Actividad N°3 - Astables - Monoestables

Introducción Teórica:

  Este Circuito Integrado (C.I.) es para los experimentadores y aficionados, un dispositivo barato con el cual pueden hacer muchos proyectos. Este temporizador es tan versátil que se puede utilizar para modular una señal en Amplitud Modulada (A.M.).

  Está constituido por una combinación de comparadores lineales, flip-flops (biestables digitales), transistor de descarga y exitador de salida.

Las tensiones de referencia de los comparadores se establecen en 2/3V para el primer comparador C1 y en 1/3V para el segundo comparador C2, por medio del divisor de tensión compuesto por 3 resistores iguales R. En el gráfico se muestra el número de pin con su correspondiente función.

  En estos diás se fabrica una versión CMOS del 555 original, como el Motorola MC1455, que es muy popular. Pero la versión original de los 555 sigue produciéndose con mejoras y algunas variaciones a sus circuitos internos. El 555 esta compuesto por 23 transistores, 2 diodos y 16 resistores encapsulados en silicio. Hay un circuito integrado que se compone de dos temporizadores en una misma unidad, el 556, de 14 pines y el poco conocido 558 que integra cuatro 555 y tiene 16 pines.

  Hoy en día, si ha visto algún circuito comercial moderno, no se sorprenda si se encuentra un CI 555 trabajando con él. Es muy popular para hacer osciladores que sirven como reloj (base de tiempo) para el resto del circuito.

Descripción de los Terminales del Temporizador 555

Pines del 555:

• GND (normalmente la 1) : Es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra.
• Disparo (normalmente la 2) : Es en esta pata, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel 1/3 del voltage 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 tempoorizador, ya sea que este conectado como monoestable, astable u otro. Cuando la salida es alta el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0V con la ayuda de la pata de reset (normalmente la 4).

  Reset: (normalmente la 4) : Si se pone a un nivel por debajo de 0.7V, pone la pata de salida a nivel bajo. Si por algún motivo la pata no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se ''resetee''.

  Control de Voltaje (normalmente la 5) : Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje esta en esta pata puede variar casi desde Vcc (en la practica como Vcc -1V) hasta casi 0V (aprox. 2V). Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por los resitores y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la pata de control de voltaje puede variar entre un 45% y 90% de Vcc en la configuración monoestable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7V hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta pata en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta pata no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01 uF para evitar las interferencias.

  Umbral (normalmente la 6) : Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y 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.

  V+ (normalmente la 8) : También llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5V hasta 18V (máximo).
  
  
  Funcionamiento del Circuito Integrado 555

  
  

  El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre lo más importantes están: como multivibrador astable y como multivibrador monoestable. Pueden también configurarse para por ejemplo generar formas de ondas tipo Rampa.

  
  

  Esquema de la aplicación del mutivibrador astable del 555:

  
  

  

  
  

  
  

   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. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y un nivel bajo por un tiempo T2. La duración de estos tiempos dependen de los valores de R1, R2 y C, segun las siguientes formulas:

  
  

  

  
  

  
  

   La frecuencia con la que la señal de salida oscila está dada por esta formula:

  
  

  

  
  

  
  

  
  

  El período es simplemente:

  
  
  

  

  
  

  También decir que si lo que queremos es un generador con frecuencia variable, debemos variar la capacidad de condensador, ya que si el cambio lo hacemos mediante los resistores R1 y/o R2, también cambia el ciclo de trabajo o ancho de pulso (D) de la señal de salida según la siguiente expresión:

  
  

  

  
  

  
  

  Hay que recordar que el período es el tiempo que dura la señal hasta que ésta se vuelve a repetir (Tb - Ta). 

  
  

  Si se requiere una señal cuVVadrada donde el ciclo de trabajo D sea del 50%, es decir que el tiempo T1 sea igual al tiempo T2, es necesario añadir un diodo en paralelo con R2 según se muestra en la figura. Ya que, según las formulas, para hacer t1 = t2 sería necesario que R1 fuera cero, lo cual en la practica no funcionaría.
  
  
  

  Parte A: ASTABLE

  
  

  
  

  Primero debemos dibujar el circuito del astable con 555 en Proteus:

  
  

  

  
  

  Datos de la Simulacion:
  
  
  
  
  

  

  
  
  Estados:

  

  Forma de Onda de Carga y Descarga:

  
  

  

  
  

  Mediciones: 

  
  

  

  
  

  Armado en Protoboard:

  
  

  

  
  

  

  
  

  
  

  
  

  Plaqueta en Protel:

  
  

  

  
  

  Parte B: MONOESTABLE

  
  

  Primero debemos dibujar el circuito Monoestable con 555 en Proteus:

  
  

  

  
  

  Cambiamos los valores de las resistencias y capacitores para llevar el tiempo de activación de la salida a 5s. Cambiando la resistencia R1 por una de 47kΩ dejando los demas componentes con su mismo valor.

  
  

  Onda de Carga y Descarga: 

  
  

  

  
  

  
  

  Armado en Protoboard:

  
  

  

  
  

  
  

  
  

  Armado en Protel:

  
  

  

  
  

  En esta practica se pudo diseñar un circuito donde el circuito integrado 555 funcionara como un temporizador de 5 segundos y hiciera sonar un buzzer y parpadear un led rojo, para que trabajase como una alarma que se activa con el pulsador Normal Abierto. Tambien se diseño el circuito impreso de dicho circuito.

  
  

  Parte C: ASTABLE Y MONOASTABLE CON uC 

  
  

  Debemos armar el circuito con el PIC12F683:

  
  

  

  
  Armado en Protel: