TEMPORIZADORES

CAPITULO XIV

TEMPORIZADORES INTRODUCCION. El circuito temporizador integrado más popular es el 555, introducido primero por los Signetics Corporation. El 555 es confiable, fácil de usar en una gran variedad de aplicaciones, y bajo costo. El 555 también puede operar con suministros de voltaje de +5 a +18 V, por tanto es compatible tanto con los circuitos TTL, CMOS y amplificadores operacionales. El temporizador 555 puede considerarse como un conjunto funcional que tiene dos comparadores, dos transistores, tres resistores iguales, un flip-flop y una etapa de salida.

+ Vcc 8

5K Comparador 1 6

+

Umbral

5 Voltaje de control

5K Comparador 2

+

Biestables 2 Disparo

5K 7 Descarga 3 Etapa de salida

Vref

Tierra

1

Salida 4 Reset

Fig. 14.1 Un temporizador en circuito integrado 555. 124

Además del temporizador 555, también está disponible el temporizador de conteo Exar XR-2240. Este contiene un temporizador 555 más un contador binario programable en un encapsulado único de 16 pines. Un solo 555 tiene un rango máximo de tiempo contado de aproximadamente 15 minutos. Los temporizadores de conteo tienen un rango máximo de tiempo contado de días. El rango de tiempo contado de ambos puede extenderse a meses o incluso hasta años conectándolos en cascada. Ahora también contamos con el 555 CMOS, que esta construido con la tecnología CMOS, el nuevo componente puede sustituir favorablemente el tradicional 555 ya que tiene la misma disposición de pines.

MODOS DE OPERACIÓN DEL TEMPORIZADOR 555. El temporizador 555 tiene dos modos de operación, ya sea como un multivibrador astable (de oscilación libre o carrera libre) o como un multivibrador monoestable (un disparo). Operación en oscilación libre. El voltaje de salida cambia de un estado alto a uno bajo y reinicia el ciclo. El tiempo de la salida es ya sea alto o bajo, según se determine por un circuito resistor-capacitor conectado en forma externa al temporizador. El valor del alto voltaje de salida es ligeramente menor que Vcc. El valor de salida en estado bajo es aproximadamente de 0.1 V.

Salida alta Vo Salida baja 555 modo de carrera libre

Vcc Vo t Forma de onda de lasalida

Fig. 14.2 Operación como multivibrador astable u oscilación libre.

Operación como multivibrador de un disparo. Cuando el temporizador se opera de esta forma el voltaje de salida es bajo hasta que se aplica al temporizador un pulso de disparo que va a negativo; entonces la salida cambia a voltaje alto. El tiempo de la salida a alto voltaje se determina por un resistor y un capacitor conectados externamente al temporizador. Al final del intervalo de tiempo, la salida regresa al estado bajo.

125

Vo Ei

Pulso de disparo que va a negativo

555 modo de carrera libre

Ei

El tiempo de salida alta se determina por el circuito, no es pulso de entrada

Vcc Vo A 0 Forma de onda de lasalida

t

Fig. 14.3 Operación como multivibrador de un disparo.

Terminales del 555. Encapsulado y terminales de alimentación de potencia. El temporizador 555 está disponible en dos estilos de encapsulado, TO-99 y DIP. La terminal 1 es el común o tierra (GND), y la terminal 8 es la de alimentación de voltaje positivo (+Vcc). Vcc puede ser cualquier voltaje entre + 5 V. Y + 18 V. Por tanto, el 555 puede recibir potencia de alimentación lógica digital existentes, alimentación de circuitos integrados lineales y baterías de automóvil o pilas.

Tierra

1

8

Vcc

Disparo

2

7

Descarga

Salida

3

6

Umbral

Reset

4

5

Voltaje decontrol

Fig. 14.4 Encapsulado DIP 555. Terminales de salida. La terminal de salida, terminal 3, puede ser ya sea la fuente o el drenador de corriente. Una carga flotante de alimentación está activada cuando el nivel de salida es baja y desactivada cuando el nivel de salida es alta. Una carga a tierra está puesta cuando la salida es alta, y desactivada cuando el nivel de salida es baja. En operación normal, ya sea una carga de alimentación o una carga puesta a tierra, está conectada a la terminal 3. La mayoría de las aplicaciones no requieren ambos tipos de cargas al mismo tiempo. El máximo drenaje o fuente de corriente es técnicamente 200 mA, pero en forma más apegada a la realidad es de 40 mA. En alto voltaje de salida es cerca de 0.5 V debajo de Vcc, y el voltaje bajo de salida está cercano a 0.1 V con respecto a tierra, para cargas de corriente debajo de 25 mA.

126

Terminal de restablecimiento. La terminal de restablecimiento, terminal 4, permite deshabilitar el 555 y controla a la señal de comando en la entrada del disparo. Cuando no se usa, la terminal de restablecimiento debe interconectarse a + Vcc. Si la terminal de restablecimiento se pone a tierra o si su potencial se reduce debajo de 0.4 V, tanto la terminal 3 y la terminal de salida como la terminal 7 de descarga, están aproximadamente a potencial de tierra. En otras palabras, la salida se mantiene baja. Si la salida estuviera en nivel alto, una tierra en la terminal de restablecimiento inmediatamente forza la salida a nivel bajo. Terminal de descarga. La terminal de descarga, terminal 7, se usa para descargar un capacitor externo temporizador durante el tiempo que la salida está baja. Cuando la salida está alta, el pin 7 actúa como un circuito abierto y permite que el capacitor se cargue a un valor determinado por un resistor externo o resistores y capacitor.

Terminal del voltaje de control. Por lo común se conecta un capacitor de 0.01 uF de la terminal del voltaje de control, terminal 5, a tierra. El capacitor deriva los voltajes de ruido y/o modulación del suministro de potencia para minimizar su efecto en el voltaje de umbral. La terminal del voltaje de control también puede utilizarse para cambiar los niveles del voltaje de umbral y de disparo. Por ejemplo, la conexión de un resistor de 5 KΩ entre las terminales 5 y 8 cambia el voltaje de umbral a 0.8 Vcc y el voltaje de disparo a 0.4 Vcc. Terminales de disparo y de umbral. El 555 tiene dos estados posibles de operación y de memoria. Están determinados tanto por la entrada de disparo, terminal 2, como por la entrada de umbral, terminal 6. La entrada de disparo se compara por esta función (comparador 1), con un voltaje de umbral más bajo VLT que es igual a Vcc/3. La entrada de umbral se analiza mediante el comparador 1 con un voltaje de umbral alto VUT que es igual a 2 Vcc/3. Cada salida tiene dos niveles posibles de voltaje, ya sea arriba o debajo de su referencia. Por tanto, con dos entradas hay cuatro combinaciones posibles que causarán cuatro estados de operación posibles.

127

Configuraciones Básicas del 555 1.- Como multivibrador astable o de carrera libre. +Vcc

Ra 8

4

7 Salida 3

Rb 6 2

5

1

+ 0.01uF

Fig. 14.5 Configuración como astable o de carrera libre. Su frecuencia esta dada por la siguiente formula:

2.- Como multivibrador monoestable o de un solo disparo. +Vcc

Di Pulso de entrada negativo

Ri 8

Ci

4

2 7 Rb 6 6 1

5

3

0.01uF

C

+

Salida

Fig. 14.6 Configuración como monoestable. 128

La duración del tiempo que se mantiene es estado alto esta dado por: TALTA = 1.1 RA C

129