ELECTRÓNICA BÁSICA - Temporizador 555 (XI)

Seguimos con esta nueva publicación con los circuitos integrados. Ya se dijo que estos tienen diferentes posibilidades para procesar o tratar una señal. En este de hoy, veremos uno de los Circuitos Integrados más populares y versátiles del mercado.

Circuitos Temporizadores.

Son circuitos de sincronización estándar para la industria, capaces de producir oscilación o retardos precisos. Se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones que abarcan desde juguetes electrónicos, procesos industriales, o hasta usos de experimentación casera.
Tal vez el más conocido y usado sea el temporizador 555, que se introdujo en 1971 por la compañía Signetics Corporations, y creado por el ingeniero Hans Camenzind y lo llamaron 'IC la Máquina del Tiempo'. Han pasado casi 50 años de esto y aún sigue teniendo vigencia demostrando su gran versatilidad y fácil adaptación en multitud de aplicaciones.

El CI 555.

En electrónica, el 555 es el circuito integrado más popular que se utiliza en una gran variedad de temporizadores y se aplica en la generación de pulsos y de oscilaciones.
Su versatilidad hace que se use tanto en proyectos de electrónica analógica como digital. El componente tiene 8 terminales, 4 en cada lado (DIP-8) y 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, que se pueden usar para diversas aplicaciones, como temporizadores, osciladores y generadores de pulso.
Típicamente, este circuito integrado tendrá un voltaje de funcionamiento de entre 5 a 18 Voltios, con un consumo de 10mA en el estado alto y una corriente de salida de un máximo de 200mA.

Terminales.

Al igual que con cualquier circuito integrado, lo primero para identificar los pines 555 es identificar dónde se encuentra la parte achaflanada de la carcasa, o bien mediante una muesca o punto, indicará la posición del pin número uno, y de ahí, el resto de pines.

GND: Es la tierra famosa, siempre debe estar conectada a la tierra (0v) de la fuente de alimentación. La polaridad inversa puede dañar el chip.
TRIGGER: Significa disparo, un valor de voltaje inferior a un tercio del voltaje de alimentación, activa el biestable interno y la salida.
OUTPUT: Salida, emite una señal con una amplitud igual a la tensión de alimentación del 555 y con una frecuencia que depende de otros factores del circuito.
RESET: Detiene e inicia la operación nuevamente.
CONTROL VOLTAGE: Se usa para controlar el comparador interno del chip que está conectado al pin 6, haciéndolo más o menos sensible.
THRESHOLD: Un valor de voltaje superior a dos tercios del voltaje de suministro en ese pin, desactiva el biestable interno y la salida.
DISCHARGE: Se utiliza para descargar un condensador que debe estar conectado a ese terminal.
VCC: El voltaje de alimentación del 555, que debe estar entre 5V y 15v o 18v, dependiendo del fabricante. Consultar la hoja de datos del componente para estar seguro.

El 555 por dentro.

Tal vez, te interese saber que hay dentro del chip temporizador 555 o qué lo hace funcionar. Pues, como circuito integrado que es, contiene un circuito miniaturizado de semiconductores.
Cada uno de los pines está conectado al circuito que consta de más de 20 transistores, 2 diodos y 15 resistencias. La siguiente imagen, muestra el diagrama de bloques funcional del temporizador 555 y el circuito equivalente.

Como curiosidad, su nombre se deriva de las tres resistencias de 5k en serie, de su interior.

Modos de funcionamiento.

Al conectar resistencias y condensadores al 555, es posible controlar el período de los pulsos que emite. Veremos esto en sus modos de operación.
Hay 3 modos de operación que puede operar el 555, estos son:
-Estable, actúa como un oscilador
-Monoestable, en el que funciona como disparador.
-Biestable, usado como flip-flop.

Estable.

También conocido como astable significa que no hay un estado estable. La salida cambia continuamente entre alta y baja sin intervención del usuario, generando una onda cuadrada. Este tipo de circuito oscilante se puede utilizar para movimientos intermitentes en un dispositivo, como apagar y encender el motor a intervalos regulares. También se puede usar para encender lámparas o LED, y también se puede usar para controlar circuitos digitales.

Monoestable.

El circuito monoestable emite una señal de respuesta a una señal de entrada de activación, que puede ser un botón o un activador. La salida permanece en estado bajo hasta que hay una señal de entrada.
El nombre monoestable se debe a que solo uno de sus estados, el estado alto, es estable. Es decir, permanece encendido por un período de tiempo que siempre es el mismo. El estado bajo es inestable, ya que puede ocurrir en cualquier momento.
Este modelo se usa en situaciones en las que, después de activar un comando, la señal de salida debe permanecer encendida durante un período de tiempo y luego apagarse. El circuito solo volverá al estado alto nuevamente si hay otra señal de entrada. Por ejemplo, la iluminación de un pasillo o sala, que debe permanecer encendido durante un minuto después de activarse. Para eso está el 555 en modo monoestable.

Biestable.

El modo biestable, también conocido como “Trigger Schmitt”, tiene dos estados estables, alto y bajo. Cuando la entrada del disparador está en un estado bajo, la salida del circuito está en un nivel lógico alto. El reinicio, por otro lado, hace que la salida del circuito pase a un estado bajo
Este tipo de circuito es útil cuando es necesario invertir la señal después de un inicio, reiniciando el biestable siempre que sea necesario.

Calcular el 555.

Para controlar el tiempo de encendido del 555, es necesario utilizar condensadores y resistencias. Para el circuito a continuación, en modo astable, podemos calcular el tiempo a nivel alto y el tiempo a nivel bajo con las siguientes fórmulas.

Tiempo en que la salida permanece en un nivel alto:

t_h = 0,693 x (R1 + R2) x C1

Tiempo en que la salida permanece baja:

t_L = 0,693 x R2 x C1

Dónde:
t_h: Tiempo en segundos, en que la salida permanece en un nivel alto
t_L: Tiempo en segundos, en qla salida permanece baja
C1: Valor en Faradios del condensador C1
R1: Valor en Ohmios de la Resistencia R1
R2: Valor en Ohmios de la Resistencia R2



Para hacer el cálculo en modo Monoestable, se considera que cuando se aplica energía a este circuito, la salida está en nivel bajo hasta que transcurre el tiempo de retardo, y la salida pasa a nivel alto y permanece así.

Tiempo de retardo para la salida este a nivel alto:

t = 1,1 x R1 x C1

Dónde:
t: Tiempo en segundos, de retardo para que la salida permanece en un nivel alto
C1: Valor en Faradios del condensador C1
R1: Valor en Ohmios de la Resistencia R1





En próximas publicaciones, continuaremos con más circuitos integrados relevantes.

Y aquí tienes la publicaciones anteriores, por si os perdisteis alguna:

Electrónica Básica, Conceptos Básicos (I)  
Electrónica Básica, Circuitos Básicos (II)
Electrónica Básica, Resistencias (III)
Electrónica Básica, Condensadores (IV)
Electrónica Básica, Inductores (V)
Electrónica Básica, Diodos (VI)
Electrónica Básica, Transistores (VII)
Electrónica Básica, Circuitos Integrados (VIII)
Electrónica Básica, Amplificador Operacional (IX)
Electrónica Básica, Amplificadores de Audio (X)

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