2. INTRODUCCION.
INTEGRADO 555.
Este circuito integrado incorpora dentro de si, dos comparadores de voltaje, un flip flop,
una etapa de salida de corriente, un divisor de voltaje por resistor y un transistor de
descarga.
Dependiendo de como se interconecten estas funciones utilizando componentes externos
es posible conseguir que dicho circuito realiza un gran numero de funciones tales como la
del multivibrador astable y la del circuito monoestable.
CONFIGURACION MONOESTABLE.
Es ideal para crear retardos de tiempo. En este modo, un disparador externo hace que el
temporizador 555 genere un pulso de una duración ajustable. Igualmente, el temporizador
funciona con un disparador, vea la figura de abajo. El condensador externo está
inicialmente descargado por un transistor interno del propio temporizador. Tras la
aplicación de un disparo negativo al pin 2, pulso de menos de 1/3 VCC, el flip-flop
interno, se ajusta para que libere el cortocircuito a través del condensador y acciona la
salida a alto.
En este estado, el temporizador 555 genera un pulso alto, que comienza cuando el pin de
disparo se pone en bajo (menos de 1/3Vcc, como se explica en el paso anterior, esto es
suficiente para cambiar la salida del comparador conectado con el pin de disparo). La
3. duración de este pulso depende de los valores de la resistencia R1 y el condensador C1 en
la imagen.
Entonces, el voltaje a través del condensador aumenta exponencialmente durante un
periodo de T=1,1xRAxC, al final del cual el voltaje es igual a 2/3 VCC. El comparador a
continuación, restablece el flip-flop que, a su vez descarga el condensador y acciona la
salida en su estado bajo. La figura siguiente, muestra las formas de onda generada en este
modo de operación. Puesto que la carga y el nivel de umbral del comparador son ambas
directamente proporcionales a la tensión de alimentación, la temporización interna es
independiente del suministro.
Cuando el pin de disparo esta alto, hace que el pin de descarga (pin 7) pase a drenar toda
la carga del condensador (C1 en la imagen anterior). Esto hace que el voltaje en el
condensador (y el voltaje del pin 6) sean igual a 0. Cuando el pin de disparo cambió bajo,
el pin de descarga ya no es capaz de drenar corriente, esta carga tiende a acumularse en el
condensador de acuerdo con la ecuación: t = 1,1*R*C.
Para obtener los resultados correctos, los valores de los condensadores, en los cálculos, se
deben convertir, de modo que 1uF = 0.000,001 F = 1-6F.
Una vez que el voltaje en el condensador (el voltaje de pin 6) es igual a 2/3 de la tensión
de alimentación (de nuevo, como se explica en el paso anterior, esto es suficiente para
cambiar la salida del comparador conectado a la patilla 6), la salida del 555 es de nuevo
llevado bajo. La salida permanece baja hasta que el pin de disparo es pulsado a bajo de
nuevo, reiniciando el proceso que acabo de describir.
4. Durante el ciclo de temporización cuando la salida es alta, la posterior aplicación de un
pulso de disparo, tan largo como la entrada de disparo, no tendrá efecto en el circuito,
éste devolverá alto, al menos 10μs antes del final del intervalo de tiempo. Sin
embargo, el circuito puede ponerse a cero durante este tiempo, por la aplicación
de un pulso negativo al terminal de reposición (pin 4). La salida, permanecerá
entonces en el estado bajo, hasta que se aplica un nuevo impulso de disparo.
La duración de este pulso de salida, depende de los valores de R1 y C1 en la
figura anterior. Un ejemplo pondrá de relieve, el cálculo del tiempo de retardo del
pulso en la salida del 555 en modo monoestable:
t = 1,1*R*C1 tiempo en segundos
Si elegimos R = 10Kohms y C1 = 100uF, tendremos: t = 1.1*10000*0.0001
t = 1'1 seg.
Esto significa que, con una resistencia de 10Kohm y un condensador de 100uF,
un pulso bajo en el pin de activación (pin 2) del 555, es decir, tirando a masa un
instante el pin 2, hará que un LED conectado a una resistencia de 270 Ohms a
la salida, se encienda durante 1'1 segundos. La siguiente, es la grafica de este
ejemplo.
5. Nota1: Durante parte de la operación del 555, el pin 7, internamente se conecta
a masa 0V, a través de un transistor. Si la resistencia asociada en el circuito es
muy baja (potenciómetro se gira), una elevada corriente fluirá a través del
transistor y se puede
dañar.
CONFIGURACION ASTABLE.
Con esta configuracion el 555 no tiene estado estable, su salida (patilla 3) va
cambiando continuamente entre el nivel bajo y el alto continuamente,
independientemente del estado de la entrada (2). El tiempo que estará la salida
en alto y bajo dependerá de los componentes del circuito.
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
6. la otra, están lo suficientemente cerca para ser utilizadas sin preocupación.
En el modo astable, la salida del temporizador 555, es una forma de onda de
pulso continuo, de una frecuencia específica que depende de los valores de las
dos resistencias (R1 - R2) y el condensador (C1) utilizados en el circuito de la
figura que sigue, de acuerdo con la siguiente ecuación:
Frecuencia de oscilación = 1 / (0.7*(R1+2*R2)*C)
PD: Circuito realizado en internet, intenté realizarlo yo mismo pero por alguna razón la curva era
distinta, supongo que el mi livewire presenta fallos. :c
PD2: Es muy normal encontrar la R2 como un potenciometro (resistencia variable), de este modo
podemos cambiar los tiempos del circuito solo moviendo el potenciómetro.
Como podemos observar el circuito es casi identico a la configuración
monoestables, la diferencia radica en que en el modo astable, el pin de disparo,
pin 2, está conectado a la patilla umbral pin 6, lo que hace que la salida pase a
7. alternar continuamente entre los estados alto y bajo.
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 tiempo de carga (salida alta) viene dado por: t1 = 0.7 (R1 + R2) C1
Y el tiempo de descarga (salida baja) por: t2 = 0.7 (R2) C1
Así, el período total es: T = t1 + t2 = 0.7 (R1 +2R2) C1
La frecuencia de oscilación es: f = 1/T=1.44 / (R1 +2R2) * C1
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 C1 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 C1, 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, V0 es el voltaje inicial en el condensador, Vcc es la tensión total
aplicada a las resistencias R1-R2, y la capacidad del condensador C1.
De modo que, cuando el voltaje a través del condensador C1 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:
8. 2/3*Vcc = (Vcc - V0) * (1-e-t /((R1+R2)*C1
)), reduciendo.
Para V0 = 0 V, esto viene a ser: t = 1.1*(R1+R2)*C1 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) = 2/3*Vcc*(e-t /(R2*C1)
); [2/3*Vcc=Voltaje pico en el
condensador].
El tiempo que se tarda en descargar el condensador desde 2/3Vcc a 1/3Vcc, se
obtiene con:
t = 0.7*R2*C1 segundos
Por lo tanto la duración total de ambos estados, alto y bajo de la salida es:
0.7*(R1+R2)*C1 + 0.7*R2*C1 y
0.7*(R1+2*R2)*C en segundos.
Entonces, la frecuencia se calcula como sigue: Frecuencia = 1/
(0.7*(R1+2*R2)*C1)
De esto, se deduce que, la frecuencia de la salida, se controla modificando los
valores de las resistencias R1, R2 y el condensador C1. 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
