hemos visto que los multivibradores y los osciladores CMOS se pueden construir fácilmente a partir de componentes discretos para producir osciladores de relajación para generar formas de onda básicas de salida de onda cuadrada. Pero también hay circuitos integrados dedicados especialmente diseñados para producir con precisión la forma de onda de salida requerida con la adición de solo unos pocos componentes de temporización adicionales.,
uno de estos dispositivos que ha existido desde los primeros días de los circuitos integrados y se ha convertido en algo así como un «estándar» de la industria es el oscilador de temporizador 555 que es más comúnmente llamado El «temporizador 555».
El temporizador básico 555 recibe su nombre del hecho de que hay tres resistencias de 5KΩ conectadas internamente que utiliza para generar los dos voltajes de referencia de los comparadores., El 555 timer IC es un dispositivo de temporización de precisión muy barato, popular y útil que puede actuar como un simple temporizador para generar pulsos individuales o retrasos prolongados, o como un oscilador de relajación que produce una serie de formas de onda estabilizadas de ciclos de trabajo variables del 50 al 100%.,
El chip temporizador 555 es un dispositivo de 8 pines extremadamente robusto y estable que se puede operar como un multivibrador monoestable, biestable o Astable muy preciso para producir una variedad de aplicaciones, como temporizadores de un solo disparo o retardo, generación de impulsos, intermitentes LED y lámparas, alarmas y generación de tonos, relojes lógicos, División de frecuencia, fuentes de alimentación y convertidores, etc., de hecho, cualquier circuito que requiera alguna forma de control de tiempo, ya que la lista es interminable.,
El chip temporizador 555 en su forma básica es un dispositivo Bipolar de paquete Dual en línea (DIP) de 8 pines que consta de unos 25 transistores, 2 diodos y aproximadamente 16 resistencias dispuestas para formar dos comparadores, un flip-flop y una etapa de salida de alta corriente como se muestra a continuación. Así como el temporizador 555 también está disponible el oscilador de temporizador NE556 que combina dos 555 individuales dentro de un solo paquete DIP de 14 pines y versiones CMOS de baja potencia del temporizador 555 individual como el 7555 y LMC555 que utilizan transistores MOSFET en su lugar.,
un «diagrama de bloques» simplificado que representa los circuitos internos del temporizador 555 se da a continuación con una breve explicación de cada uno de sus pines de conexión para ayudar a proporcionar una comprensión más clara de cómo funciona.
diagrama de bloques de temporizador 555
- * Pin 1. – Tierra, el pin de tierra conecta el temporizador 555 al riel de alimentación negativo (0v).
- • Pin 2. – Trigger, la entrada negativa al comparador no 1., Un pulso negativo en este pin » establece «el Flip-flop interno cuando el voltaje cae por debajo de 1/3vcc causando que la salida cambie de un estado» bajo «a un estado» ALTO».
- • Pin 3. – Salida, el pin de salida puede conducir cualquier circuito TTL y es capaz de abastecerse o hundirse hasta 200mA de corriente a un voltaje de salida igual a aproximadamente Vcc – 1.5 V, por lo que los altavoces pequeños, LED o motores se pueden conectar directamente a la salida.
- • Pin 4. – Reset, este pin se utiliza para «reset» El Flip-flop interno que controla el estado de la salida, pin 3., Esta es una entrada baja activa y generalmente se conecta a un nivel lógico » 1 » cuando no se usa para evitar cualquier restablecimiento no deseado de la salida.
- • Pin 5. – Voltaje de Control, este pin controla la sincronización del 555 anulando el nivel de 2/3vcc de la red del divisor de voltaje. Al aplicar un voltaje a este pin, el ancho de la señal de salida se puede variar independientemente de la red de temporización RC. Cuando no se utiliza se conecta a tierra a través de un condensador de 10nF para eliminar cualquier ruido.
- • Pin 6. – Umbral, la entrada positiva al comparador no 2., Este pin se utiliza para restablecer el Flip-flop cuando el voltaje aplicado a él excede 2 / 3vcc causando que la salida cambie de estado «alto» a «bajo». Este pin se conecta directamente al circuito de sincronización RC.
- • Pin 7. – Descarga, el pin de descarga está conectado directamente al colector de un transistor NPN interno que se utiliza para «descargar» el condensador de sincronización a tierra cuando la salida en el pin 3 cambia «baja».
- • Pin 8. – Supply + Vcc, este es el pin de la fuente de alimentación y para los temporizadores TTL 555 de uso general está entre 4.5 V y 15v.,
el nombre de los temporizadores 555 proviene del hecho de que hay tres resistencias de 5kΩ conectadas internamente produciendo una red de divisor de voltaje entre la tensión de alimentación en el pin 8 y la tierra en el pin 1. El voltaje a través de esta red resistiva de la serie sostiene la entrada invertida negativa del comparador dos en 2/3vcc y la entrada no invertida positiva al comparador uno en 1/3vcc.,
los dos comparadores producen una tensión de salida dependiente de la diferencia de tensión en sus entradas que está determinada por la acción de carga y descarga de la red RC conectada externamente. Las salidas de ambos comparadores están conectadas a las dos entradas del flip-flop que a su vez produce una salida de nivel «alto» o «bajo» en Q basado en los estados de sus entradas. La salida del flip-flop se utiliza para controlar una etapa de conmutación de salida de alta corriente para conducir la carga conectada produciendo un nivel de voltaje «alto» o «bajo» en el pin de salida.,
el uso más común del oscilador temporizador 555 es como un oscilador astable simple conectando dos resistencias y un condensador a través de sus terminales para generar un tren de impulsos fijo Con un período de tiempo determinado por la constante de tiempo de la red RC. Pero el chip oscilador 555 timer también se puede conectar de diferentes maneras para producir multivibradores monoestables o biestables, así como el multivibrador Astable más común.,
El temporizador 555 Monostable
el funcionamiento y la salida del temporizador 555 monostable es exactamente el mismo que para el transistorizado que vemos anteriormente en el tutorial multivibradores Monostables. La diferencia esta vez es que los dos transistores han sido reemplazados por el dispositivo de temporizador 555. Considere el circuito monoestable 555 timer a continuación.,
Monostable 555 Timer
cuando se aplica un pulso negativo ( 0V ) a la entrada del disparador (pin 2) del oscilador Monostable 555 Timer configurado, el comparador interno, (comparator No1) detecta esta entrada y «establece» el estado del flip-flop, cambiando la salida de un estado «bajo» a un estado «alto». Esta acción a su vez apaga el transistor de descarga conectado al pin 7, eliminando así el cortocircuito a través del condensador de sincronización externo, C1.,
esta acción permite que el condensador de sincronización comience a cargarse a través de la resistencia, R1 hasta que el voltaje a través del condensador alcance el voltaje de umbral (pin 6) de 2/3vcc establecido por la red interna del divisor de voltaje. En este punto, la salida de los comparadores va «alta» y «restablece» el flip-flop a su estado original, que a su vez enciende el transistor y descarga el condensador a tierra a través del pin 7. Esto hace que la salida cambie su estado al valor «bajo» estable original a la espera de otro pulso de disparo para iniciar el proceso de sincronización de nuevo., Entonces, como antes, el multivibrador monoestable solo tiene » un » estado estable.
el circuito de temporizador 555 monoestable se activa en un pulso negativo aplicado al pin 2 y este pulso de disparo debe ser mucho más corto que el ancho de pulso de salida, lo que permite que el condensador de sincronización se cargue y luego se descargue completamente. Una vez activado, el 555 monoestable permanecerá en este estado de salida inestable «alto» hasta que haya transcurrido el período de tiempo establecido por la red R1 X C1. La cantidad de tiempo que el voltaje de salida permanece » alto «o en un nivel lógico» 1″, Está dada por la siguiente ecuación constante de tiempo.,
Donde t está en segundos, R está en w y C en Faradios.
temporizador 555 ejemplo No1
Se requiere un temporizador 555 Monostable para producir un retardo de tiempo dentro de un circuito. Si se utiliza un condensador de temporización 10uF, Calcule el valor de la resistencia requerida para producir un retardo de tiempo de salida mínimo de 500ms.
500ms es lo mismo que decir 0.,5s por lo tanto, al reorganizar la fórmula anterior, obtenemos el valor calculado para la resistencia, R como:
el valor calculado para la resistencia de tiempo requerida para producir la constante de tiempo requerida de 500 ms es, por lo tanto, 45.5 KΩ. Sin embargo, el valor de la resistencia de 45.5 KΩ no existe como una resistencia de valor estándar, por lo que necesitaríamos seleccionar la resistencia de valor preferida más cercana de 47kΩ que está disponible en todos los rangos estándar de tolerancia desde el E12 (10%) hasta el E96 (1%), lo que nos da un nuevo retardo de tiempo recalculado de 517ms.,
si esta diferencia de tiempo de 17ms (500 – 517ms) es inaceptable en lugar de una sola resistencia de temporización, se pueden conectar dos resistencias de valor diferente en serie para ajustar el ancho de pulso al valor exacto deseado, o un valor de condensador de temporización diferente elegido.
ahora sabemos que el retardo de tiempo o el ancho de pulso de salida de un temporizador monoestable 555 está determinado por la constante de tiempo de la red RC conectada., Si se requieren largos retrasos en los 10 de segundos, no siempre es aconsejable utilizar condensadores de sincronización de alto valor, ya que pueden ser físicamente grandes, caros y tienen grandes tolerancias de valor, por ejemplo, ±20%.
una solución alternativa es usar un condensador de tiempo de valor pequeño y una resistencia de valor mucho mayor hasta aproximadamente 20MΩ para producir el retardo de tiempo requerido., También mediante el uso de un condensador de temporización de valor más pequeño y diferentes valores de resistencia conectados a él a través de un interruptor giratorio de múltiples posiciones, podemos producir un circuito oscilador de temporizador monoestable 555 que puede producir diferentes anchos de pulso en cada rotación del interruptor, como el circuito de temporizador monoestable 555 conmutable que se muestra a continuación.
un temporizador conmutable 555
podemos calcular manualmente los valores de R Y C para los componentes individuales requeridos como hicimos en el ejemplo anterior., Sin embargo, la elección de los componentes necesarios para obtener el retardo de tiempo deseado requiere que calculemos con kilohmios (KΩ), megaohmios (MΩ), microfaradios (µF) o picafaradios (pF) y es muy fácil terminar con un retardo de tiempo que está fuera por un factor de diez o incluso cien.
Podemos hacer nuestra vida un poco más fácil utilizando un tipo de gráfico llamado «Nomógrafo» que nos ayudará a encontrar la salida de frecuencia esperada de multivibradores monoestables para diferentes combinaciones o valores tanto de R Como De C., Por ejemplo,
Nomógrafo monoestable
por lo tanto, seleccionando valores adecuados de C y R en los rangos de 0.001 uF a 100uf y 1kω a 10MΩ respectivamente, podemos leer la frecuencia de salida esperada directamente desde el gráfico nomógrafo eliminando así cualquier error en los cálculos. En la práctica, el valor de la resistencia de temporización para un temporizador monoestable 555 no debe ser inferior a 1kΩ o superior a 20MΩ.,
biestable 555 Timer
Además de la configuración monoestable one shot 555 anterior, también podemos producir un dispositivo biestable (dos estados estables) con el funcionamiento y la salida del 555 biestable siendo similar al transistorizado que observamos anteriormente en el tutorial biestable Multivibrators.
El 555 biestable es uno de los circuitos más simples que podemos construir usando el chip oscilador 555 timer. Esta configuración biestable no utiliza ninguna red de temporización RC para producir una forma de onda de salida, por lo que no se requieren ecuaciones para calcular el período de tiempo del circuito., Considere el circuito de temporizador Bistable 555 a continuación.
biestable 555 Timer (flip-flop)
la conmutación de la forma de onda de salida se logra controlando las entradas de disparo y reinicio del temporizador 555 que se mantienen «altas» por las dos resistencias pull-up, R1 y R2. Al tomar la entrada de disparo (pin 2)» baja», cambiar en la posición establecida, cambia el estado de salida en el estado» alto «y al tomar la entrada de reinicio (pin 4)» baja», cambiar en la posición de reinicio, cambia la salida en el estado» bajo».,
Este circuito de temporizador 555 permanecerá en cualquier estado indefinidamente y, por lo tanto, es biestable. Entonces el temporizador Bistable 555 es estable en ambos estados, » alto «y»bajo». La entrada de umbral (pin 6) está conectada a tierra para garantizar que no pueda restablecer el circuito biestable como lo haría en una aplicación de temporización normal.
Salida del temporizador 555
no podríamos terminar este tutorial del temporizador 555 sin discutir algo sobre las capacidades de conmutación y accionamiento del temporizador 555 o, de hecho, el IC del temporizador 556 dual.,
la salida (pin 3) del temporizador 555 estándar o el temporizador 556, tiene la capacidad de «Hundir» o «fuente» una corriente de carga de hasta un máximo de 200mA, que es suficiente para conducir directamente transductores de salida como relés, lámparas de filamento, motores de LED, o altavoces, etc., con la ayuda de resistencias en serie o protección de diodos.,
esta capacidad del temporizador 555 para » Hundir «(absorber) y» fuente » (fuente) significa que el dispositivo de salida se puede conectar entre el terminal de salida del temporizador 555 y la fuente para Hundir la corriente de carga o entre el terminal de salida y la tierra para alimentar la corriente de carga. Por ejemplo.
hundimiento y abastecimiento de la salida del temporizador 555
en el primer circuito anterior, el LED está conectado entre el riel de suministro positivo ( +Vcc ) y el pin de salida 3., Esto significa que la corriente se » hundirá «(absorberá) o fluirá en el terminal de salida del temporizador 555 y el LED estará» encendido «cuando la salida sea»baja».
el segundo circuito anterior muestra que el LED está conectado entre el pin de salida 3 y la tierra ( 0v ). Esto significa que la corriente «fuente «(suministro) o flujo fuera del terminal de salida de los temporizadores 555 y el LED estará» encendido «cuando la salida sea»alta».,
la capacidad del temporizador 555 para hundir y Fuente su corriente de carga de salida significa que ambos LED se pueden conectar al terminal de salida al mismo tiempo, pero solo uno se encenderá dependiendo de si el estado de salida es «alto» o «bajo». El circuito de la izquierda muestra un ejemplo de esto. los dos LED se conmutarán alternativamente » ON «y» OFF » dependiendo de la salida. Resistor, R se utiliza para limitar la corriente del LED A debajo de 20mA.,
dijimos anteriormente que la corriente de salida máxima para hundir o fuente la corriente de carga a través del pin 3 es de aproximadamente 200 mA a la tensión de alimentación máxima, y este valor es más que suficiente para conducir o cambiar otros IC lógicos, LED o lámparas pequeñas, etc. Pero qué pasaría si quisiéramos cambiar o controlar dispositivos de mayor potencia como motores, electroimanes, relés o altavoces. Entonces necesitaríamos utilizar un Transistor para amplificar la salida de los temporizadores 555 con el fin de proporcionar una potencia lo suficientemente alta como para conducir la carga.,
555 Timer Transistor Driver
El transistor en los dos ejemplos anteriores, se puede reemplazar con un dispositivo MOSFET de potencia o transistor Darlington si la corriente de carga es alta. Cuando se utiliza una carga inductiva como un motor, relé o electroimán, es aconsejable conectar un diodo de rueda libre (o volante) directamente a través de los terminales de carga para absorber cualquier tensión EMF posterior generada por el dispositivo inductivo cuando cambia de estado.
hasta ahora hemos visto el uso del temporizador 555 para generar pulsos de salida monoestables y biestables., En el siguiente tutorial sobre Generación de formas de onda veremos cómo conectar el 555 en una configuración de multivibrador astable. Cuando se utiliza en el modo astable, tanto la frecuencia como el ciclo de trabajo de la forma de onda de salida se pueden controlar con precisión para producir un generador de forma de onda muy versátil.
