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Álvarez Paul, Salinas Wilmer, Sinchi Miguel, Pupiales Michael.

Integrado 555 “Monoestable, Biestable, Astable” 

Abstract— In this research work of integrated 555 will study the types of integrated as: Monostable, Bistable, Astable, these electronic devices work with a continuous voltage of 5-15v, circuits will be made and calculations of each of the types of integrator with Their respective simulations. The maximum output current can be up to 100mA, very high for an integrated circuit, allowing direct excitation of relays and other high-consumption circuits without the need for additional components. The frequency stability is 0.005%. Index Terms—El autor debería proveer hasta diez palabras clave (en orden alfabético) para ayudar a identificar los tópicos principales del escrito.

E

I. INTRODUCCIÓN

l circuito integrado 555 es un circuito de bajo costo y de grandes prestaciones dada su versatilidad como generador de señales, mediante unos pocos componentes externos , así permitiendo diseñar diferentes aplicaciones, básicamente como generador de pulsos (clock) y como monoestable ( temporizador) .

Tipos de Microchips del Integrado 555 Según quien sea lo fabrique lo podemos encontrar marcado con una designación tal como: LM555, NE555, LC555, MC1455, MC1555, SE555, CA555, XR-555, RC555, RM555, SN72555 [3].

Figura 2 LM555 [1]

Encapsulados. Respecto al formato o encapsulado, puede ser circular metálico, hasta los SMD, pasando por los DIL de 8 y 14 patillas [1].

II. MARCO TEÓRICO 1. Integrado 555 Definición: 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 [1]. Descripción: Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales positivo y tierra el valor de la fuente de alimentación se extiende desde 4.5 Volts hasta 18.0 Volts de corriente continua, la misma fuente exterior se conecta a un circuito pasivo RC exterior, que proporciona por medio de la descarga de su Capacitor una señal de voltaje que estén función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente que es la entrada de un comparador [5].

Figura 3 Comparación de Encapsulados [2]

Descripción de los pines.

Figura 4 Descripción de los Pines [3]

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Figura 1 Integrado 555 NE555 [1]

1 Tierra o masa: (Ground) Conexión a tierra del circuito en general [2]. 2 Disparo: (Trigger) Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este

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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 [2]. 3 Salida: (Output) Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla # 4 (reset) [2], 4 Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee" [2]. 5Control de voltaje: (Control) Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar Vcc hasta casi 0 V. Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 está en alto o en bajo independiente del diseño [6]. El voltaje aplicado a la patilla # 5puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la configuración monostable.Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un capacitor de 0.01uF para evitar las interferencias [2], 6 Umbral: (Threshold) Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo [2]. 7 Descarga: (Discharge) Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento [2]. 8 V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios [6].

Figura 6 Circuito Interno [1]

2. -

Tipos De Integrado 555. Astable [4]. Monoestable [4]. Biestable [4].

2.1 Astable. Definición. Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito [4]. Funcionamiento. Inicialmente el condensador está descargado y comienza a cargarse a través de R1 y RV1. Cuando el condensador sobrepasa la tensión de 2/3 de Vcc, la salida “3” conmuta a 0 V. (D1 encendido y D2 apagado), además el transistor interno pasa a saturación [1]. A partir de este momento el condensador se descargarse a través de R2 y el transistor interno de descarga [2]. Cuando la tensión del condensador es menor que 1/3 de Vcc, la salida “3” conmuta a Vcc (D2 encendido y D1 apagado) el transistor interno pasa a corte y comienza la carga de nuevo, el proceso se repite indefinidamente [4]. Formulas • Tiempo alto (carga): tc =ln2·(R1+R2)·C1 =(t1) • Tiempo bajo (descarga): td = ln2·R2·C1 =(t2) Periodo = t1+t2

• La frecuencia de oscilación es: f = 1/T Circuito General del Integrado Astable. Figura 5 Especificaciones generales del 555[1]

Circuito interno El circuito interno del integrado 555 tiene 20 transistores, 15 resistencias y 2 diodos dependiendo esto del fabricante [6].

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Figura 8 Circuito Astable

Curvas para cálculo de componentes operación astable Figura 7 Circuito básico del Integrado 555 Astable y su onda rectangular [4]

Cálculos: Formulas. T1= Carga de Tiempo alto= ln(R1+R2)*C1 T2=Descarga de tiempo bajo= ln2(R2*c1) Periodo = T1+T2 Frecuencia= 1/T Figura 9. Curvas (electrónica operacional)

Datos: Fuente = 9v R1=1k Potenciómetro= 10kΩ Capacitor Electronico= 10μF Led Resistencia = 10kΩ Desarrollo T1=ln2 (1000+10000)*10x T1= 0,07625 seg T2= 0,69(10000)* 10x T2= 0,06431 seg

Simulación en Multisim.

10−6 −6

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T=T1+T2 T=0,14555 seg f= 1/t f=1/0,14555 f=6.8705 seg Circuito Armado en Protoboard.

Comprobaciones. Rv T1 100% 76.25ms 75% 58,9ms 50% 41.6ms 25% 24.26ms 0 6.93ms

T2 69.3ms 51.98ms 34.7ms 17.3ms 0

T 145.55ms 110.88ms 76.3ms 41.56ms 6.93ms

f 6.870 /s 9.018 /s 13.106 /s 24.06 /s 144.3 /s

2.2 Monoestables. Definición. El circuito entrega a su salida un solo pulso de ancho

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dependiendo de R1 y C1. La tensión de control, generalmente es de 2/3Vcc, puede ser desacoplada a través de un otro capacitor conectado al Terminal 5 y a tierra (típicamente de 0,01uF), para mejorar la inmunidad al ruido. Esta tensión también puede ser alterada, a través del terminal 5, a fin de obtener otras tensiones diferentes de 2Vcc/3. Alterando los valores de C y RA, el periodo de temporización puede ser controlado entre cerca de 5ms hasta aproximadamente 1 hora. Pero en una temporización encima de 5 minutos la confiabilidad queda comprometida debido a los altos valores de RA e C necesarios para esta temporización [1]. Funcionamiento.  Este circuito está diseñado para que una vez se haya actuado sobre el pulsador "P1", se conecte un determinado dispositivo (LED) durante un intervalo de tiempo preestablecido, pasado dicho tiempo, se desconectará automáticamente [3].  En estado de reposo, la tensión de salida del 555 estará a nivel bajo (0 V), El condensador estará completamente descargado. Cuando se actúe sobre el pulsador, la tensión de salida del 555 pasa a nivel alto (V disparo < 1/3 Vcc) y el LED, por tanto, se iluminará. El condensador se cargará paulatinamente a través de la resistencia R2 y RV [6].  Pasado un cierto tiempo "T", la tensión en el condensador alcanzará los 2/3 de Vcc y la salida del 555 conmutará a 0 voltios, apagando el LED, (Internamente Q¯ pasa a 1, con lo que conduce el transistor interior del 555 poniendo el pin 7 a masa) y permitiendo que el condensador se descargue a través del terminal de descarga.  El valor de la temporización "T" depende de la velocidad de carga del condensador y ésta, a su vez, del valor de la resistencia y del propio condensador: T = ln 3 (R1* C1) [6].  Este circuito tiene un solo tiempo t. Circuito General del Integrado Monoestable.

Figura 11 Circuito Básico del Integrado 555 Monoestable y su respectiva onda [2]

Cálculos: Formulas. T = ln 3 (R1* C1) Datos: Fuente = 9v R1=1k Potenciómetro= 10kΩ Capacitor Electronico= 10μF Led Resistencia = 10kΩ Desarrollo T=ln2*(R1+R2)*C1 T= 0,10986 seg Circuito Armado en Protoboard.

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2.3 Biestable.

Figura 12 Circuito Monoestable

Curvas para cálculo operación monoestable

Definición. En el modo Biestable el 555 su función biestable (es decir dos estados estables) es muy conocida, pues está implementada en multitud de aparatos en los cuales, la misma tecla, hace la función de encendido y apagado con una sola pulsación. Esta función es realmente útil para la realización de circuitos como encendido de lámparas, alarmas, motores, etc [3]. Funcionamiento.  Al conectar el circuito el LED está apagado ya que el terminal “2” tiene 9 V y el “6” 0 V.  Al activar el pulsador de “Marcha” ponemos el terminal 2 a 0 V. (inferior a 1/3 de Vcc) por tanto la salida es decir el terminal “3” conmuta a 9 V. y el LED se enciende; esta situación se mantiene aunque dejemos de pulsar el P. de “Marcha” [3].  Cuando pulsamos el pulsador de “Paro” a 9 V. (supera los 2/3 de Vcc) por lo tanto la salida es decir el terminal “3” conmuta a 0 V y el LED se apaga; esta situación se mantiene aunque dejemos de pulsar el P. de “Paro” [3].

Circuito General del Integrado Biestable.

Figura 13. Cuevas (Electrónica Operacional)

Simulación en Multisim.

Figura 9 Circuito Integrado 555 Biestable y su respectiva onda rectangular [3]

Circuito Armado en Protoboard.

Comprobaciones.

Rv 100% 75% 50% 25% 0

T1 0,10986 seg 0,0823 seg 0,0549 seg 0,0274 seg 0

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V. CONCLUSIONES  El 555 es un integrado sumamente versátil, pudiendo ser configurado para trabajar en un rango muy amplio de frecuencias.  Una de las grandes aplicaciones del 555, debido a que puede manejar 2000ma de salida, es la de generar tonos audibles, tal como una sirena.  Es importante hacer pruebas indicadas, siempre con precaución, a fin de comprender bien las acciones que se desarrollan en su interior.  El circuito integrado puede utilizarse para varias aplicaciones como los contadores que nos puede servir para contar, si a la señal de salida le ponemos un circuito que cada vez que le llegue una señal, aumente el número.

Figura 10 Circuito Biestable

Simulación en Multisim.

VI. BIOGRAFÍA

III. OBSERVACIONES 

EN

EL

SIGUIENTE

TRABAJO

DE

INVESTIGACIÓN

PUDIMOS OBSERVAR QUE LOS INTEGRADOS COMERCIABLES.



PUDIMOS OBSERVAR

QUE

LOS

DATOS

555

SON

DE

LA

SIMULACIÓN CON LOS CÁLCULOS OBTENIDOS NO COINCIDEN AL 100%.



LOS

DATOS CALCULADOS VARIABAN POR EL MOTIVO

DE VARIOS FACTORES COMO LA FUENTE, INTEGRADO 555 ETC.

IV. APLICACIONES     

Oscilador Temporizador Modulador de frecuencia Divisor de frecuencia Generador de señales rectangulares y triangulares

[1Circuitos eléctricos y digitales, Jorge Raul Villaseñor, 2012 [2Tecnología. / Circuito integrado 555. / http://www.areatecnologia.com/electronica/circuitointegrado-555.html [accedido: 10 de noviembre [3 Electronic. / Circuito integrado 555. / http://electronica-electronics.com/info/555/555.html / [accedido: 10 de noviembre [4Electrónicavm. / Timer 555. / https://electronicavm.files.wordpress.com/2011/04/c-i555.pdf / [Accedido: 11 de noviembre [5Proyectos tecnología. / https://sites.google.com/site/tecnoiesvillena/circuito-555 / [Accedido; 12 de noviembre [6Electrónica general: equipos electrónicos de consumo. Segunda edición / Autor: Pablo San Miguel [7Electronica / Autores; A. Carretero, F. J. Ferrero, J. A. Sanchez, F. J. Valero.