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Buacutesqueda personalizada

ELECTROacuteNICA BAacuteSICA

EL TIMER NE555 y sus Encantos

El temporizador 555 fue introducido al mercadoen el antildeo 1971 (hace maacutes de 30 antildeos) por laempresa Signetics Corporation con el nombreSE555NE555 y fue llamado The IC TimeMachine (el Circuito integrado maacutequina deltiempo) que en esos momentos era el uacutenicointegrado de su tipo disponible Hoy diacutea sigue tanvigente como entonces y tiene muacuteltiplesaplicaciones en los mas variados entornos ycometidos

Praacutecticamente cada fabricante de circuitosintegrados tiene su propia versioacuten del ldquo555rdquoSeguacuten el fabricante recibe una designacioacutendistinta tal como TLC555 LMC555 uA555NE555C MC1455 NE555 LM555 etc aunquegeneralmente se lo conoce como el 555oldquoNE555rdquo

Descripcioacuten del NE555

CablevisioacutenHD +Fibertel

cablevisioncomahellip

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La constitucioacuten interna del NE555 puede verse en la figura inferior Estaacute constituido por una combinacioacuten decomparadores lineales FlipshyFlops (baacutesculas digitales) un transistor de descarga y el excitador de salida Lastensiones de referencia de los comparadores se establecen en 23 V para el primer comparador C1 y en 13 V para elsegundo comparador C2 por medio del divisor de tensioacuten compuesto por 3 resistencias iguales R

Vea el interior de un NE555 en pleno funcionamiento en esta simulacioacuten animada

La funcioacuten de cada uno de los pines es

1shy Tierra o masa

2shy Disparo (trigger) Es en esta patilla donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 esconfigurado como monoestable Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 13del voltaje de alimentacioacuten Este pulso debe ser de corta duracioacuten pues si se mantiene bajo por mucho tiempola salida se quedaraacute en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez

3shy Salida (output) Aquiacute veremos el resultado de la operacioacuten del temporizador ya sea que este conectadocomo monoestable astable u otro Cuando la salida es alta el voltaje seraacute el voltaje de aplicacioacuten (Vcc) menos17 Voltios Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla 4 (reset)

4shy Reset (reset) Si se pone a un nivel por debajo de 07 Voltios pone la patilla de salida 3 a nivel bajo Sipor alguacuten motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee

5shy Control de voltaje (control voltage) Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador devoltaje el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la practica como Vcc shy1 voltio) hasta casi 0 V(aprox 2 Voltios) Asiacute es posible modificar los tiempos en que la patilla 3 esta en alto o en bajoindependiente del disentildeo (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555) Elvoltaje aplicado a la patilla 5 puede variar entre un 45 y un 90 de Vcc en la configuracioacuten monoestableCuando se utiliza la configuracioacuten astable el voltaje puede variar desde 17 voltios hasta Vcc Modificando elvoltaje en esta patilla en la configuracioacuten astable causaraacute la frecuencia original del astable sea modulada enfrecuencia (FM) Si esta patilla no se utiliza se recomienda ponerle un condensador de 001uF para evitar lasinterferencias



6shy Umbral (threshold) Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner lasalida (Pin 3) a nivel bajo bajo

7shy Descarga (discharge) Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por eltemporizador para su funcionamiento

8shy V+ (Vcc) Es el pin donde se conecta el voltaje de alimentacioacuten que va de 45 voltios hasta 16 voltios(maacuteximo) Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

El NE555 se nos presentan en distintos encapsulados siendo el mas usual de ellos el DIP4 Existe tambieacuten unaversioacuten de 14 pines llamada NE556 que contiene dos NE555 en su interior compartiendo sus dos pines dealimentacioacuten Dado que hay muchas aplicaciones en las que son necesarios maacutes de un temporizador es importantetener presente esta versioacuten doble del NE555 Los pines en estos encapsulados es



Meacutetodos de Uso del NE555

Configuracioacuten como oscilador Astable 1

(1) Multivibrador que no tiene ninguacuten estado estable lo que significa que posee dosestados quasishyestables entre los que conmuta permaneciendo en cada uno de ellos untiempo determinado La frecuencia de conmutacioacuten depende en general de la carga ydescarga de condensadores

Ver definicioacuten en Wikipedia

Astable modelo 1

Esta configuracioacuten es la que produce en su salida una secuencia de pulsos un tren de pulsos cuya frecuenciadepende de los valores de las resistencias R1 y R2 y del condensador C que aparecen en el bloque timingcomponents en el siguiente esquema de funcionamiento



La frecuencia nuacutemero de pulsos completos por segundo es perfectamente calculable mediante la siguiente foacutermula

Es interesante recordar que el periodo T de un pulso o tiempo que transcurre desde el inicio de un pulso hasta elinicio del siguiente de frecuencia f es el inverso de la frecuencia o T = 1 f

Asimismo puede calcularse el tiempo que cada pulso permanece en alto o en bajo siendo accesibles cada uno deellos mediante las siguientes formulas

La relacioacuten entre estos dos tiempos es lo que se conoce como Duty Cycle Se expresa en tanto por ciento el tiempo



que permanece en alto con respecto al que lo hace en bajo Un Duty Cycle del 50 significa que ambos tiempos soniguales y estamos ante un tren de pulsos simeacutetricos

Duty Cycle = HIGH time (HIGH time + LOW time)

Recuerda que en estas foacutermulas estamos utilizando las unidades fundamentales o sea Frecuencia en HertziosResistencia en Ohmios Capacidad en Faradios y Tiempo en Segundos Si en cambio utilizamos muacuteltiplos osubmuacuteltiplos de alguna de ellas debemos tener en cuenta dicha relacioacuten seguacuten se muestra en la siguiente tabla

Resistencia Capacidad Tiempo Frecuencia

F s Hz

microF s Hz

microF ms KHz

Con la resistencia expresada en M y la capacidad en microF entonces la frecuencia nos saldraacute expresada en Hz Si encambio usamos los valores de resistencia en K y la capacidad en microF entonces la frecuencia nos vendraacute como Khz

Una baja frecuencia de oscilacioacuten puede ser utilizada para hacer destellar un LED y una frecuencia un poco mas alta(mayor a 20 Hz aunque menor a los 20KHz) se puede emplear para hacer sonar un parlante o buzzer conectado alpin 3 y de esta manera construir una alarma audible faacutecilmente



Astable modelo 2

Una variacioacuten muy interesante y efectiva del esquema inicial que propusimos consiste en colocar un diodo enparalelo con R2 Esto hace que el condensador C solo se carga a traveacutes de R1 y solo se descarga a traveacutes de R2

Esta modificacioacuten hace que nuestra foacutermula para el caacutelculo de la frecuencia de oscilacioacuten quede de la siguiente



forma

y los respectivos tiempos en HIGH y LOW del pulso quedan de la siguiente forma

Con este circuito el Duty Cycle puede conseguirse con cualquier valor que deseemos Si R1 = R2 entonces tendremosun Duty Cycle del 50 Si R1 gt R2 entonces el Duty Cycle seraacute mayor que el 50 y si R1 lt R2 entonces tendremosun Duty Cycle menor que el 50

Astable modelo 3

Hay auacuten una simplificacioacuten posible en este esquema baacutesico si deseamos poder ajustar la frecuencia de oscilacioacutenpero no el Duty Cycle siendo eacuteste siempre igual al 50 un tren de pulsos simeacutetricos Para ello eliminamos laresistencia entre Vcc y el pin 7 de descarga (discharge) quedaacutendonos solo con una resistencia que uniremos al pin 3de salida (output) en lugar de a Vcc

En este caso particular la frecuencia de oscilacioacuten viene dada por la foacutermula

Y el tiempo en HIGH o en LOW aproximadamente iguales el uno al otro podemos calcularlo con



Digo aproximadamente iguales y no exactamente iguales debido a que los tiempos de carga y descarga no seraacuteniguales ya que la salida (output) no es exactamente igual a Vcc y eso hace que nuestro pulso permanezcaligeramente mas tiempo en HIGH que en LOW

Nota Si necesita un oscilador astable cuya frecuencia puede ser ajustada a un frecuencia exacta este NO es uncircuito a utilizar

Astable modelo 4

Otra curiosa configuracioacuten posible para el oscilador Astable consiste en conseguir una vibracioacuten amortiguadarecordando el movimiento vibratorio armoacutenico simple en el que la oscilacioacuten comienza con una frecuenciadeterminada pero que va menguando conforme pasa el tiempo hasta detenerse dicha vibracioacuten

Antildeadiendo una resistencia un condensador y un pulsador a nuestro esquema baacutesico podemos obtener este resultado

Cuando accionamos el pulsador go el condensador de 47 microF en paralelo con la red R1shyR2shyC se carga muyraacutepidamente a traveacutes de la resistencia de 100 Cuando soltamos el pulsador el oscilador astable continua oscilandopero la carga almacenada en el condensador de 47 microF se va descargando muy lentamente con el resultado de quecada vez tarda mas en cargar el condensador C de la res R1shyR2shyC Para disparar el siguiente pulso el voltaje de Cdebe incrementarse hasta los dos tercios de Vcc Despueacutes de un tiempo el voltaje a traveacutes del condensador de 47 microFbaja de este valor y los pulsos se detienen

Con los valores empleados en este ejemplo la frecuencia inicial es de unos 100 Hz y los pulsos se van espaciandohasta detenerse tras unos 40 segundos

La frecuencia inicial puede ser calculada mediante las foacutermulas anteriormente descritas Para el tiempo de elongacioacutende la sentildeal de salida prueba con distintos valores de condensadores hasta obtener los resultados que deseas

Astable con botoacuten de oscila usando el Reset

Hasta ahora hemos ido conectando la patilla 4 del Reset a Vcc directamente para un funcionamiento normal denuestro oscilador Si la patilla 4 del Reset baja por debajo de 07V aproximadamente entonces la patilla 3 Output



tambieacuten pasa a nivel bajo

Para testear la funcioacuten de este pin 4 os propongo este circuito en el que conectamos el pin Reset a GND medianteun resistencia pullshydown y a Vcc mediante un pulsador

Sin pulsar el pulsador nuestro NE555 permanece reseteado pero al pulsar el botoacuten el pin reset es conectado a Vccy nuestro NE555 comienza a oscilar Cuando soltemos el botoacuten cesaraacute tambieacuten la oscilacioacuten y el pin Output pasaraacute aLow

Ejemplos praacutecticos del NE555 en modo Oscilador Astable

Control de un Motor de corriente continua mediante PWM

Como hemos visto anteriormente podemos generar con el NE555 un pulso de forma que la relacioacuten entreel tiempo que permanece en alto y el que lo estaacute en bajo o Duty Cycle es configurable Esto se conocecomo PWM o Pulse Width Modulation o modulacioacuten del ancho del pulso

Configurando el NE555 como oscilador Astable podemos generar un tren de pulsos que actuando sobre elpotencioacutemetro R1 podemos variar la relacioacuten HIGHshyLOW del pulso El pin 4 del Reset lo conectamos directamente a Vcc para que no interfiera en nuestro circuito D1 y D2 hacen que nuestro condensador C1 se cargue solo mediante la parte derecha del cursor delpotencioacutemetro R1 y se descargue solo a traveacutes de la parte izquierda de dicho potencioacutemetro Por ello larelacioacuten entre altos y bajos seraacute siempre complementaria Con el potencioacutemetro en su punto centralambos semishyperiodos seraacuten iguales y tendremos un Duty Cycle del 50 Como sea cual sea la relacioacuten entre ambas partes del potencioacutemetro la suma de ellas seraacute siempre lamisma e igual al valor R1 podemos calcular la frecuencia de oscilacioacuten como f = 144 (R1 C1) yseraacuten solo los semiperiodos los variables permaneciendo la frecuencia estable Recuerde que el pin 3 Salida (output) y 7 Descarga (discharge) estaacuten altos o bajos al mismo tiemposiguiendo el estado de oscilacioacuten Asiacute el pin 3 Salida (output) que tiene una configuracioacuten interna totemshypole y puede actuar como fuente o como sumidero de corriente es la que usamos para cargar ydescargar el condensador C1 Y utilizamos en cambio el pin 7 Descarga (discharge) que es del tipo OpenshyCollector conectada a Vcc mediante la resistencia pullshyup R2 para actuar de Driver del transistor depotencia MOSFET Q1



Configuracioacuten como oscilador Monoestable 1

(1) El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una funcioacuten secuencialconsistente en que al recibir una excitacioacuten exterior cambia de estado y se mantieneen eacutel durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempoTranscurrido dicho periodo de tiempo la salida del monoestable vuelve a su estadooriginal Por tanto tiene un estado estable (de aquiacute su nombre) y un estado casiestable


Monoestable modelo 1

Un circuito monoestable produce un uacutenico pulso bajoshyaltoshybajo cuando es disparado Coacutemo se produce el disparo ycuaacutento dura el pulso en alto es lo que pretendemos contestar con esta configuracioacuten de nuestro NE555



Como puede verse la entrada 2 trigger o disparo en espantildeol es mantenida a HIGH alto mediante una resistenciapullshyup y es conectada a GND cuando pulsamos el botoacuten de disparo El circuito es disparado por un Flanco deBajada o lo que es lo mismo una transicioacuten de HIGH a LOW El pulso de disparo debe ser mas corto que el periododel pulso de salida del NE555 que genera

El periodo T del pulso de salida puede ser calculado con la siguiente foacutermula

Es importante recordar las unidades de medida que usamos en nuestras foacutermulas

Resistencia Capacidad Tiempo

F s

microF s



microF ms

Si R1 = 1 MOhmio y C = 1microF entonces la salida permaneceraacute en HIGH durante 11 segundos


Hay veces en que el pulso de disparo en mayor que el pulso de salida generado en el NE555 Debemos entoncesintercalar entre el pulso original y el NE555 un pequentildeo circuito que nos adecue el uno al otro seguacuten nuestrasnecesidades de un pulso de disparo corto La imagen inferior nos muestra la relacioacuten entre el pulso de disparooriginal el alintildeado por nosotros y el de salida del NE555



El circuito con el que logramos este efecto adaptador del pulso de disparo es el siguiente





La red detectora del disparo original detecta el flanco de caiacuteda al final de cada pulso en Vin y produce un corto picoque dispara al circuito monoestable con una longitud adecuada del disparo El periodo del pulso monoestable es maso mucho mas corto que el periodo de los pulsos de Vin


Y por uacuteltimo hay veces en que deseamos que que nuestro monoestable se dispare con un Flanco de Subida enlugar del de bajada como hasta ahora Esto podemos conseguirlo muy faacutecilmente con solo insertar a la entrada denuestra red detectora del disparo un Transistor INVERSOR mantenga el circuito de disparo a HIGH mientras falte elpulso de disparo Vin y que conecte a GND dicha red al producirse el pulso Vin



Ejemplos praacutecticos del NE555 en modo Oscilador Monoestable

Secuenciador de pulsos por diferentes liacuteneas

Hay ciertos circuitos digitales requieren una serie de pulsos en cadena cada uno de ellos se inicia cuandoha terminado el anterior con igual o distinta longitud cada uno de ellos pero por liacuteneas distintas enparalelo La imagen inferior muestra un cronograma de ejemplo de lo que se necesita

El flanco de bajada en IumlNPUT produce el disparo del pulso en A que cuando acaba genera a su vez el pulso en B yeacuteste igualmente lo hace a su final en C y asiacute sucesivamente



Esto se consigue montando una cadena de NE555 de forma tal que cada OUTPUT sea ademaacutes el TRIGGER delsiguiente Si todas las redes TIMING COMPONENTS tienen iguales valores RC generaraacuten pulsos de igual longitudespaciados homogeacuteneamente Diferentes valores de la red RC generaraacuten pulsos de longitud proporcional a dichosvalores

Si deseamos que dos o mas pulsos se disparen al mismo tiempo solo hay que conectar en paralelo loscorrespondientes TRIGGER mientras que aquellos que deban ir sindicados al final de otro de ellos los conectaremoscomo en el caso anterior

En el siguiente esquema

En este caso los pulsos monoestables generados en A y en B se inician al mismo tiempo al tener sus respectivosTRIGGERS conectados en paralelo a INPUT mientras que el pulso en C se generaraacute al finalizar el pulso de B Siademaacutes los valores RC de A y B son distintos pero A y B iguales podremos obtener cronogramas del estilo de



Si el pulso inicial en INPUT es generado por un NE555 en configuracioacuten de Oscilador Astable esta secuencia depulsos se repetiraacute ciacuteclicamente una y otra vez Como veis las posibilidades son infinitas

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La constitucioacuten interna del NE555 puede verse en la figura inferior Estaacute constituido por una combinacioacuten decomparadores lineales FlipshyFlops (baacutesculas digitales) un transistor de descarga y el excitador de salida Lastensiones de referencia de los comparadores se establecen en 23 V para el primer comparador C1 y en 13 V para elsegundo comparador C2 por medio del divisor de tensioacuten compuesto por 3 resistencias iguales R

Vea el interior de un NE555 en pleno funcionamiento en esta simulacioacuten animada

La funcioacuten de cada uno de los pines es

1shy Tierra o masa

2shy Disparo (trigger) Es en esta patilla donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 esconfigurado como monoestable Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 13del voltaje de alimentacioacuten Este pulso debe ser de corta duracioacuten pues si se mantiene bajo por mucho tiempola salida se quedaraacute en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez

3shy Salida (output) Aquiacute veremos el resultado de la operacioacuten del temporizador ya sea que este conectadocomo monoestable astable u otro Cuando la salida es alta el voltaje seraacute el voltaje de aplicacioacuten (Vcc) menos17 Voltios Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla 4 (reset)

4shy Reset (reset) Si se pone a un nivel por debajo de 07 Voltios pone la patilla de salida 3 a nivel bajo Sipor alguacuten motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee

5shy Control de voltaje (control voltage) Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador devoltaje el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la practica como Vcc shy1 voltio) hasta casi 0 V(aprox 2 Voltios) Asiacute es posible modificar los tiempos en que la patilla 3 esta en alto o en bajoindependiente del disentildeo (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555) Elvoltaje aplicado a la patilla 5 puede variar entre un 45 y un 90 de Vcc en la configuracioacuten monoestableCuando se utiliza la configuracioacuten astable el voltaje puede variar desde 17 voltios hasta Vcc Modificando elvoltaje en esta patilla en la configuracioacuten astable causaraacute la frecuencia original del astable sea modulada enfrecuencia (FM) Si esta patilla no se utiliza se recomienda ponerle un condensador de 001uF para evitar lasinterferencias













Astable modelo 1














F s Hz

microF s Hz

microF ms KHz





Astable modelo 2





forma



Astable modelo 3








Astable modelo 4






























F s

microF s



microF ms






















































Astable modelo 1














F s Hz

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Astable modelo 2





forma



Astable modelo 3








Astable modelo 4






























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Astable modelo 2





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Astable modelo 3








Astable modelo 4






























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Astable modelo 2





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Astable modelo 3








Astable modelo 4






























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Astable modelo 3








Astable modelo 4






























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Astable modelo 4






























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