jueves, 19 de enero de 2012

CIRCUITO INTEGRADO 555

1.    RESUMEN

En el  ejercicio desarrollado a continuación, mostraremos teórica y prácticamente el empleo del circuito integrado NE555. El desarrollo de este ejercicio enseñara la realización de un juego de luces secuencial de 10 canales y para ello utilizaremos además un circuito integrado  CD4017C. Para comenzar con este juego de luces encontramos un oscilador estable basado en el 555 cuya frecuencia de operación se puede regular mediante el potenciómetro de 100K. 

2.    INTRODUCCIÓN

El circuito 555, es un "Timer de precisión", en sus orígenes se presentó como un circuito de retardos de precisión, pero pronto se le encontraron otra aplicaciones tales como osciladores astables, generadores de rampas, temporizadores secuenciales, etc., consiguiéndose unas temporizaciones muy estables frente a variaciones de tensión de alimentación y de temperatura.

Entonces podemos decir que este circuito aprovecha las características del CI 555 juntamente con el CI CMOS 4017 En la primera etapa de este juego de luces encontramos un sencillo oscilador estable basado en el 555 cuya frecuencia de operación se puede regular mediante el potenciómetro de 100K los pulsos obtenidos en la salida (pin3) son aplicados en la entrada de Clok de  C.I-2 (4017) el cual por cada pulso que recibe nos entrega un pulso alto en sus 10 salidas secuencialmente también se debe notar que las salidas no están en  orden, en el ciruito impreso se muestra el orden de encendido.

3.    MARCO TEORICO

CIRCUITO INTEGRADO 555
El circuito integrado 555 es de bajo costo y de grandes prestaciones. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signe tics. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Entre sus aplicaciones principales cabe destacar las de multivibrador estable (dos estados metaestables) y monoestable (un estado estable y otro metaestable), detector de impulsos.
•    Historia
En 1970, Hans Camenzind, un ingeniero nacido en Suiza y que luego de terminar su educación secundaria viajó a Estados Unidos para realizar los estudios de ingeniería, se tomó un mes de vacaciones de su empleo en Signetics (ahora Philips) para escribir un libro y en vez de volver al final de las vacaciones, le pidió a la companía que lo contratase como consultor durante un año, para usar los principios del oscilador controlado por tensión o VCO en el desarrollo de un circuito integrado temporizador; esta idea no era del agrado del departamento de ingeniería de Signetics, pero afortunadamente a Art Fury, el hombre de mercadeo de la empresa, la idea lo entusiasmó y le dio el contrato a Camenzind, quien luego de seis meses, completó el diseño final ( los primeros diseños no hacían uso de redes RC para la temporización y por ello preveían un circuito integrado de 14 pines, mucho más complejo y caro), el 555 fue pionero en muchos aspectos, no solo fue el primer circuito integrado temporizador, también fue el primero en venderse desde su salida al mercado a bajo precio (U$ 0,75), cosa nunca hecha hasta entonces por ningún productor de semiconductores. Cabe acotar que por las diferencias entre Camenzind y el departamento de ingeniería de Signetics, el proyecto durmió durante un año antes de ser finalmente producido en masa por Signetics.
El temporizador 555 fue introducido en el mercado en el año 1972 por esta misma fábrica con el nombre: SE555/NE555 y fue llamado "The IC Time Machine" (El Circuito Integrado Máquina del Tiempo). Este circuito tiene muy diversas aplicaciones, y aunque en la actualidad se emplea más su remozada versión CMOS desarrollada por Dave Bingham en Intersil, se sigue usando también la versión bipolar original, especialmente en aplicaciones que requieran grandes corrientes de parte de la salida del temporizador.
•    Características
Esquema en bloques del circuito integrado del 555.
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 excitador de salida.
Las tensiones de referencia de los comparadores se establecen en 2/3 V para el primer comparador C1 y en 1/3 V 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 días 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 está 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 circuito integrado 555 trabajando en él. Es muy popular para hacer osciladores que sirven como reloj (base de tiempo) para el resto del circuito.
•    Descripción de las 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 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 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 monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4).
•    Reset (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 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 en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por los resistores y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la patilla de control de voltaje puede 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 condensador de 0.01μF 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 4.5 voltios hasta 18 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios.
•    Funcionamiento del Circuito Integrado 555
El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los más importantes están: como multivibrador astable y como multivibrador monoestable. Puede también configurarse para por ejemplo generar formas de onda tipo Rampa.
Especificaciones generales del 555
Vcc     5-Voltios    10-Voltios    15-Voltios    Notas
Frecuencia máxima (Astable)    500-kHz a 2-MHz    Varia con el Mfg y el diseño
Nivel de tensión Vc (medio)    3.3-V    6.6-V    10.0-V    Nominal
Error de frecuencia (Astable)    ~ 5%    ~ 5%    ~ 5%    Temperatura 25° C
Error de temporización (Monoestable)    ~ 1%    ~ 1%    ~ 1%    Temperatura 25° C
Máximo valor de Ra + Rb    3.4-Meg    6.2-Meg    10-Meg   
Valor mínimo de Ra    5-K    5-K    5-K   
Valor mínimo de Rb    3-K    3-K    3-K   
Reset VH/VL (pin-4)    0.4/<0.3    0.4/<0.3    0.4/<0.3   
Corriente de salida (pin-3)    ~200ma    ~200ma    ~200ma   


4.    OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Aprender a armar un circuito utilizando el CI 555.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

    Conocer los materiales necesarios para realizar un circuito.
    Aprender los beneficios y desventajas del tipo de circuito que estudiamos (CI 555).

5.    MATERIALES

Los materiales que utilizaremos son:
•    Un protoboard
•    Una fuente de alimentación de 9V /300mA (corriente continua)
•    CI-1 =NE555
•    CI-2= CD4017C
•    10 leds
•    1 Potenciometro = 100K
•    10 diodos sener = 1N41481A
•    2 diodos=1N4001
•    Capacitor1 = 10uF/16V
•    Capacitor2 = 1000uF/16V
•    1 Resistencia = 4,7K
•    Cables


 Circuito 555
 

6.    PROCEDIMIENTO



Este kit está pensado para ser utilizado en letreros luminosos, para dar el efecto de movimiento en 10 pasos, así como también para usarlo solamente con leds disponiéndolos en cualquier forma.
Para armar el circuito lo primero que se debe realizar es: colocar los circuitos integrados 1 y 2, los leds, resistencias, diodos, potenciómetro, de acuerdo a la siguiente figura.


Entonces, la figura se mostrara de la siguiente forma una vez terminada:


La fuente de alimentación está conformada por un sencillo transformador de 9 voltios con derivación central, un par de diodos rectificadores (1N4001) y un filtro rectificador de onda. El transformador a usarse el de 9-09-9v/ 300mA con derivación central. Durante el ensamblado tomaremos en cuenta lo siguiente:
    P1 controla la verdad del secuencial.  Aumentar del secuencial. Aumentar o disminuir C1 para cambiar la velocidad.
    Los leds monitores irán instalados en la parte frontal de la caja mediante cablecillos.
Después de colocar todos componentes en el protoboard, leds y el potenciómetro, se recomienda revisar los errores que pudieran causar mal funcionamiento.
Primero probar los leds, deben encender secuencialmente. Este circuito también puede usarse solamente con leds.

7.    CONCLUSIONES

El circuito integrado 555 es muy útil y ampliamente utilizado para los juegos de luces, así como vimos es muy sencillo de utilizar.
8.    CYBERGRAFIA
www.wikipedia.com
www.monografias.com