INFORME DE ELECTRÓNICA DIGITALLaboratorio N° 3

TEMA : CI 555 Configuración Astable.

PROFESORA : Bernardita Quezada.

INTEGRANTES : Jaime Olate F.

: Rodrigo Leal.

: Francisco Aspeé G.

FECHA : 09/ Septiembre/2010

Resumen

El presente informe trata de la experiencia y resultados obtenidos en el trabajo practico de laboratorio de electrónica Digital, en el cual analizamos el circuito integrado 555 el fenómeno eléctrico que produce en conjunto a otros componentes montados sobre una protoboard. Además con la posterior investigación descubrimos sus principales características y aplicaciones.En este trabajo estudiaremos por completo el circuito integrado 555, uno de los CI más famosos y ocupados en la electrónica. Este sistema es ocupado comúnmente en dispositivos electrónicos, computadoras y complejos sistemas de control industrial, por lo tanto será de gran importancia para nuestra carrera de control e instrumentación industrial.

Introducción

En este laboratorio de electrónica digital conoceremos y trabajaremos con el circuito integrado 555, aprenderemos cual es su función principal, sus aplicaciones y el campo ocupacional en la electrónica. También utilizaremos algunos componentes que son necesarios para hacer funcionar este integrado.La finalidad de este laboratorio tiene por objetivo conocer los pines de conexión del CI 555, montarlo sobre una protoboard y junto con otros componentes realizar un circuito, en el cual, podemos observar su funcionamiento.Esta actividad fue realizada en grupos de 3 personas, con la finalidad de complementar los conocimientos e intercambiar experiencias y habilidades con respecto al uso y conexión de los elementos a utilizar.

Objetivos

Identificar los pines de conexión de un CI 555. Leer y entender el diagrama esquemático para montar un

circuito en la protoboard. Realizar el adecuado montaje sobre una protoboard Visualizar el efecto de pulsos emitidos por el CI 555. Aprender el funcionamiento del Relé. Realizar cálculos teóricos para la frecuencia y el periodo. Comprender efecto de R2 (potenciómetro) sobre la frecuencia

del periodo emitido por el CI 555.

Equipo y materiales

- Fuente de poder- Multitester- Protoboard- 1 Relé COIL 12 VDC (Tahv jqc-3f)- 1 CI 555- 1 condensador electrolítico 10µf 50V- 1 LED rojo- 1 potenciómetro R2 500KΩ- 2 Resistencias: - R1 10KΩ

- R3 220Ω

Descripción del desarrollo

Para el adecuado desarrollo del trabajo práctico lo primero que realizamos fue la verificación y la comprobación de los elementos a utilizar, como primera medida con el código de colores y el multitester comprobamos los valores de las resistencias y potenciómetro.

R1= 10 KΩR2= Potenciómetro de 500 KΩR3= 220 Ω

Para el caso nos dimos cuenta que el potenciómetro estaba dañado, ya que al realizar la medición de resistencia no entrego un valor fijo en ningún momento en ambos terminales de conexión de menos a más y de más a menos, por lo cual fue reemplazado en el pañol. Una vez confirmado el resto de componentes se procedió a leer la configuración del circuito esquemático para luego montar los componentes adecuadamente en la protoboard y así obtener un circuito básico de configuración astable para el CI 555 tal como lo representa la figura N°1

(Figura N°1)

La figura Nº1 representa los pins de conexión del CI 555 con los demás componentes electrónicos donde se puede destacar que el pin N°8 está conectado al +VCC y el pin N°1 se conecta tierra, el Pin N°3 entrega la señal de tipo cuadrática cuya frecuencia es regulada por el potenciómetro R2 de 500 KΩ.

La figura N°2 muestra el tipo de señal entregada por el CI 555.

(Figura Nº2)

Donde: TA= Tiempo estado alto; TB= tiempo estado bajo.

Una vez obtenido buenos resultados de esta parte de la experiencia se pudo ver de forma muy clara que la frecuencia de destello del LED dependía de la resistencia entregada por R2 (potenciómetro), es decir cada vez que la señal se encuentra en estado alto (+5V) el LED enciende, pero como contra parte cada vez que el estado de la señal esta bajo (0V) este se apaga, con esta experiencia se puede comprender fácilmente que el CI 555 configurado de forma astable en su salida entrega una señal o tren de pulsos de forma cuadrática que depende de la resistencia otorgada por el potenciómetro, es decir a menor resistencia mayor frecuencia.

Conexión del Relé.

Luego se procedió a conectar en paralelo el relé con el diodo LED indicador manteniendo la configuración del circuito montado en la protoboard, solo teniendo en cuenta de aumentar el voltaje de alimentación de la fuente para alcanzar a excitar la bobina del relé, para el caso del trabajo practico se utilizó 9 Vcc, pero el relé utilizado en esta experiencia se puede energizar hasta con 12 Vcc.El montado del relé es con la finalidad de poder visualizar ambos estados de la señal de salida del CI 555, es decir una vez montado el relé sobre la protoboard se procedió a energizar este con 220V en el terminal común para mostrar un efecto flip flof con dos ampolletas comunes, de esta forma se visualiza ambos estados de la señal (0-1) que excita la bobina del relé.

Figura Nº 3 muestra el accionamiento de la bobina sobre el conmutador del relé, y este sobre el circuito de potencia.

(Figura Nº3)

Imagen representa la forma de suministrar al relé desde el circuito de control y su alimentación independiente para el circuito de salida, teniendo especial cuidado con el conexionado de la parte de fuerza, que para este taller practico se utilizó la red de energía domiciliaria

Información general del CI 555

Este CI 555 fue lanzado al mercado aproximadamente en el año 1972 por Signetics con el propósito de satisfacer la necesidad de un circuito generador de pulsos universal que se adaptara a diversas condiciones de trabajo.Desde su creación hasta la actualidad grandes empresas de electrónica fueron diseñando su propio circuito integrado (555) podemos destacar la gran variedad de aplicaciones y funciones que se han logrado con este dispositivo.Las dos formas más comunes de presentación son el encapsulado de doble fila o DIP (Dual- in line package) y el metálico, siendo la presentación DIP de 8 pines la más común. El encapsulado metálico se utiliza principalmente en aplicaciones militares e industriales. También está disponible en encapsulado de montaje superficial, con la referencia LM555 CM de national.

El CI consta internamente de 23 transistores, 2 diodos y 12 resistencias. Opera con tensiones de alimentación desde 4.5 V hasta 18 V y puede manejar corrientes de salida hasta de 200 mA, una capacidad suficiente para impulsar directamente entradas TTL, LED, zumbadores, bobinas de relé, parlantes piezoeléctricos y otros componentes.

Funciones del CI 555

El CI 555 tiene diversas aplicaciones, tales como:

Control de sistemas secuenciales. Divisor de frecuencias. Modulación por ancho de pulso. Generación de tiempos de retraso. Generación de trenes de pulsos, etc.

Funcionamiento del CI 555

La tensión de funcionamiento del 555 puede variar entre 4.5V a 18V. (+Vcc) Interiormente el pin N° 8 va conectado un divisor de tensión mediante 3 resistencias.

El pin N° 6 es la entrada al comparador superior y cuando la tensión de referencia es mayor a dos tercios de +Vcc, entonces este comienza a funcionar llegando al flip flop y sacando un uno, donde llega a un transistor que en este momento actúa como un interruptor cerrado y también llega a la salida invirtiendo esta señal que entra y transformándola en 0.

El Pin N°5 es la entrada negativa del comparador superior.

El Pin N°2 es la entrada negativa del comparador inferior, cuando este tiene una tensión de referencia inferior a un tercio de +Vcc, entonces el comparador inferior empieza a funcionar, dando un impulso al flip flop entregando un 0, entonces llega al transistor que al no llegar tensión a la base de este, funciona como interruptor cerrado, y llegando a la salida que invirtiéndolo entrega un 1 es decir +Vcc.

El Pin 1 se conecta directamente a masa, el pin N°7 es el de descarga del condensador, el pin N° 3 es la salida de los pulsos, el pin N° 4 es el del reset, el pin N° 8 es +Vcc.

El CI 555 Asociado con unos pocos componentes externos (resistencias y condensadores, principalmente) se puede utilizar para generar trenes de pulsos, temporizar eventos y otras aplicaciones, tanto análogas como digitales.

En el modo astable, el circuito entrega un tren continuo de pulso y en el monoestable suministra un pulso de determinada duración. La frecuencia y el ancho del pulso se programan externamente mediante resistencias y condensadores adecuados.

Otro modo de operación importante es como modulador de ancho de pulsos. En este caso, el chip trabaja en el modo monoestable pero la duración del pulso se controla mediante un voltaje externo aplicado al pin Nº 5.

Función del CI 555 Astable.

El funcionamiento astable se caracteriza por tener en la salida (pin N°3) con una forma de onda cuadrada continua donde esta señal tiene un determinado tiempo en nivel alto (1) y un nivel bajo (0), para el caso la duración de estos tiempos dependen de los valores de R1, R2 y C1 según las siguientes formulas:

T= 0.693 (R1+2 R2) C1 [s]

f= 1 = [Hz] T Para el caso del trabajo práctico del laboratorio los cálculos teóricos obtenidos para (R2=0Ω, R2=250Ω, R2=500Ω) fueron los siguientes:

T= 0.693 x (10000 +2 x 0) x 10-6 = 0 [s]

f= 1 = 1 = 0 [Hz] T 0

T= 0.693 x (10000 +2 x 250) x 10-6 = 0.072 [s]

f= 1 = 1 = 13.88 [Hz] T 0.072

T= 0.693 x (10000 +2 x 500) x 10-6 = 0.076 [s]

f= 1 = 1 = 13.15 [Hz] T 0.076Donde:R2= 0 Ω C1= 10 µfR2= 500 Ω f = Frecuencia R2= 250 Ω T= Periodo

Función del CI 555 Monoestable.

Esquema de la aplicación del CI 555 monoestable o temporizador.

En este caso el circuito entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador.

El esquema de conexión es el que se muestra. La fórmula para calcular el tiempo de duración

Tiempo en el que la salida está en nivel alto es:

T = In (3) R C [s]

T ≈ 1.1 R C [s]

Nótese que es necesario que la señal de disparo, en el pin N°2 del 555, sea de nivel bajo y de muy corta duración para iniciar la señal de salida.

Utilidades

El circuito integrado 555 tiene un bajo costo y entrega grandes prestaciones por lo que sus aplicaciones son muchas pero de las principales destacamos que es un dispositivo altamente estable utilizado para la generación de señales de pulsos.

El 555 es un circuito integrado que incorpora dentro de sí dos comparadores de voltaje, un flip flop, una etapa de salida de corriente, divisor de voltaje resistor y un transistor de descarga. Dependiendo de cómo se interconecten estas funciones utilizando componentes externos es posible conseguir que dicho circuito realice un gran número de funciones tales como la del modo astable, el circuito entrega un tren continuo de pulso y en el monoestable suministra un pulso de determinada duración.

Otro modo de operación importante es como modulador de ancho de pulsos. En este caso, el chip trabaja en el modo monoestable pero la duración del pulso se controla mediante un voltaje externo aplicado al pin Nº5.

Discusión de los resultados y conclusión

Como conclusión podemos decir que El 555 es un integrado sumamente versátil, pudiendo ser configurado para trabajar en un rango muy amplio de frecuencias y configurado correctamente, puede trabajar con ciclos de trabajo de casi 0% al 100%, por ende este circuito integrado es uno de los más utilizados cuando de generación de señales de pulsos se trata.

Que el CI 555 configurado de forma astable en su salida entrega una señal o tren de pulsos de forma cuadrática que depende de la resistencia otorgada por el potenciómetro (R2), es decir a menor resistencia mayor frecuencia

Para aplicaciones que requieran de mayor precisión, una de las recomendaciones, es de utilizar condensadores de tantalio, para así evitar las corrientes de fuga características de los condensadores electrolíticos.

Bibliografía

Sistemas Digitales, Ronald Tocci, págs: 220-221.

Curso Práctico de Electrónica Digital, editorial CEKIT, págs: 202-205.

http://www.national.com - datasheet del 555

http://www.onsemi.com -datasheets de los otros integrados

http://www.webelectronica.com.ar/news30/masnotas/nota05.htm

Imágenes de los materiales e instrumentos utilizados

CI 555 Fuente de poder de corriente continúa.

Multitester digital. Protoboard.

Diodo Led (Rojo) Conectores

Relé