7.8: Contador binario de 3 bits
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- 555 temporizador IC (Radio Shack catálogo # 276-1723)
- Un diodo de “conmutación” 1N914 (Catálogo Radio Shack # 276-1122)
- Dos resistencias de 10 kΩ
- Un condensador de 100 µF (Catálogo Radio Shack # 272-1028)
- 4027 doble J-K flip-flop (Radio Shack catálogo # 900-4394)
- LED con gráfico de barras de diez segmentos (Radio Shack catálogo # 276-081)
- Tres resistencias de 470 Ω
- Una batería de 6 voltios
¡Precaución! El 4027 IC es CMOS, ¡y por lo tanto sensible a la electricidad estática!
Referencias cruzadas
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 4, capítulo 10: “Multivibradores”
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 4, Capítulo 11: “Contadores”
Objetivos de aprendizaje
- Uso del temporizador 555 como oscilador de onda cuadrada
- Cómo hacer un contador asíncrono usando flip-flops J-K
Diagrama esquemático
Ilustracion
INSTRUCCIÓN
En cierto sentido, este circuito “engaña” al usar solo dos flip-flops J-K para hacer un contador binario de tres bits. Ordinariamente, se usarían tres flip-flops, uno por cada bit binario, pero en este caso, podemos usar el pulso de reloj (salida del temporizador 555) como un poco propio. Cuando construyas este circuito, encontrarás que es un contador “abajo”. Es decir, su secuencia de conteo va de 111 a 110 a 101 a 100 a 011 a 010 a 001 a 000 y luego de vuelta a 111. Si bien es posible construir un contador “up” usando flip-flops J-K, esto requeriría componentes adicionales e introduciría más complejidad en el circuito.
El temporizador 555 funciona como un oscilador lento de onda cuadrada con un ciclo de trabajo de aproximadamente el 50 por ciento. Este ciclo de trabajo es posible gracias al uso de un diodo para “derivar” la resistencia inferior durante el ciclo de carga del condensador, de manera que la constante de tiempo de carga sea solo RC y no 2RC como sería sin el diodo en su lugar.
Es muy recomendable, en este experimento como en todos los experimentos, construir el circuito por etapas: identificar porciones del circuito con funciones específicas, y construir esas porciones una a la vez, probando cada una y verificando su desempeño antes de construir la siguiente. Un error muy común de los nuevos estudiantes de electrónica es construir un circuito completo a la vez sin probar secciones del mismo durante el proceso de construcción y luego enfrentar la posibilidad de varios problemas simultáneamente cuando llegue el momento de finalmente aplicarle energía. ¡Recuerda que una pequeña cantidad de atención extra prestada a los detalles cerca del comienzo de un proyecto vale una enorme cantidad de trabajo de solución de problemas cerca del final! Los estudiantes que cometen el error de no probar porciones de circuito antes de intentar operar todo el circuito a menudo (falsamente) piensan que el tiempo que tomaría probar esas secciones no vale la pena, y luego pasan días tratando de averiguar cuál es el problema (s) podría ser con su experimento.
Siguiendo esta filosofía, construya primero el circuito temporizador 555, antes incluso de enchufar el IC 4027 a la placa de pruebas. Conecte la salida del 555 (pin #3) al LED “Least Significant Bit” (LSB) para que tenga una indicación visual de su estado. Asegúrese de que la salida oscile en un patrón lento de onda cuadrada (el LED está “encendido” durante aproximadamente el tiempo que esté “apagado” en un ciclo), y que sea una señal confiable (sin comportamiento errático, sin pausas inexplicables). Si el temporizador 555 no funciona correctamente, ¡tampoco lo hará el resto del circuito contador! Una vez que se haya demostrado que el circuito temporizador es bueno, proceda a enchufar el CI 4027 a la placa de pruebas y completar el resto de las conexiones necesarias entre éste, el circuito temporizador 555 y el conjunto LED.