El circuito integrado 555 es de bajo costo y de grandes prestaciones. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Entre sus aplicaciones principales cabe destacar las de multivibrador astable y monoestable.
Además de ser tan versátil contiene una precisión aceptable para la mayoría de los circuitos que requieren controlar el tiempo, su funcionamiento depende únicamente de los componentes pasivos externos que se le interconectan al microcircuito 555.
El C.I. 555 es un circuito de tiempo que tiene las siguientes características:
- La corriente máxima de salida es de 200 mA cuando la terminal (3) de salida se encuentra conectada directamente a tierra.
- Los retardos de tiempo de ascenso y descenso son idénticos y tienen un valor de 100 nSeg.
- La fuente de alimentación puede tener un rango que va desde 4.5 Volts hasta 16 Volts de CD.
- Los valores de las resistencias R1 y R2 conectadas exteriormente van desde 1 ohm hasta 100kohms para obtener una corrimiento de temperatura de 0.5% a 1% de error en la precisión, el valor máximo a utilizarse en la suma de las dos resistencias es de 20 Mohms.
- El valor del capacitor externo contiene únicamente las limitaciones proporcionadas por su fabricante.
- La temperatura máxima que soporta cuando se están soldando sus terminales es de 330 centígrados durante 19 segundos.
- La disipación de potencia o transferencia de energía que se pierde en la terminal de salida por medio de calor es de 600 mW
Pines de conexión
El 555 cuenta con un encapsulado DIP con 8 pines, cuyo funcionamiento es el siguiente:
Pin 1: terminal de tierra
Pin 2: Disparo ,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 (Vcc). 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.
Pin 3: Salida, aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable o astable.
Pin 4: Reset, 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 reinicie.
Pin 5: Control de voltaje, en este pin se conecta un capacitor de filtro de 0.01μF a tierra, por medio de este capacitor se desvían los voltajes de rizo y de oscilación que produce la fuente de alimentación, a fin de reducir al mínimo el efecto de éstos en el voltaje de umbral. Esta terminal también es utilizada para modificar los niveles de los voltaje de umbral y disparo. Con un voltaje externo aplicado a la terminal 5 se modifica tanto el voltaje de umbral como el disparo y esto también puede servir para modular la forma de la onda de salida.
Pin 6:Umbral, es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo.
Pin 7: Descarga, utilizado para descargar con efectividad el capacitor externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
Pin 8: V+, también llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 18 voltios (máximo).
Diagrama esquemático del C.I. NE555
Un poco más del C.I. 555...
Este muy económico circuito integrado temporizador de 8 pines probablemente sea uno de los circuitos integrados mas versátiles de todos los tiempos, y se puede utilizar muchísimos proyectos. Es muy simple de utiliza, y requiere solo unos pocos componentes adicionales para realizar útiles tareas, no solo relacionadas con la temporización tales como osciladores astables, generadores de rampas, temporizadores secuenciales, etc...
Prácticamente cada fabricante de circuitos integrados tiene su propia versión del “555”, Según el fabricante recibe una designación distinta, tal como TLC555, LMC555, uA555, NE555C, MC1455, NE555, LM555, etc. aunque generalmente se lo conoce como "el 555"o “NE555”. Existe también una versión de 14 pines, llamada NE556 que contiene dos NE555 en su interior, compartiendo sus dos pines de alimentación. Dado que hay muchas aplicaciones en las que son necesarios más de un temporizador, es importante tener presente esta versión doble del NE555.
El NE555 se alimenta con tensiones que van desde los 4.5 a los 18 voltios, aunque existen versiones no muy fáciles de conseguir que se alimentan con solo 2 voltios. Si la tensión de alimentación se fija en 5.0 voltios, sus señales de salida son compatibles con la lógica de familia TTL.
En aquellos caso que el consumo de nuestro proyecto es un factor muy importante, podemos echar mano del ICM7555, que es un integrado 100% compatible con el NE555, incluso la disposición de sus pines es exactamente la misma, pero al estar construido con tecnología CMOS su consumo es de solamente 20 mili amperes.
Configuraciones básicas del 555
Uno de los usos más frecuentes del NE555 es como oscilador astable. En esta configuración, el circuito produce en su pin de salida OUTPUT una onda cuadrada, con una amplitud igual a la tensión de alimentación. La duración de los periodos alto y bajo de la señal de salida pueden ser diferentes. El nombre de “astable” proviene de la característica de esta configuración, en la que la salida no permanece fija en ninguno de los dos estados lógicos, si no que fluctúa entre ambos en un tiempo que llamaremos T.
En la imagen siguiente podemos ver el esquema de conexión del NE555 para ser utilizado como oscilador astable.
El periodo de tiempo T de la señal de salida es igual al la suma de los tiempos en estado alto Tm (por “Mark time” en ingles) y bajo Ts (por “Space time). En general, en lugar de utilizar el tiempo T como parámetro, utilizaremos la frecuencia F de la señal de salida, igual a 1/T.
Solamente tres componentes adicionales bastan para determinar el periodo T de la señal de salida, y la relación de tiempos Tm y Ts. Un cuarto componente, el capacitor de 0.01 µF solamente se utiliza para evitar el ruido en el terminal de control.
Los valores de R1, R2 y C1 son los responsables de determinar el timming de la señal, de acuerdo con las siguientes formulas:
T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1
F = 1.4 / ((R1 + 2R2) × C1)
Donde el periodo T se expresa en segundos, la frecuencia F en Hertz, los valores de R1 y R2 en ohms y la capacidad de C1 en faradios.
Configuración monoestable
Un circuito monoestable recibe ese nombre por permanecer estable en un solo estado: el nivel bajo.
En efecto, si conectamos el NE555 de manera que se comporte como un monoestable (figura 1), su salida permanecerá en estado bajo, salvo en el momento en que reciba una señal en su pin TRIGGER, en cuyo caso la salida pasara a nivel alto durante un tiempo T, determinado por los valores de R1 y C1, de acuerdo a la formula de la figura 2, donde el periodo T se expresa en segundos, R1 en ohms y la capacidad de C1 en faradios.
Al presionar el pulsador identificado como “trigger”, la salida del Ne555 pasara a estado alto hasta que transcurra el tiempo fijado por el valor de R1 y C1 o hasta que se presione el pulsador “reset” (lo que ocurra primero). En general, no se desea interrumpir el periodo en que el integrado tiene su salida en nivel alto, por lo que el pulsador conectado al RESET puede no ser necesario.
Dado que para obtener largos periodos en estado alto (superiores a los 10 minutos) se deben utilizar capacitares electrolíticos, y estos presentan fugas que afectan su confiabilidad, es que tenemos que recordar en el momento de hacer nuestros diseños que pueden ser posibles errores de hasta un 20% en los tiempos determinados por R1 y C1.
Es importante aclarar que una vez disparado el monoestable, hasta que no transcurra el tiempo T (o se resetee el temporizador) cualquier actividad en el TRIGGER es ignorada, por lo que un disparo efectuado durante el estado alto de la salida será ignorado.
En algunos casos puede ser deseable que el circuito efectúe un reset automáticamente al ser conectado a la alimentación, o bien que se auto dispare al encender el dispositivo. En estos casos, se puede utilizar un circuito como el que vemos en la figura 3, y que conectaremos al pin RESET o TRIGGER según corresponda.
En este caso, al no haber tiempos implicados en ninguno de los dos estados, no hay formulas para aplicar.
Simplemente, al aplicar 0V al pin TRIGGER, la salida pasara a estado alto, y permanecerá en el hasta que se desconecte la alimentación o se ponga a 0V el terminal RESET, en cuyo caso la salida se mantendrá en estado bajo hasta una nueva conexión del TRIGGER a 0V.
El esquema de esta configuración se puede ver en la figura 1.
En la imagen anterior tenemos un 7555, la versión CMOS del NE555 (que también podría ser utilizado aquí), conectado como monoestable, en el que la resistencia que fija el tiempo en el estado alto de la salida se ha reemplazado por un conmutador que permite elegir una de 6 resistencias puestas en serie, de manera que se obtienen temporizaciones que van desde los 5 a los 30 minutos. Por supuesto, el lector podrá cambiar estos valores para obtener tiempos mayores o menores, usando las formulas que vimos. Un transistor BC109C o equivalente se utiliza para comandar un relay, al que podremos conectar cualquier artefacto eléctrico que queramos controlar con este circuito.
Configuraciones básicas del 555
Uno de los usos más frecuentes del NE555 es como oscilador astable. En esta configuración, el circuito produce en su pin de salida OUTPUT una onda cuadrada, con una amplitud igual a la tensión de alimentación. La duración de los periodos alto y bajo de la señal de salida pueden ser diferentes. El nombre de “astable” proviene de la característica de esta configuración, en la que la salida no permanece fija en ninguno de los dos estados lógicos, si no que fluctúa entre ambos en un tiempo que llamaremos T.
En la imagen siguiente podemos ver el esquema de conexión del NE555 para ser utilizado como oscilador astable.
Solamente tres componentes adicionales bastan para determinar el periodo T de la señal de salida, y la relación de tiempos Tm y Ts. Un cuarto componente, el capacitor de 0.01 µF solamente se utiliza para evitar el ruido en el terminal de control.
Los valores de R1, R2 y C1 son los responsables de determinar el timming de la señal, de acuerdo con las siguientes formulas:
T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1
F = 1.4 / ((R1 + 2R2) × C1)
Donde el periodo T se expresa en segundos, la frecuencia F en Hertz, los valores de R1 y R2 en ohms y la capacidad de C1 en faradios.
Configuración monoestable
Un circuito monoestable recibe ese nombre por permanecer estable en un solo estado: el nivel bajo.
En efecto, si conectamos el NE555 de manera que se comporte como un monoestable (figura 1), su salida permanecerá en estado bajo, salvo en el momento en que reciba una señal en su pin TRIGGER, en cuyo caso la salida pasara a nivel alto durante un tiempo T, determinado por los valores de R1 y C1, de acuerdo a la formula de la figura 2, donde el periodo T se expresa en segundos, R1 en ohms y la capacidad de C1 en faradios.
Al presionar el pulsador identificado como “trigger”, la salida del Ne555 pasara a estado alto hasta que transcurra el tiempo fijado por el valor de R1 y C1 o hasta que se presione el pulsador “reset” (lo que ocurra primero). En general, no se desea interrumpir el periodo en que el integrado tiene su salida en nivel alto, por lo que el pulsador conectado al RESET puede no ser necesario.
Dado que para obtener largos periodos en estado alto (superiores a los 10 minutos) se deben utilizar capacitares electrolíticos, y estos presentan fugas que afectan su confiabilidad, es que tenemos que recordar en el momento de hacer nuestros diseños que pueden ser posibles errores de hasta un 20% en los tiempos determinados por R1 y C1.
Es importante aclarar que una vez disparado el monoestable, hasta que no transcurra el tiempo T (o se resetee el temporizador) cualquier actividad en el TRIGGER es ignorada, por lo que un disparo efectuado durante el estado alto de la salida será ignorado.
En algunos casos puede ser deseable que el circuito efectúe un reset automáticamente al ser conectado a la alimentación, o bien que se auto dispare al encender el dispositivo. En estos casos, se puede utilizar un circuito como el que vemos en la figura 3, y que conectaremos al pin RESET o TRIGGER según corresponda.
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Otra configuración habitual para el NE555 es la de biestable. En ella, ambos estados, alto y bajo, son estables, y la salida permanece en ellos hasta que se modifican mediante los pines TRIGGER o RESET.
En este caso, al no haber tiempos implicados en ninguno de los dos estados, no hay formulas para aplicar.
Simplemente, al aplicar 0V al pin TRIGGER, la salida pasara a estado alto, y permanecerá en el hasta que se desconecte la alimentación o se ponga a 0V el terminal RESET, en cuyo caso la salida se mantendrá en estado bajo hasta una nueva conexión del TRIGGER a 0V.
El esquema de esta configuración se puede ver en la figura 1.
Figura 1
Aplicación
