FASE 1: Planteamiento del Problema, bosquejo de Solución mediante Simulación

TEMPORIZADOR 555

El 555 es un circuito integrado cuya función principal es producir pulsos de temporización con precisión, entre sus funciones secundarias están la de oscilador, divisor de frecuencia, modulador o generador.

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.

El 555 tiene diversas aplicaciones, como: Control de sistemas secuenciales, divisor de frecuencias, modulación por ancho de pulso, generación de tiempos de retraso, repetición de pulsos, etc.

Funcionamiento:

Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales 8 (+Vcc) y 1(GND) tierra; el voltaje de la fuente va desde los 5 voltios hasta 15 voltios de corriente continua, la misma fuente se conecta a un circuito pasivo RC, que proporciona por medio de la descarga de su capacitor una señal de voltaje que esta en función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal 2 (TRIGGER) que es la entrada de un comparador.

La terminal 6 (THRESHOLD) se ofrece como la entrada de otro comparador, en la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud de señal externa que le sirve de disparo.

La terminal 5(CONTROL VOLTAGE) se dispone para producir modulación por anchura de pulsos, la descarga del condensador exterior se hace por medio de la terminal 7 (DISCHARGE), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se encuentra en saturación, se puede descargar prematuramente el capacitor por medio de la polarización del transistor (PNP) T2.

Se dispone de la base de T2 en la terminal 4 (RESET) del circuito integrado 555, si no se desea descargar antes de que se termine el periodo, esta terminal debe conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida involuntariamente, aun cuando no se desee.

La salida esta provista en la terminal (3) del microcircuito y es además la salida de un amplificador de corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al circuito de tiempo 555, ya que la corriente máxima que se puede obtener cuando la terminal (3) sea conecta directamente al nivel de tierra es de 200 mA.

La salida del comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas al Reset y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como señal de entrada para el amplificador de corriente (Buffer), mientras que en la terminal 6 el nivel de tensión sea más pequeño que el nivel de voltaje contra el que se compara la entrada Reset del FF-SR no se activará, por otra parte mientras que el nivel de tensión presente en la terminal 2 sea más grande que el nivel de tensión contra el que se compara la entrada Set del FF-SR no se activará.

Circuito astable básico:

Si se usa en este modo el circuito su principal característica es una forma de onda rectangular a la salida, en la cual el ancho de la onda puede ser manejado con los valores de ciertos elementos en el diseño.

Para esto debemos aplicar las siguientes formulas:

TA = 0.693 * (R1+R2) * C1

TB = 0.693 * (R2*C1)

Donde TA es el tiempo del nivel alto de la señal y TB es el tiempo del nivel bajo de la señal.

Estos tiempos dependen de los valores de R1 y R2. Recordemos que el periodo es = 1/f.

La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula: f = 1/(0.693 * C1 * (R1 + 2 * R2))

Circuito monoestable:

En este caso el timmer 555 en su modo monoestable funcionará como un circuito de un tiro. Dentro del 555 hay un transistor que mantiene a C1 descargado inicialmente. Cuando un pulso negativo de disparo se aplica a terminal 2, el flip-flop interno se setea, lo que quita el corto de C1 y esto causa una salida alta (un high) en el terminal 3 (el terminal de salida).

La salida a través del capacitor aumenta exponencialmente con la constante de tiempo:

t = R1 * C1

Cuando el voltaje a través de C1 iguala dos tercios de Vcc el comparador interno del 555 se resetea el flip-flop, que entonces descarga el capacitor C1 rápidamente y lleva al terminal de salida a su estado bajo (low). El circuito e activado con un impulso de entrada que va en dirección negativa cuando el nivel llega a un tercio de Vcc. Una vez disparado, el circuito permanece en ese estado hasta que pasa el tiempo de seteo, aun si se vuelve a disparar el circuito.

La duración del estado alto (high) es dada por la ecuación:

T= 1.1 * (R1*C1)

El intervalo es independiente del voltaje de Vcc. Cuando el terminal reset no se usa, debe atarse alto para evitar disparos espontáneos o falsos.

Simulación del circuito

Vídeo de funcionamiento

Conclusiones

* Logramos Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.

* Reconocimos el circuito integrado 555 (Reloj).

* Reconocimos el circuito integrado 74191 (Contador).

* Reconocimos el circuito integrado 74154 (Demultiplexor).

* Simulamos el circuito de luces secuenciales con contador y decodificador.

* Cambiamos la frecuencia del timer 555, para cambiar el tiempo de parpadeo del led.

* Calculamos los valores de las resistencias y del condensador en el CI 555 con la ayuda del sofware http://gzalo.com/555/

Observaciones

* El integrado esta formado por un Flip Flop, una etapa de salida para controlar la corriente, transistores y dos comparadores de tensión.

* La calculadora de tiempos 555 como Mono estable, requieres valor de resistencia y de condenador.
* La calculadora de tiempos 555 como Astable, requieres valor de resistencia 1, resistencia 2 y de un condenador.
* Para poder variar la frecuencia de los pulsos enviados por el integrado 555, debemos variar el voltaje entre los pines 7 y 2 de este.
* El contador 74191 cuenta los pulsos enviados por el integrado 555 en cada flanco de subida y dicho valor lo devuelve en binario.
* El demultiplexor 74154 pondrá a nivel alto solo uno de sus pines, dependiendo del valor en binario enviado por el contador 74191, lo cual se visualizará en el encendido secuencial de los LEDs.

Integrantes

•      Paricahua Cruz, Maycol Reinildo
•      Mendiola Espinoza, Gilmar José
•      Andía Jimenez, Jean Carlo