circuito integrado 555
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Circuito integrado 555 (Temporizador)
El 555 es un circuito integrado de los más utilizados Según el tipo de fabricante recibe una designación distinta tal como TLC555, LMC555, uA555, NE555C, MC1455, NE555, LM555, etc.
En su interior incorpora dos comparadores de voltaje, un flip flop (biestables digitales), una etapa de salida de corriente, un divisor de voltaje por resistor y un transistor de descarga. Dependiendo de como se interconecten estas funciones, utilizando componentes externos, es posible conseguir que dicho circuito realiza un gran número de funciones tales como la del multivibrador astable y la del circuito monoestable.
Este circuito es un "Timer de precisión", en sus orígenes se presentó como un circuito de retardos de precisión, pero pronto se le encontraron otra aplicaciones tales como osciladores astables, generadores de rampas, temporizadores secuenciales, etc., consiguiéndose unas temporizaciones muy estables frente a variaciones de tensión de alimentación y de temperatura. El 555 tiene diversas aplicaciones, como: Control de sistemas secuenciales, divisor de frecuencias, modulación por ancho de pulso, generación de tiempos de retraso, repetición de pulsos, etc.
Este circuito se compone generalmente de 8 pines o terminales (figura ). Aunque Hay un circuito integrado que se compone de dos temporizadores en una misma unidad, es decir que contienen 2 circuitos iguales en su interior, que comparten los terminales de alimentación y se conocen con la designación genérica de 556, de 14 pines como se muestra en la figura y el poco conocido 558 que integra cuatro 555 con tiene 16 pines.
Las 8 terminales del circuito integrado (CI) 555 son:
GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación,
generalmente tierra.
Disparo o trigger (normalmente la 2): Es en esta patilla, donde se
establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como
monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo
del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta
duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará
en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.
Salida (output normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la
operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monostable,
astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de
alimentación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar
en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4).
Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios,
pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se
utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee".
Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza
en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar
casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2
Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o
en bajo independiente del diseño (establecido por los resistores
y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la
patilla de control de voltaje puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la
configuración monostable. Cuando se utiliza la configuración astable, el
voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en
esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del
astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se
recomienda ponerle un condensador de 0.01μF para evitar las
interferencias.
Umbral (threshold normalmente la 6): Es una entrada a un comparador
interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo.
Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo
utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
+V (normalmente la 8): También llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de
alimentación que va de 4.5 voltios hasta 18 voltios (máximo). Hay versiones militares de este
integrado que llegan hasta 18 Voltios.
.: Diagrama de Bloques Interno:
El funcionamiento y las posibilidades de este circuito se pueden comprender estudiando el diagrama de bloques. Básicamente se compone de dos amplificadores operacionales montados como comparadores, un circuito biestable del tipo RS del que se utiliza su salida negada, un buffer de salida inversor que puede entregar o absorber una corriente de 200mA. y un transistor que se utiliza para descarga del condensador de temporización.
Una red de tres resistencias iguales fija los niveles de referencia en la entrada inversora del primer operacional, y en la no inversora del segundo operacional, a 2/3 y 1/3 respectivamente de la tensión de alimentación.
Cuando la tensión en el terminal umbral (THRESHOLD) supera los 2/3 de la
tensión de alimentación, su salida pasa a nivel lógico "1", que se aplica a la entrada R del biestable, con lo cual su salida negada, la utilizada en este caso, pasa a nivel "1", saturando el transistor y comenzando la descarga del condensador, al mismo tiempo, la salida del 555 pasa a nivel "0".
Pasemos ahora al otro amplificador operacional, si la tensión aplicada a la entrada inversora, terminal de disparo (TRIGGER), desciende por debajo de 1/3 de la tensión de alimentación, la salida de este operacional pasa a nivel alto, que se aplica al terminal de entrada S del biestable RS, con lo que su salida se pone a nivel bajo, el transisor de descarga deja de conducir y la salida del 555 pasa a nivel lógico alto.
La gama de aplicaciones del circuito se incrementa, pues se dispone de un terminal de reset, activo a nivel bajo, que se puede utilizar para poner a nivel bajo la salida del 555 en cualquier momento.
Diagrama funcional en bloques
El 555 esta compuesto por 23 transistores, 2 diodos, y 16 resistores encapsulados en silicio.
El esquema eléctrico de un temporizador 555 es complejo debido a que son muchos los componentes
conectados. La Figura representa un diagrama funcional del temporizador 555.
Como se muestra en la Figura 1.3, el 555 tiene un divisor de tensión, dos comparadores, un flip-flop RS y un
transistor npn. Como el divisor de tensión tiene las dos resistencias iguales, el comparador superior tiene un
punto de conmutación de:
El comparador inferior posee un punto de conmutación con valor:
3 Diagrama de bloques funcional simplificado de un temporizador 555
En la Figura 1.3, el pin 6 está conectado al comparador superior. A la tensión que se aplica en el pin 6 se le
llama umbral. Esta tensión se aplica desde componentes externos no mostrados aquí. Cuando la tensión
umbral es mayor que el PCS, el comparador superior tiene su salida a nivel alto.
El pin 2 está conectado al comparador inferior. La tensión que se aplica en este pin se llama disparador. Esta
es la tensión de disparo que se usa en el funcionamiento monoestable del temporizador 555. Cuando la
tensión de disparo cae por debajo del PCI, el comparador inferior tiene su salida en nivel alto.
El pin 4 se usa para hacer reset y poner a cero la salida. El pin 5 puede emplearse para controlar la
frecuencia de la salida en modo astable. En muchas aplicaciones estos dos pines permanecen inactivos. Esto
se consigue conectando el pin 4 a +VCC y uniendo el pin 5 a tierra mediante un condensador.
Posteriormente se estudiará cómo se usan los pines 4 y 5 en algunos circuitos avanzados.
Funcionamiento:
Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales 8 (+Vcc) y 1(GND) tierra; el voltaje de la fuente va desde los 5 voltios hasta 15 voltios de corriente continua, la misma fuente se conecta a un circuito pasivo RC, que proporciona por medio de la descarga de su capacitor una señal de voltaje que esta en función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal 2 (TRIGGER) que es la entrada de un comparador.
La terminal 6 (THRESHOLD) se ofrece como la entrada de otro comparador, en la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud de señal externa que le sirve de disparo.
La terminal 5(CONTROL VOLTAGE) se dispone para producir modulación por anchura de pulsos, la descarga del condensador exterior se hace por medio de la terminal 7 (DISCHARGE), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se encuentra en saturación, se puede descargar prematuramente el capacitor por medio de la polarización del transistor (PNP) T2.
Se dispone de la base de T2 en la terminal 4 (RESET) del circuito integrado 555, si no se desea descargar antes de que se termine el periodo, esta terminal debe conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida involuntariamente, aun cuando no se desee.
La salida esta provista en la terminal (3) del microcircuito y es además la salida de un amplificador de corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al circuito de tiempo 555, ya que la corriente máxima que se puede obtener cuando la terminal (3) sea conecta directamente al nivel de tierra es de 200 mA.
La salida del comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas al Reset y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como señal de entrada para el amplificador de corriente (Buffer), mientras que en la terminal 6 el nivel de tensión sea más pequeño que el nivel de voltaje contra el que se compara la entrada Reset del FF-SR no se activará, por otra parte mientras que el nivel de tensión presente en la terminal 2 sea más grande que el nivel de tensión contra el que se compara la entrada Set del FF-SR no se activará.
Detector de Luz
Detector de oscuridadEl circuito detector de oscuro se muestran se pueden utilizar para producir una alarma sonora cuando la luz dentro de una habitación se apaga. The circuit is build around timer IC NE555.A general purpose LDR is used for sensing the light. El circuito se desarrolla en torno temporizador IC propósito NE555.A general LDR se utiliza para detectar la luz.When proper light is falling on the LDR its resistance is very low. Cuando la luz adecuada está cayendo sobre la LDR su resistencia es muy baja. When there is no light the LDR resistance increases. Cuando no hay luz que aumenta la resistencia LDR. At this time the IC is triggered and drives the buzzer to produce an alarm sound. En este momento el CI se dispara y conduce el timbre para producir un sonido de alarma. If a transistor and relay is connected at the output (pin3) of IC1 instead of the buzzer, electrical appliances can be switched according to the light. Si un transistor y el relé está conectado a la salida (pin 3) de IC1 en lugar del timbre, los aparatos eléctricos se puede cambiar de acuerdo a la luz.Circuit diagram with Parts list. Diagrama del circuito con la lista de piezas.
Detector de oscuridad con un 555Se puede construir un sencillo detector de oscuridad con un 555,configurado como
oscilador astable sonará una alarma si se produce oscuridad repentina. Por ejemplo,
este circuito se podría utilizar para notificar cuando una lámpara (o el bulbo) se quema.
El detector usado es un resistor dependiente de la luz de cadmio-sulfuro o un LDR ,
para el cortocircuito, para detectar a ausencia de la luz y para funcionar con un altavoz
pequeño. El LDR permite el alarmar cuando la luz cae debajo de cierto nivel.
Para los aficionados a la robótica experimental
Como me han llegado varios mensajes privados acerca de la construcción de un detector de luz o de oscuridad, utilizando un LDR, decidí compartir el diseño sencillo de este útil circuito detector de luz y de oscuridad, ambos métodos en un mismo circuito.Utilicé un cuádrupe operacional porque lo tenía a mano (siempre uso lo primero que encuentro, cada quien lo modifica a su gusto).Este circuito es muy sencillo, no merece explicación de su funcionamiento, asumo a esta altura que el lector posee los conocimientos sobre LDRs y OPAMP necesarios. Solo hare mención de como calibrarlo:
1) Ajusten R3 a la mitad de tensión del divisor formado R3-LDR2) Ajusten R1 y R2 para las sensibilidad de Luz y Oscuridad
Cualquier otro ajuste y/o modificación queda a criterio del lector.
Funcionamiento del circuito
Para que el circuito se active solamente cuando haya oscuridad, se utiliza un LDR (fotorresistencia / fotorresistor). El detalle que permite que el 555 se active sólo cuando hay oscuridad, es la conexión de la patita 4 del 555 a la unión del resistor de 10K con el LDR. El pin 4 habilita el 555 cuando su voltaje es alto.
La red de resistores R3 y LDR, forma una división de voltaje. Cuando al LDR no le llega suficiente iluminación, su resistenciaaumenta y el voltaje entre sus terminales sube. Este voltaje se aplica a la papita 4 del 555 y el integrado empieza a funcionar
Si el nivel de iluminación aumenta, la señal sonora se interrumpe.
Para controlar mejor el nivel de luz u oscuridad que cause que el circuito se active, se puede cambiar el resistor R3 por un resistor de 1K en serie con un potenciómetro de 100K. Variando el potenciómetro se puede hacer el ajuste.
Detector de luz/oscuridad con el opam LM 741El 741 es uno de los primeros circuitos integrados de uso popular , tan difundido como
el 555 , tiene aplicaciones como sumador , restador , acoplador de impedancias o
seguidor , diferenciador , integrador , preamplificador de audio , tambien comparador .
En este caso lo usaremos para detectar presencia o ausencia de luz , esta es sensada
por un fotoresistor o LDR , puede ser implementada para detectar una linea blanco o
negra en un carrito seguidor de linea , como verán está en modo comparador con
fuente simple , puede funcionar desde 3 voltios hasta 15 voltios en polaridad doble si
se desea.
En el diagrama mostrado los contactos del relay ( que tambien puede ser un pequeño
motor para el carrito seguidor )están cerrados en ausencia de luz o cuando el LDR "ve"
reflejo negro .
Para una acción reversa es decir que se cierren los contactos del relay cuando el LDR
reciba luz LDR y R1 deben ser intercambiados.
La sensibilidad puede ser controlada seteando el potenciometro P1.
El diodo previene los picos inversos tanto para un relay como para un motorcito DC.
FOTORRESISTENCIA
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas (LDR) se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor.
Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta (y su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia.
Un dispositivo fotoeléctrico puede ser intrínseco o extrínseco. En dispositivos intrínsecos, los únicos electrones disponibles están en la banda de la valencia, por lo tanto el fotón debe tener bastante energía para excitar el electrón a través de toda la banda prohibida. Los dispositivos extrínsecos tienen impurezas agregadas, que tienen energía de estado a tierra más cercano a la banda de conducción puesto que los electrones no tienen que saltar lejos, los fotones más bajos de energía (es decir, de mayor longitud de onda y frecuencia más baja) son suficientes para accionar el dispositivo.
Se fabrican de diversos tipos. Se pueden encontrar células baratas de sulfuro del cadmio en muchos artículos de consumo, por ejemplo cámara fotográfica, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad y sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles en función de la luz ambiente. En el otro extremo de la escala, los fotoconductores de Ge:Cu son los sensores que funcionan dentro de la gama más baja “radiación infrarroja”.
Sensor fotoeléctricoUn sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz.
Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que
“ve” la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de
funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de
objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones
ambientales extremas.
Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa
respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductorfotoeléctrico para
convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal,
compensación y formateo de la señal de salida.
El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant Resistor o Resistor dependiente de la luz-.Un
LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz.
Existen tres tipos de sensores fotoeléctricos, los sensores por barrera de luz, reflexión sobre espejo o
reflexión sobre objetos.
Conceptos teóricos
Espectro electromagnético Atendiendo a su longitud de onda, la radiación
electromagnética recibe diferentes nombres. Desde los energéticos rayos gamma (con una longitud
de onda del orden de picometros) hasta las ondas de radio (longitudes de onda del orden de varios
kilómetros) pasando por la luz visible cuya longitud de onda está en el rango de las décimas de
micra. El rango completo de longitudes de onda forma el espectro electromagnético, del cual la luz
visible no es más que un minúsculo intervalo que va desde la longitud de onda correspondiente al
violeta (380 nm) hasta la longitud de onda del rojo (780 nm). Los colores del espectro se ordenan
como en el arco iris, formando el llamado espectro visible.
Si hablamos de luz en sentido estricto nos referimos a radiaciones electromagnéticas cuya longitud
de onda es capaz de captar el ojo humano, pero técnicamente, el ultravioleta, las ondas de radio o
las microondas también son luz, pues la única diferencia con la luz visible es que su longitud de
onda queda fuera del rango que podemos detectar con nuestros ojos; simplemente son "colores"
que nos resultan invisibles, pero podemos detectarlos mediante instrumentos específicos.
[editar]Fuentes de luz
Hoy en día la mayoría de los sensores fotoeléctricos utilizan LEDs como fuentes de luz. Un LED es
un semiconductor, eléctricamente similar a un diodo, pero con la característica de que emite luz
cuando una corriente circula por él en forma directa.
Los LEDs pueden ser construidos para que emitan en verde, azul, amarillo, rojo, infrarrojo, etc. Los
colores más comúnmente usados en aplicaciones de sensado son rojo e infrarrojo, pero en
aplicaciones donde se necesite detectar contraste, la elección del color de emisión es fundamental,
siendo el color más utilizado el verde. Los fototransistores son los componentes más ampliamente
usados como receptores de luz, debido a que ofrecen la mejor relación entre la sensibilidad a la luz
y la velocidad de respuesta, comparado con los componentes fotorresistivos, además responden
bien ante luz visible e infrarroja. Las fotocélulas son usadas cuando no es necesaria una gran
sensibilidad, y se utiliza una fuente de luz visible. Por otra parte los fotodiodos donde se requiere
una extrema velocidad de respuesta.
Fotorresistencia
LDR
Fotocelda
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de
intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado concha de day coronel fotorresistor,
fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su
nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas.
En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.
El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender
hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).
[editar]Características
Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si
la luz que incide en el dispositivo es de altafrecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad
del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El
electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye
la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.
Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la
cantidad de luz que incide la célula. Cuanto más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son
también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luzvisible,
y ultravioleta (UV).
La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o
de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía
con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta
lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que
podrían hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras
aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.
Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo
en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y
apagado del alumbrado de calles.
También se fabrican fotoconductores de Ge:Cu que funcionan dentro de la gama más baja "radiación
infrarroja".