Reporte - Practica I (Circuito Integrado) Sistemas Digitales Equipo: 1 17/09/19 Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Reporte - Practica I (Circuito Integrado) 555 Contenido 1. Objetivo ........................................................................................................................ 3 2. Resumen ............................................................................................................... 3 3. Introducción .................................................................................................... 4 4. Marco Teórico .............................................................................................................. 5 5. Material ................................................................................................................ 7 6. Resultados ....................................................................................................... 8 7. Aplicación de la practica (Proyecto) ........................................................................... 19 8. Conclusión ........................................................................................................... 20 9. Bibliografía ..................................................................................................... 21 2 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Circuito integrado 555 Objetivo Implementar las configuraciones monoastables, astable y biastable. Así como también observar el comportamiento del circuito en las tres configuraciones. Resumen Introducción El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una variedad de aplicaciones, cuya función principal es producir pulsos de temporización con precisión, entre sus funciones secundarias están la de oscilador, divisor de frecuencia, modulador o generador. Puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador y como un circuito integrado flip-flop. Este circuito integrado incorpora dentro de sí, dos comparadores de voltaje, un flip flop, una etapa de salida de corriente, un divisor de voltaje por resistor y un transistor de descarga. Dependiendo de cómo 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. • En modo monoestable produce retardos de tiempo muy precisos que van desde microsegundos a horas. • En modo astable produce señales rectangulares con ciclos de trabajo variable. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete. Introducido en 1971 por Signetics, el 555 es de uso generalizado debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Lo fabrican muchas empresas en bipolares y también en CMOS de baja potencia. 3 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Palabras clave • Flip-Flop: Nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados, que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas "registros", para el almacenamiento de datos numéricos binarios. • Transmisión síncrona: Este tipo de transmisión el envío de un grupo de caracteres en un flujo continuo de bits. Para lograr la sincronización de ambos dispositivos (receptor y transmisor) ambos dispositivos proveen una señal de reloj que se usa para establecer la velocidad de transmisión de datos y para habilitar los dispositivos conectados a los módems para identificar los caracteres apropiados mientras estos son transmitidos o recibidos. Antes de iniciar la comunicación ambos dispositivos deben de establecer una sincronización entre ellos. Para esto, antes de enviar los datos se envían un grupo de caracteres especiales de sincronía. Una vez que se logra la sincronía, se pueden empezar a transmitir datos. • Transmisión síncrona: Se transmite o se recibe un carácter, bit por bit añadiéndole bits de inicio, y bits que indican el término de un paquete de datos, para separar así los paquetes que se van enviando/recibiendo para sincronizar el receptor con el transmisor. El bit de inicio le indica al dispositivo receptor que sigue un carácter de datos; similarmente el bit de término indica que el carácter o paquete ha sido completado. • Monoastable: Circuito capaz de generar un pulso (+ ó -) durante cierto tiempo y volver a su modo inicial. • Astanble: Circuito sin ningún modo estable, es decir, varía entre dos modos "casi-estable". Un interruptor es un ejemplo de circuito astable. • Biestable: Circuito capaz de permanecer en un estado determinado un tiempo indefinido. • Temporizador: Dispositivo electrónico, con frecuencia programable, que mide el tiempo haciendo saltar una advertencia cuando acaba el tiempo programado. • Oscilador: Circuito que convierte la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica con el tiempo. • Divisor de frecuencia: Dispositivo que produce a su salida una frecuencia (nº de repeticiones/tiempo) menor que la de entrada. 4 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Marco Teórico El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador. Inventado por la marca Signetics (ahora Philips) e introducido en el mercado en el año 1972. Terminales del Temporizador 555 • GND (normalmente la 1): Polo negativo de la alimentación, generalmente tierra. • Disparo (normalmente la 2): Donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoastable. • Salida (normalmente la 3): Aquí se ve el resultado de la operación del temporizador esté en monoastable, astable u otro. • Reset (normalmente la 4): Si esta patilla no se utiliza, hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee. • Control de voltaje (normalmente la 5): 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 del 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. • Umbral (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): Descargar el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. • Vcc ó V+ (normalmente la 8): Es la alimentación. Equipo: 1 5 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Circuito astable: Si se usa en este modo el circuito su principal característica es una forma de onda rectangular a la salida, en la cual el ancho de la onda puede ser manejado con los valores de ciertos elementos en el diseño. Circuito monoestable: En este caso el timmer 555 funcionará como un circuito de un tiro. Dentro del 555 hay un transistor que mantiene a C1 descargado inicialmente. Cuando un pulso negativo de disparo se aplica a terminal 2, el flip-flop interno se setea, lo que quita el corto de C1 y esto causa una salida alta (un high) en el terminal 3 (el terminal de salida). 6 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Material Para la siguiente práctica se requirieron los siguientes materiales: *Circuito Monoastable Nombre Resistencia de 1 kΩ Resistencia de 10 kΩ Capacitor eléctrico de 1 µF Capacitor cerámico de 10 mF Capacitor cerámico de 0.01 µF Push Boton Multímetro Protoboard Cantidad 1 1 1 1 1 2 1 1 *Circuito Astable Nombre Resistencia de 1 kΩ Resistencia de 100 Ω Capacitor eléctrico de 1 µF Capacitor cerámico de 10 mF Capacitor cerámico de 0.01 µF Multímetro Protoboard Cantidad 1 1 1 1 1 1 1 *Circuito Biastable Nombre Resistencia de 1 k Resistencia de 150 k Capacitor eléctrico de 10 µF Transistor NPN tipo BD135 Multímetro Protoboard Cantidad 2 1 1 1 1 1 7 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Resultados Parte 1 (Configuración Astable): Arma el siguiente circuito de la configuración astable y saca los cálculos correspondientes Discusión de resultados: 1. ¿Qué se observa? Podemos ver que una vez armado el circuito produce en su pin de salida OUTPUT (3) 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. Suponemos que su nombre se deriva de ahí “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. 2. ¿A qué se debe los tiempos de la señal? Los valores de Ra, Rb y C1 son los responsables de determinar el timming de la señal. 8 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Datos obtenidos: a) De acuerdo con la siguiente fórmula para calcular el tiempo (Periodo) con su respectivo porcentaje de error, obtuvimos los siguientes datos: Tiempo = 0.7 * (Ra + 2*Rb) * C1 Porcentaje de error = Tcalculado – Tmedido / Tcalculado Tiempo “Perido” (t) = Segundos. Frecuencia (f) = Hertz. Resistencias = Ohms. Capacitor (F)= faradios. b) De acuerdo con la siguiente fórmula para calcular el ciclo de trabajo con su respectivo porcentaje de error, obtuvimos los siguientes datos: Ancho de pulso = 0.693(Ra + Rb) * C1 Ciclo de trabajo (D) = Ancho de pulso / Periodo Porcentaje de error = Dcalculado – Dmedido / Dcalculado Tiempo “Perido” (t) = Segundos. Frecuencia (f) = Hertz. Resistencias = Ohms. Capacitor (F)= faradios. c) De acuerdo con la siguiente fórmula para calcular la frecuencia con su respectivo porcentaje de error, obtuvimos los siguientes datos: Frecuencia = 1.44 / (Ra + Rb) * C1 Porcentaje de error = fcalculado – fmedido / fcalculado Tiempo “Perido” (t) = Segundos. Frecuencia (f) = Hertz. Resistencias = Ohms. Capacitor (F)= faradios. 9 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Parte 2 (Configuración Monoastable): Arma el siguiente circuito de la configuración monastable y saca los cálculos correspondientes Discusión de resultados: 1. ¿Qué se observa? Podemos ver que una vez armado el circuito permanecer estable en un solo estado: el estado bajo. 2. ¿Se puede pasar a un nivel alto? En el momento en que reciba una señal en su pin TRIGGER (pin 2), la salida pasara a nivel alto durante un tiempo T. Eso también es dependiendo los valores de R1 y C1 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. 10 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 3. ¿Qué debemos utilizar para tener periodos largos altos? Se deben utilizar capacitares electrolíticos para almacenar energía. Observaciones: 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. Datos obtenidos: a) De acuerdo con la siguiente fórmula para calcular el tiempo (Periodo) con su respectivo porcentaje de error, obtuvimos los siguientes datos: Tiempo = 1.1 * (R1) * C1 Porcentaje de error = Tcalculado – Tmedido / Tcalculado Tiempo “Perido” (t) = Segundos. Frecuencia (f) = Hertz. Resistencias = Ohms. Capacitor (F)= faradios. Notas: Pasamos la residencia de Kilo ohmios a ohmios= 470 x 1000 = 470.000Ω Ahora pasamos los 10 microfaradios a faradios = 10 x 10-6 = 0,00001faradios T = 1,1 x 470.000Ω x 0,00001 = 5,17 segundos. Parte 3 (Configuración Biastable): Arma el siguiente circuito de la configuración Binastable y saca los cálculos correspondientes 11 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Discusión de resultados: 1. ¿Qué se observa? Ambos estados, alto y bajo, son estables, y la salida permanece en ellos hasta que se modifican mediante los pines TRIGGER o RESET. Las resistencias R1, R2 y el condensador C1, forman la típica red de temporización, en la configuración astable, con la diferencia de que las entradas de disparo (patillas 2 y 6) se utilizan como entradas y no están conectadas a esta red, evitando así la oscilación del circuito. Como siempre la patilla 4 (Reset) se sitúa a la tensión de alimentación que en nuestro caso será de 6v.Las patillas 8 y 1 son las de alimentación del NE555 (Vcc y masa respectivamente). La señal de salida será de nivel alto (6v), o bajo(0v) dependiendo del estado de la báscula. La patilla 5 (control) no se utiliza y queda al aire. La resistencia R3 junto al transistor Q1, se encargan de amplificar la corriente de salida del integrado para poder alimentar cargas de corriente continua de hasta1A. El pulsador de encendido y apagado debe ser del tipo normalmente abierto, y como se aprecia en el circuito debe unir al pulsarse, la patilla positiva de C1, con la unión de las patas 6 y 2 del NE555. Debido a la alta impedancia de estas entradas y si lo desean pueden omitir este pulsador, y dejar simplemente los contactos al aire. Bastará con tocar con el dedo para que el circuito conmute de encendido/apagado. 12 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García Reporte - Practica I (Circuito Integrado): 555 Aplicación de la práctica (Proyecto) Conclusión Parte 1 Parte 2 Parte 3 Conclusión general Bibliografía: • https://www.mecatronicalatam.com/diodo • http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/diodo.pdf • http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_resistencia/ke_resistencia_1.htm • http://panamahitek.com/que-es-y-como-funciona-un-potenciometro/ • https://www.areatecnologia.com/electronica/potenciometro.html • https://www.mecatronicalatam.com/condensador • http://www.ing.unp.edu.ar/electronica/asignaturas/ee016/tutoriales/capacitores/cap acitores.htm 13 Equipo: 1 Catedrático: José Julián Juan Oidor García
