo astable.El modo astable está estrechamente relacionado con el modo monoestable (discutido en el apartado anterior), se puede ver que el esquema es casi el mismo, como un multivibrador. La diferencia importante es que, en modo astable, el pin de disparo, pin 2, está conectado a la patilla umbral pin 6, lo que hace que la salida pase a alternar continuamente entre los estados alto y bajo. En las hojas de datos del temporizador 555, se utilizan los valores de 1,44 y 0,7 como constantes en los cálculos de tiempos, dependiendo de la forma en que se escribía la ecuación. Si bien, estas cifras no son exactamente recíprocas una de la otra, están lo suficientemente cerca para ser utilizadas sin preocupación. En realidad, el modo astable, se considera un sencillo generador de frecuencias, cuya frecuencia se puede controlar, modificando el valor del potenciómetro o cambiando el valor del condensador, para cambiar el rango de las frecuencias. Con los valores de los componentes de la imagen de abajo, se puede ver los distintos cambios de frecuencia producidos al variar el porcentaje de VR1. Procurando que se cumpla estos requisitos: R1 > 1K; y C1 > 0.0005uf  La frecuencia se puede calcular con la formula: f = 1/T=1.44 / (R1 +2R2) * C

 Fig. 9 Si el circuito está conectado como se muestra en la anterior figura (pines 2 y 6 unidos), se disparará a sí mismo, como un multivibrador, funcionamiento libre. El condensador externo, se cargará a través de R1 + R2 y descargará a través de RB. Así, el ciclo de trabajo se puede ajustar con precisión por la relación entre estas dos resistencias. En este modo de funcionamiento, el condensador se carga y descarga entre 1/3 VCC y 2/3 VCC. Como en el modo de disparo (monoestable), los tiempos de carga y descarga, y por lo tanto la frecuencia son independientes de la tensión de alimentación. El condensador C al que me referiré, se trata del condensador C1, salvo que se indique lo contrario. El tiempo de carga (salida alta) viene dado por: t1 = 0.7 (R1 + R2) C Y el tiempo de descarga (salida baja) por: t2 = 0.7 (R2) C Así, el período total es: T = t1 + t2 = 0.7 (R1 +2R2) C La frecuencia de oscilación es: f = 1/T=1.44 / (R1 +2R2) * C Algo complejo, describir los sucesos que ocurren, trataré de explicarlo por partes; Inicialmente el condensador C está sin carga, por lo que la tensión en el condensador es cero. El voltaje del condensador C, es igual a la tensión en los pines, umbral (pin 6) y de disparo (pin 2), ya que los dos están unidos. Como los pines 2 y 6 están a 0V, la salida estará a alto. Anteriormente hemos dicho que, cuando el pin de disparo está bajo, hace que el pin de descarga no pueda drenar la carga del condensador. Puesto que el condensador C está en serie con Vcc, R1 y R2, está siendo aplicada la Vcc y la corriente fluirá a través de las resistencias, hasta el condensador, empezando a acumular carga. Esto hace que el voltaje a través del condensador C, aumente de acuerdo con la siguiente ecuación:   (Tensión en el condensador) = (Vcc – V0) * (1 – e-t /((R1 + R2) * C)) Donde “tensión en el condensador” es el voltaje actual a través del condensador en el tiempo t, V 0 es el voltaje inicial en el condensador, Vcc es la tensión total aplicada a las resistencias R1-R2, y la capacidad del condensador C. De modo que, cuando el voltaje a través del condensador C es igual a 2/3Vcc hace que el pin umbral registre un alto (descrito más arriba), que invierte al comparador (dentro del 555)

conectado a la patilla de umbral. Esto lleva la salida a bajo y habilita el pin descarga. El tiempo que tarda el condensador en acumular una tensión de 2/3Vcc, viene dada por:  2/3*Vcc = (Vcc – V0) * (1- e-t /((R1+R2)*C)), reduciendo. Para V0 = 0 V, esto viene a ser: t = 1.1*(R1+R2)*C en segundos. Estando el pin de descarga activado (pin 7), la carga comienza a fluir, descargando el condensador, a través de R2, y el pin de descarga (pin 7) del 555. Esto, reduce la tensión en el condensador como se describe por la ecuación siguiente: (Tensión en el condensador) = (voltaje pico en el condensador) * (e-t /(R2 * C)) Donde, la tensión pico en el condensador era el voltaje (2/3Vcc), justo antes de activar el pin 7 de descarga: (Tensión en el condensador) = 2/3 * Vcc * (e-t /(R2 * C)) El tiempo que se tarda en descargar el condensador desde 2/3Vcc a 1/3Vcc, se obtiene con: t = 0.7*R2*C segundos Por lo tanto la duración total de ambos estados, alto y bajo de la salida es: 0.7*(R1+R2)*C + 0.7*R2*C y 0.7*(R1+2*R2)*C en segundos. Entonces, la frecuencia se calcula como sigue: Frecuencia = 1/(0.7*(R1+2*R2)*C) De esto, se deduce que, la frecuencia de la salida, se controla modificando los valores de las resistencias R1, R2 y el condensador C. Además, podemos controlar la anchura del pulso de salida (duración en alto, respecto de la duración en bajo), puesto que, la duración del estado alto depende tanto de R1 y R2, mientras que la duración del estado bajo sólo depende de R2. En realidad, el modo astable, se considera un sencillo generador de frecuencias, cuya frecuencia se puede controlar, modificando el valor del potenciómetro o cambiando el valor del condensador, para cambiar el rango de las frecuencias. Con los valores de los componentes de la imagen de abajo, se puede ver los distintos cambios de frecuencia producidos al variar el porcentaje de VR1. La frecuencia se puede calcular con la formula: f = 1/T=1.44 / (R1 +2R2) * C

Para los mencionados valores y considerando VR1 como R2, obtendremos los siguientes valores: Frecuencia de salida = 0.1311819493 Hertzios Periodo = 7.6229999999 seg. Salida Alto = 4.1579999999 seg. Salida Bajo = 3.465 seg. Duty Cycle = 54.5454 Porcentaje. Multivibrador Astable Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida continua de forma de onda cuadrada (o rectangular), con una frecuencia especifica. El resistor R1 está conectado a la tensión designada como VCC y al pin de descarga (pin 7); el resistor R2 se encuentra conectado entre el pin de descarga (pin 7), el pin de disparo (pin 2); el pin 6 y el pin 2 comparten el mismo nodo. Asimismo el condensador se carga a través de R1 y R2, y se descarga solo a través de R2. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2, esto debido a que el pin 7 presenta una baja impedancia a GND durante los pulsos bajos del ciclo de trabajo.Un multivibrador astable no tiene estado estable y varia, por tanto una y otra vez entre dos estados inestables, sin utilizar un circuito de disparo externo. El ciclo de trabajo presenta los estados alto y bajo, la duración de los tiempos en cada uno de los estados depende de los valores de R1, R2 (expresados en ohmios) y C (en faradios), con base en las fórmulas siguientes:

La frecuencia de oscilación (f) está dada por la fórmula: el período está dado por: Hay que recordar que el dura la señal hasta que ésta se del tiempo alto y el tiempo bajo (Ta +

período es el tiempo que vuelve a repetir, es la suma Tb).

El ciclo de trabajo es :

Para realizar un ciclo de trabajo igual al 50% se necesita colocar el resistor R1 entre la fuente de alimentación y la patilla 7; desde la patilla 7 hacia el condensador se coloca un diodo con el cátodo apuntando hacia el condensador, después de esto se coloca un diodo con el ánodo del lado del condensador seguido del resistor R2 y este en paralelo con el primer diodo, además de esto los valores de los resistores R1 y R2 tienen que ser de la misma magnitud. 3. Desarrollo Material necesario:        

Osciloscopio Fuente de corriente directa 1 capacitor de 0.01uF Capacitores variables Resistencias variables protoboard Timer 555 cable UTP

Para el circuito astable mostrado en la figura anterior se utilizaron tambien 3 resistencias distintas y se pueden observar todas las mediciones realizadas en la siguiente tabla con sus correspondientes porcentajes de error, se utilizo una tabla de excel para facilitar los calculos.

4. Conclusiones

5. Bibliografia  https://itzelarmenta.wordpress.com/2014/12/04/practica-vii-modo-astable-ymonoestable-del-timer-555/  https://eduardopayan933.wordpress.com/2014/12/01/practica-7-implementaciontemporizador-555/  http://www.incb.com.mx/index.php/articulos/53-como-funcionan/768-como-funciona-elcircuito-integrado-555-art123s