8.4:555 Multivibrador Monoestable
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- Una batería de 9V
- Clip de Batería (Radio Shack catálogo # 270-325)
- Mini Clips de Gancho (Soldados a Clip de Batería, Radio Shack catálogo # 270-372)
- Un reloj con una segunda mano/pantalla o un cronómetro
- Un cable, de 11/2” a 2” (3.8 mm a 5 mm) de largo, doblado por la mitad (mostrado como cable rojo en la ilustración)
- U1 - 555 temporizador IC (Radio Shack catálogo # 276-1723)
- D1 - Diodo emisor de luz rojo (Radio Shack catálogo # 276-041 o equivalente)
- D2 - Diodo emisor de luz verde (Radio Shack catálogo # 276-022 o equivalente)
- Resistencias R1, R2 - 1 KΩ 1/4W
- Rt - Resistencia 1/4W de 27 KΩ
- Rt - 270 KΩ 1/4W Resistor
- Condensador C1, C2 - 0.1 µF (Catálogo Radio Shack 272-1069 o equivalente)
- Ct - Capacitor de 10 µF (Catálogo Radio Shack 272-1025 o equivalente)
- Ct - Capacitor de 100 µF (Catálogo Radio Shack 272-1028 o equivalente)
Referencias cruzadas
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, capítulo 13: “Campos eléctricos y capacitancia”
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, capítulo 13: “Capacitores y cálculo”
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, capítulo 16: “Cálculos de voltaje y corriente”
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 16: “Resolviendo por tiempo desconocido”
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 4, Capítulo 10: “Multivibradores Monoestables”
Objetivos de aprendizaje
- Aprende cómo funciona un Multivibrador Monoestable
- Aprende una aplicación práctica para una constante de tiempo RC
- Cómo usar el temporizador 555 como Multivibrador Monoestable
Diagrama esquemático
Ilustracion
Instrucciones
Este es uno de los 555 circuitos más básicos. Este circuito es parte de esta hoja de datos de chips, completa con las matemáticas necesarias para diseñar según las especificaciones, y es una de las razones por las que un 555 se conoce como temporizador. El LED verde que se muestra en la ilustración se ilumina cuando la salida 555 es alta (es decir, conmutada a Vcc), y el LED rojo se ilumina cuando la salida 555 es baja (conmutada a tierra).
Este particular multivibrador monoestable (también conocido como monoestable o temporizador) no es de tipo reactivable. Esto significa que una vez activado ignorará más entradas durante un ciclo de sincronización, con una excepción, que se discutirá en el siguiente párrafo. El temporizador se inicia cuando la entrada baja o cambia al nivel del suelo, y la salida va alta. Puede probarlo conectando el cable rojo que se muestra en la ilustración entre tierra y el punto B, desconectándolo y volviendo a conectarlo.
Es una condición ilegal para que la entrada se mantenga baja para este diseño pasado el tiempo de espera. Por esta razón, se agregaron R3 y C1 para crear un acondicionador de señal, lo que permitirá que el borde solo se active y evitará la entrada ilegal. Puede probar esto conectando el cable rojo entre tierra y el punto A. El temporizador comenzará cuando el cable se inserte en la placa de prototipos entre estos dos puntos, e ignorará más contactos. Si fuerza la entrada del temporizador para que permanezca baja después del tiempo de espera, la salida permanecerá alta, aunque el temporizador haya terminado. Tan pronto como se retire esta tierra, el temporizador se pondrá bajo.
Se seleccionaron Rt y Ct por 3 segundos de duración de tiempo. Puedes verificar esto con un reloj, 3 segundos es lo suficientemente largo como para que los humanos lentos puedan realmente medirlo. Intente cambiar Rt y Ct con la resistencia 27 KO y los condensadores de 100 µF. Dado que la respuesta a la fórmula es la misma no debería haber diferencia en cómo opera. A continuación intenta cambiar Rt con la resistencia 270 KO, ya que la constante de tiempo RC es ahora 10 veces mayor deberías acercarte a los 30 segundos. La resistencia y el condensador son probablemente 5% y 20% de tolerancia respectivamente, por lo que los tiempos calculados que mida pueden variar tanto como 25%, aunque generalmente estará mucho más cerca.
Otra característica agradable del 555 es su inmunidad al voltaje de la fuente de alimentación. Si tuvieras que cambiar la batería de 9V por una batería de 6V o 12 deberías obtener resultados idénticos, aunque la intensidad de la luz LED cambiará.
C2 en realidad no es necesario. El 555 IC tiene esta opción en caso de que el temporizador se esté utilizando en un entorno donde la línea de suministro de energía sea ruidosa. Se puede quitar y no notar una diferencia. El 555 en sí mismo es una fuente de ruido ya que existe un periodo de tiempo muy breve en el que los transistores a ambos lados de la salida están conduciendo, creando una sobretensión de potencia (medida en nanosegundos) a partir de la fuente de alimentación.
TEORÍA DE OPERACIÓN
Al observar el esquema funcional que se muestra (Figura abajo), se puede ver que el pin 7 es un transistor que va a tierra.
Este transistor es simplemente un interruptor que normalmente conduce hasta que el pin 2 (que está conectado a través del comparador C1, que alimenta el flip-flop interno) se pone bajo, permitiendo que el condensador Ct comience a cargarse. El pin 7 permanece apagado hasta que el voltaje en Ct se carga a 2/3 del voltaje de la fuente de alimentación, donde el temporizador se agota y el transistor pin 7 se vuelve a encender, su estado normal en este circuito.
A continuación (Figura abajo) se mostrará la secuencia de conmutación, siendo el rojo los voltajes más altos y el verde siendo tierra (0 voltios), con el espectro intermedio ya que éste es fundamentalmente un circuito analógico.
Esta gráfica muestra la curva de carga a través del Ct.
La Figura 1 es el punto de inicio y finalización de este circuito, donde se encuentra a la espera de un disparador para iniciar un ciclo de sincronización. En este punto el transistor pin 7 está encendido, manteniendo el condensador Ct descargado.
En la Figura 2 se muestra lo que sucede cuando el 555 recibe un disparador, iniciando la secuencia. Ct no ha tenido tiempo de acumular voltaje, pero la carga ha comenzado.
La figura 3 muestra la carga del condensador, durante este tiempo el circuito se encuentra en una configuración estable y la salida es alta.
La Figura 4 muestra el circuito en medio de la desconexión cuando alcanza el tiempo de espera. El condensador se ha cargado al 67%, el límite superior del circuito 555, provocando que su flip-flop interno conmute estados. Como se muestra, el transistor aún no se ha conmutado, lo que descargará Ct cuando lo haga.
La figura 5 muestra el circuito después de que se haya asentado, que es básicamente el mismo que se muestra en la figura 1.