Tutorial del temporizador 555
Por Philip Kane
El paquete tutorial del temporizador 555 incluye:
| Cantidad. | Descripción | Número de pieza del fabricante | Tubo de inmersión de plástico de 8 clavijas del temporizador estándar.Pin Plastic Dip Tube | NE555P |
| 400-Punto Breadboard sin soldadura 3.3 «L x 2.1 «W | WBU-301-R | |
| Resistencia de película de carbono 10kΩ | CF1/4W103JRC | Pila alcalina de 9V | ALK 9V 522 |
| Batería 9V Snap con cables de 6″ 26AWG | BC6-R | Interruptor deslizante SPDT de 3 pines | SS-12E17 |
| Condensador radial 0.01µF 2.54mm Bulk | SS-12E17 | |
| Condensador radial 4.7µF 2.5mm Bulk | TAP475K025SCS-VP | |
| Resistencia de película de carbono 1.0MΩ 1/4 Watt 5% | CF1/4W105JRC | |
| Resistor Carbon Film Film 220Ω 1/4 Watt 5% | CF1/4W221JRC | |
| LED Uni-Color Rojo 660nm 2-Pin T-1¾ Box | UT1871-81-M1-R | |
| Resistencia Película de carbono 3kΩ 1/4 Watt 5% | CF1/4W302JRC | Resistencia de película de carbono 330kΩ 1/4 Watt 5% | CF1/4W334JRC |
| Condensador radial 1µF 25 Volt 2.5mm Bulk | TAP105K025SCS-VP |
555 Señales y distribución de pines (DIP de 8 pines)
La figura 1 muestra las señales de entrada y salida del temporizador 555 tal y como están dispuestas alrededor de un paquete estándar de 8 pines de doble línea (DIP).
Pin 2 – Trigger (TRI)
Una tensión baja (menos de 1/3 de la tensión de alimentación) aplicada momentáneamente a la entrada deTrigger hace que la salida (pin 3) se ponga alta. La salida permanecerá alta hasta que se aplique una tensión alta a la entrada Threshold (pin 6).
Pin 3 – Salida (OUT)
En estado de salida baja la tensión será cercana a 0V. En estado de salida alta, la tensión será 1,7V inferior a la tensión de alimentación. Por ejemplo, si la tensión de alimentación es de 5V, la tensión alta de salida será de 3,3 voltios. La salida puede alimentar o hundir hasta 200 mA (el máximo depende de la tensión de alimentación).
Figura 1: Señales y diseño de los pines del 555 Pin 4 – Reset (RES)
Se aplica una tensión baja (inferior a 0.7V) aplicada al pin de reset hará que la salida (pin 3) se ponga a nivel bajo. Esta entrada debe permanecer conectada a Vcc cuando no se utilice.
Pin 5 – Tensión de control (CON)
Puede controlar la tensión de umbral (pin 6) a través de la entrada de control (que se ajusta internamente a 2/3 de la tensión de alimentación). Puede variar entre el 45% y el 90% de la tensión de alimentación. Esto permite variar la longitud del pulso de salida en modo monoestable o la frecuencia de salida en modo estable. Cuando no se utiliza, se recomienda conectar esta entrada a la tierra del circuito a través de un condensador de 0,01uF.
Pin 6 – Umbral (TRE)
Tanto en modo astable como monoestable, la tensión a través del condensador de temporización se monitoriza a través de la entrada Umbral. Cuando la tensión en esta entrada se eleva por encima del valor umbral, la salida pasará de alta a baja.
Pin 7 – Descarga (DIS)
Cuando la tensión en el condensador de temporización supera el valor umbral. El condensador de sincronización se descarga a través de esta entrada
Pin 8 – Tensión de alimentación (VCC)
Este es el terminal positivo de la tensión de alimentación. El rango de la tensión de alimentación suele estar entre+5V y +15V. El intervalo de temporización RC no variará mucho en el rango de tensión de alimentación (aproximadamente 0,1%) en modo astable o monoestable.
Circuito monoestable
La figura 2 muestra el circuito básico del temporizador 555 monoestable.
Figura 2: Circuito básico del multivibrador 555 monoestable. Respecto al diagrama de temporización de la figura 3, un pulso de baja tensión aplicado a la entrada de disparo (pin 2) hace que la tensión de salida en el pin 3 pase de baja a alta. Los valores de R1 y C1 determinan el tiempo que la salida permanecerá alta.
Figura 3: Diagrama de temporización del 555 en modo monoestable. Durante el intervalo de temporización, el estado de la entrada de disparo no tiene efecto sobre la salida. Sin embargo, como se indica en la figura 3, si la entrada de disparo sigue siendo baja al final del intervalo de temporización, la salida permanecerá alta. Asegúrese de que el pulso de disparo es más corto que el intervalo de tiempo deseado. El circuito de la figura 4 muestra una manera de lograr esto electrónicamente. Produce un pulso de baja duración cuando S1 se cierra. R1 y C1 se eligen para producir un pulso de disparo que es mucho más corto que el intervalo de tiempo.
Figura 4: Circuito de disparo de borde. Como se muestra en la figura 5, si se pone el pin 4 (Reset) a nivel bajo antes de que finalice el intervalo de temporización, el temporizador se detendrá.
Figura 5: Restablecimiento del temporizador antes de que finalice el intervalo de temporización. El reinicio debe volver a ser alto antes de que se pueda activar otro intervalo de temporización.
Calcular el intervalo de temporización
Utiliza la siguiente fórmula para calcular el intervalo de temporización para un circuito monoestable:
T = 1,1 * R1 * C1
Donde R1 es la resistencia en ohmios, C1 es la capacitancia en faradios y T es el intervalo de tiempo. Por ejemplo, si utiliza una resistencia de 1M ohmios con un condensador de 1 micro faradio (.000001 F), el intervalo de tiempo será de 1 segundo:
T = 1,1 * 1000000 * 0,000001 = 1,1
Elegir los componentes RC para el funcionamiento monoestable
1.Primero, elija un valor para C1.
(El rango disponible de valores de condensadores es pequeño comparado con los valores de las resistencias. Es más fácil encontrar un valor de resistencia que coincida con un condensador dado).
2.A continuación, calcule el valor de R1 que, en combinación con C1, producirá el intervalo de temporización deseado.
1,1 * C1
Evite utilizar condensadores electrolíticos. Su valor real de capacitancia puede variar significativamente de su valor nominal. Además, pierden carga, lo que puede dar lugar a valores de sincronización inexactos. En su lugar, utilice un condensador de menor valor y una resistencia de mayor valor.
Para los temporizadores 555 estándar, utilice valores de resistencia de temporización entre 1K ohmios y 1M ohmios.
Ejemplo de circuito monoestable
La figura 6 muestra un circuito completo de multivibrador 555 monoestable con disparo de flanco simple. Al cerrar el interruptor S1 se inicia el intervalo de temporización de 5 segundos y se enciende el LED1. Al final del intervalo de temporización el LED1 se apaga. Durante el funcionamiento normal, el interruptor S2 conecta el pin 4 a la tensión de alimentación. Para detener el temporizador antes de que finalice el intervalo de temporización se pone S2 en la posición «Reset» que conecta el pin 4 a tierra. Antes de comenzar otro intervalo de temporización debe devolver S2 a la posición «Timer».
Figura 6: Interruptor de reinicio del circuito del temporizador 555 completo. Circuito astable
La figura 7 muestra el circuito básico 555 astable.
Figura 7: Circuito básico 555 astable multivibrador. En el modo astable, el condensador C1 se carga a través de las resistencias R1 y R2. Mientras el condensador se carga, la salida es alta. Cuando la tensión a través de C1 alcanza 2/3 de la tensión de alimentación, C1 se descarga a través de la resistencia R2 y la salida pasa a ser baja. Cuando la tensión a través de C1 cae por debajo de 1/3 de la tensión de alimentación, C1 reanuda la carga, la salida vuelve a ser alta y el ciclo se repite.
El diagrama de temporización de la figura 8 muestra la salida del temporizador 555 en modo astable.
Figura 8: Temporizador 555 en modo astable. Como se muestra en la figura 8, al conectar a tierra el pin de Reset (4) se detiene el oscilador y se pone la salida a bajo. Volviendo el pin de Reset a alto reinicia el oscilador.
Calculando el periodo, la frecuencia y el ciclo de trabajoLa figura 9 muestra 1 ciclo completo de una onda cuadrada generada por un circuito astable 555.
Figura 9: Onda cuadrada astable un ciclo completo. El periodo (tiempo para completar un ciclo) de la onda cuadrada es la suma de los tiempos de salida alta (Th) y baja (Tl). Es decir:
T = Th + Tl
donde T es el periodo, en segundos.
Puede calcular los tiempos altos y bajos de salida (en segundos) utilizando las siguientes fórmulas:
Th = 0,7 * (R1 + R2) * C1
Tl = 0,7 * R2 * C1
o, utilizando la fórmula siguiente, puede calcular el periodo directamente.
T = 0,7 * (R1 + 2*R2) * C1
Para encontrar la frecuencia, basta con tomar el recíproco del periodo o utilizar la siguiente fórmula:
Por ejemplo, en el circuito astable de la figura 7 si R1 es de 68K ohmios, R2 es de 680K ohmios, y C1 es de 1 micro Farad, la frecuencia es aproximadamente de 1 Hz:
(68000 + 2 * 680000) * 0,000001
El ciclo de trabajo es el porcentaje de tiempo que la salida está alta durante un ciclo completo. Por ejemplo, si la salida es alta durante Th segundos y baja durante Tl segundos, entonces el ciclo de trabajo (D) es:
Sin embargo, realmente sólo necesita conocer los valores de R1 y R2 para calcular el ciclo de trabajo.
R1 + 2*R2
C1 se carga a través de R1 y R2, pero se descarga sólo a través de R2, por lo que el ciclo de trabajo será superior al 50%. Sin embargo, se puede obtener un ciclo de trabajo muy cercano al 50% eligiendo una combinación de resistencias para la frecuencia deseada tal que R1 sea mucho menor que R2.
Por ejemplo, si R1 es de 68.0000 ohmios y R2 es de 680.000 ohmios, el ciclo de trabajo será aproximadamente del 52 por ciento:
68000 + 2 * 680000
Cuanto más pequeño sea R1 en comparación con R2, más cerca estará el ciclo de trabajo del 50%.
Para obtener un ciclo de trabajo inferior al 50% conecte un diodo en paralelo con R2.
Elegir los componentes RC para el funcionamiento Astable
1.Elija primero C1.
2.Calcule el valor total de la combinación de resistencias (R1 + 2*R2) que producirá la frecuencia deseada.
f*C1
3.Seleccione un valor para R1 o R2 y calcule el otro valor.Por ejemplo, digamos que (R1 + 2*R2) = 50K y usted selecciona una resistencia de 10K para R1. Entonces R2 debe ser una resistencia de 20K ohmios.
Para un ciclo de trabajo cercano al 50%, seleccione un valor para R2 que sea significativamente mayor que R1. Si R2 es grande en relación con R1, puede ignorar inicialmente R1 en sus cálculos. Por ejemplo, suponga que el valor de R2 será 10 veces R1. Utilice esta versión modificada de la fórmula anterior para calcular el valor de R2:
f*C1
Luego divida el resultado por 10 o más para encontrar el valor de R1.
Para los temporizadores 555 estándar utilice valores de resistencia de temporización entre 1K ohmios y 1M ohmios.
Ejemplo de circuito estable
La figura 10 muestra un oscilador 555 de onda cuadrada con una frecuencia de aproximadamente 2 Hz y un ciclo de trabajo de aproximadamente el 50 por ciento. Cuando el interruptor SPDT S1 está en la posición «Start» la salida alterna entre el LED 1 y el LED 2. Cuando S1 está en la posición «Stop» el LED 1 permanecerá encendido y el LED 2 permanecerá apagado.
Figura 10: Circuito completo del oscilador de onda cuadrada 555 con interruptor de inicio/parada. Versiones de baja potencia
El 555 estándar tiene algunas características que no son deseables para los circuitos alimentados por baterías. Requiere una tensión de funcionamiento mínima de 5V y una corriente de alimentación de reposo relativamente alta. Durante las transiciones de salida produce picos de corriente de hasta 100 mA. Además, sus requisitos de polarización de entrada y corriente de umbral imponen un límite en el valor máximo de la resistencia de temporización, lo que limita el intervalo de tiempo máximo y la frecuencia astable.
Las versiones CMOS de bajo consumo del temporizador 555, como el 7555, el TLC555 y el CSS555 programable, se desarrollaron para proporcionar un rendimiento mejorado, especialmente en aplicaciones alimentadas por batería. Son compatibles con el dispositivo estándar, tienen un rango de tensión de alimentación más amplio (por ejemplo, de 2V a 16V para el TLC555) y requieren una corriente de funcionamiento significativamente menor. También son capaces de producir frecuencias de salida más altas en modo astable (1-2 MHz dependiendo del dispositivo) e intervalos de tiempo significativamente más largos en modo monoestable.
Estos dispositivos tienen una capacidad de corriente de salida baja en comparación con el 555 estándar. Para cargas superiores a 10 – 50 mA (dependiendo del dispositivo) tendrá que añadir un circuito de refuerzo de corriente entre la salida del 555 y la carga.
Para más información
Considere esto una breve introducción al temporizador 555. Para más información, asegúrese de estudiar la hoja de datos del fabricante para la parte específica que está utilizando. Además, como una rápida búsqueda en Google verificará, no hay escasez de información y proyectos dedicados a este CI en la web. Por ejemplo, el siguiente sitio web ofrece más detalles sobre las versiones estándar y CMOS del temporizador 555.Durante casi dos décadas, Phil Kane ha sido un escritor técnico en la industria del software y ocasionalmente autor de artículos para revistas de aficionados a la electrónica. Es licenciado en Tecnología de Ingeniería Electrónica con especialización en Informática. Phil lleva toda la vida interesado en la ciencia, la electrónica y la exploración espacial. Le gusta diseñar y construir aparatos electrónicos, y le gustaría mucho ver al menos uno de esos aparatos de camino a la luna o a Marte algún día.