INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
ESIME ZACATENCO
CIRCUITO INTEGRADO 555
MONOESTABLE
ALUMNO : JESUS FERNANDO CRUZ MOYA
CARRERA: ING. COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
BOLETA :2025300313
TURNO VESPERTINO
GRUPO : 2CV1
DOCENTE: ALFREDO LOPEZ MONRROY
555 MONOESTABLE
Introducción
Debido a los diversos procesos de fabricación, la incertidumbre en las mediciones, o por la misma
naturaleza de los dispositivos, sus características fundamentales pueden variar dentro de un intervalo.
Por ejemplo, el valor nominal de los resistores, suelen especificarse como un intervalo, lo mismo los
capacitores. Por su parte, la ganancia en corriente en los transistores BJT, parámetro importante de
tales dispositivos, se especifica dentro de un rango, esto debido a la misma naturaleza del dispositivo.
Adicionalmente, suele haber variaciones también debidas a cambios en el entorno o funcionamiento
del dispositivo, por ejemplo, un resistor suele cambiar su valor si la temperatura se incrementa o
disminuye, de forma similar la capacitancia de un condensador puede variar de acuerdo con la
frecuencia de la diferencia de potencial alterna aplicada al dispositivo. Debido a esto es importante
considerar tales variaciones en el diseño electrónico, en ocasiones se puede diseñar para tres casos,
funcionamiento en condiciones ideales y funcionamiento para el peor/mejor caso.
Objetivo. Mostrar la aplicación de la incertidumbre en las magnitudes físicas en el diseño electrónico
Marco teórico
1. Especificaciones
2. Diseño
3. Simulación
4. Prototipo
5. Pruebas
6. Resultados y análisis
7. Conclusión
8. Bibliografía
El temporizador 555 es un circuito integrado de 8 terminales que se utiliza para la generación de
intervalos de tiempo. A pesar de que se utiliza principalmente como temporizador para activar o
desactivar algún circuito o componente electrónico, también lo podemos utilizar como generador de
pulsos, multivibrador, alarma, interruptor digital, trenes de pulsos con cualquier ciclo de trabajo,
monoestables, generadores de diente de sierra
entre otras aplicaciones más específicas. Para el
desarrollo de este informe se, realizaron diferentes montajes, partiendo de la aplicación del generador
de pulsos con el fin de determinar el comportamiento del temporizador 555.
Partes del 555
Estos temporizadores están constituidos por 8 terminales y cada uno representa una parte del
diagrama anterior.
GND (1) : Es la terminal número 1 y es en donde se coloca la tierra.
Disparo (2) : Esta terminal sirve para dar inicio al ciclo del temporizador.
Salida (3) : Aquí se conecta el componente o circuito que queremos activar.
Reinicio (4) : Sirve para reiniciar el circuito desde cero, si esta terminal no se utiliza es importante
conectarla a voltaje.
Control de voltaje(5): Sirve para modificar el Voltaje de referencia de los comparadores, es decir
si normalmente el temporizador dispara con 2.5 volts, pero modificamos el voltaje de referencia a 5
volts, el temporizador se iniciará cuando tenga una señal mayor a 5v. Esta terminal normalmente
se utiliza cuando queremos modificar el tipo de señal que arroja la salida. Si no se utiliza se coloca
un capacitor de 10nf para evitar interferencias.
Umbral(6) : Es a terminal que establece el tiempo de temporizado
Descarga(7): Sir ce para generar el tiempo de temporizado mientras la descarga el capacitor que se
conecta
normalmenteVoltaje
de
alimentación(8) : Se coloca
el
voltaje
con
el
funcionara el circuito
Figura 1 Diagrama de bloques del C.I 555
que
Configuración del 555
Mono estable
Es ideal para crear retardos de tiempo. En este
modo, un disparador externo hace que el
temporizador 555 genere un pulso de una
duración ajustable. Igualmente, el temporizador
funciona con un disparador, . El condensador
externo está inicialmente descargado por un
transistor interno del propio temporizador. Tras
la aplicación de un disparo negativo al pin 2,
pulso de menos de 1/3 VCC, el flip-flop interno,
se ajusta para que libere el cortocircuito a través
Figura 2 Diagrama C.I Monoestable
del condensador y acciona la salida a alto.
En este estado, el temporizador 555 genera un pulso alto, que comienza cuando el pin de disparo se
pone en bajo .
Entonces, el voltaje a través del condensador aumenta exponencialmente durante un periodo de
T=1,1xRAxC, al final del cual el voltaje es igual a 2/3 VCC. El comparador a continuación restablece el
flip-flop que, a su vez descarga el condensador y acciona la salida en su estado bajo.
Cuando el pin de disparo esta alto, hace que
el pin de descarga (pin 7) pase a drenar toda
la carga del condensador (C1 en la imagen
anterior). Esto hace que el voltaje en el
condensador (y el voltaje del pin 6) sean igual
a 0. Cuando el pin de disparo cambió bajo, el
pin de descarga ya no es capaz de drenar
corriente, esta carga tiende a acumularse en
el condensador de acuerdo con la ecuación: t
= 1,1*R*C.
Para obtener los resultados correctos, los
valores de los condensadores, en los
cálculos, se deben convertir, de modo que
1uF = 0.000,001 F = 1-6F.
Figura 3 Onda generada en la carga del capacitor
Una vez que el voltaje en el condensador (el voltaje de pin 6) es igual a 2/3 de la tensión de
alimentación (de nuevo, como se explica en el paso anterior, esto es suficiente para cambiar la salida
del comparador conectado a la patilla 6), la salida del 555 es de nuevo llevado bajo. La salida
permanece baja hasta que el pin de disparo es pulsado a bajo de nuevo, reiniciando el proceso que
acabo de describir.
Durante el ciclo de temporización cuando la salida es alta, la posterior aplicación de un pulso de
disparo, tan largo como la entrada de disparo, no tendrá efecto en el circuito, éste devolverá alto, al
menos 10μs antes del final del intervalo de tiempo. Sin embargo, el circuito puede ponerse a cero
durante este tiempo, por la aplicación de un pulso negativo al terminal de reposición (pin 4). La salida,
permanecerá entonces en el estado bajo, hasta que se aplica un nuevo impulso de disparo.
La duración de este pulso de salida depende de los valores de R1 y C1 en la figura anterior. Un ejemplo
pondrá de relieve, el cálculo del tiempo de retardo del pulso en la salida del 555 en modo monoestable:
t = 1,1*R*C
tiempo en segundos
Si elegimos R = 10Kohms y C = 100uF,
tendremos
t = 1.1*10000*0.0001
t = 1.1 seg.
Esto significa que, con una resistencia de 10Kohm
y un condensador de 100uF, un pulso bajo en el
pin de activación (pin 2) del 555, es decir, tirando
a masa un instante el pin 2, hará que un LED
conectado a una resistencia de 270 Ohms a la
salida, se encienda durante 1’1 segundos.
Nota: Durante parte de la operación del 555, el pin 7,
Figura 4 Gráfica del tiempo de encendido del led
internamente se conecta a masa 0V, a través de un transistor. Si la resistencia asociada en el circuito es muy
baja (potenciómetro se gira), una elevada corriente fluirá a través del transistor y se puede dañar.
Desarrollo
Especificaciones de diseño
Se requiere un circuito electrónico para el encendido de una lámpara de tecnología LED durante 1.1 ±
0.3 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 para iluminar una cierta área.
Procedimiento
1) Diseño
Un paso en el desarrollo de un prototipo electrónico es la consulta de las hojas de datos de los
componentes que se usaran. Para la elección de componentes se debe comprender la aplicación, y
considerar costos, disponibilidad de componentes, legislaciones locales, etc. Una vez seleccionados
los componentes se deben consultar y comprender las hojas de datos de cada elemento, tal
información será la base del diseño posterior. La aplicación de encender un LED por un tiempo
determinado se puede lograr con diversos componentes, desde algunos transistores y resistores hasta
un dispositivo electrónico programable tal como un microcontrolador. En este caso se eligió el CI 555
por su importancia incluso histórica para la electrónica como por su facilidad de uso.
El CI 555 tiene dos modos de funcionamiento denominados monoestable y astable
Debido a que el rango de valores de resistores es mayor que al
de capacitores se propone un valor de capacitancia a partir de
la gráfica 1 y se calcula la resistencia .
𝑅=
𝑡
1.00 𝑠
=
= 10 𝑀Ω
1. .1𝐶 1.1(0.1𝑥10−6 𝐹)
El valor nominal comercial más próximo de resistencia es de
10 𝑀Ω. Recalculando el tiempo:
𝑡 = 1.1𝑅𝐶 = 1.1(10𝑥106 Ω)(0.1𝑥10−6 𝐹) = 1.1 𝑠
Debido a la variación del valor real de los elementos (resistencia
Figura 5. Tiempo de encendido del CI 55 en
modo de funcionamiento mono estable
y capacitor) con respecto a su valor nominal el tiempo de encendido tendrá una variación la que se
puede estimar usando la teoría de errores, así
De acuerdo con las especificaciones del resistor (10% tolerancia en su valor)
Δ𝑅
∗ 100% = 10%
𝑅
Δ𝑅
10 %
=
= 0.1
𝑅
100 %
Lo mismo para el capacitor
Δ𝐶
= 0.1
𝐶
Por lo tanto:
Δ𝑡 = 𝑡 (
Δ𝑅 Δ𝐶
+ ) = (1.1 𝑠)(0.1 + 0.1) = (1.1 𝑠)(0.2) = 0.22 𝑠
𝑅
𝐶
Se espera que el tiempo de encendido real del circuito armado se encuentre en el intervalo =
[0.88, 1.32] 𝑠.
Si la aplicación permite tal variabilidad en el tiempo de encendido se puede proceder a la siguiente
fase (simulación) de lo contario se debe rediseñar para lograr las especificaciones dadas. En este caso
los resultados indican que el tiempo de encendido se encontrará dentro de los parámetros establecidos
con los elementos (resistor y capacitor) utilizados.
2) Simulación
Un paso importante en el desarrollo electrónico es la simulación del diseño realizado, para lo cual
existen una amplia variedad de opciones, en la figura 1 se muestra el diagrama esquemático de la
simulación en el software Multisim y en la figura 2 del software Tinkercad. Cada software ofrece
diferentes características y debe ser usado en función de la finalidad del diseño, para introducirse en
la electrónica un software como Tinkercad que se basa en la filosofía, “lo que ves es lo que obtienes”
(del inglés What You See is What You Get) es una buena opción precisamente a que prescinde de los
símbolos de los componentes y usa en su lugar los componentes como lucen en la realidad, además
de que es totalmente gratuito, una desventaja es que solo contiene un número muy limitado de
componentes y herramientas de simulación. Por otra parte, un software como Multisim se encuentra
entre un punto medio entre un software profesional y un introductorio, ofrece de acuerdo con la versión
(básica, intermedia, profesional) una amplia variedad de componentes para simular y herramientas.
Figura 6. Circuito esquemático (Multisim)
.
Figura 7.Circuito simulado (TinkerCad)
Figura 8.Resultados de simulador
3) Armado
De la herramienta de simulación se puede obtener directamente la lista de componentes
Tabla 1. Materiales y herramientas para el armado del circuito temporizador
Cantidad
Material
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Resistor 10 𝑀Ω ± 10%, 1/4 W
Capacitor cerámico 0.1 𝜇𝐹 ± 20%, 50 𝑉
Capacitor cerámico 0.01 𝜇𝐹 ± 20%, 50𝑉
Resistor 420 Ω ± 10%, 1/4 𝑊
LED Opaco Verde 5 mm
NE555
Rollo cable rojo, negro y verde
Tablilla de prototipos (8.5x5.5 cm)
Batería 9 V
Conector para batería 9 V
Pinzas corte
Pinzas punta
Resultados y análisis
Figura 9 . Circuito armado en protoboard
Figura 10. Voltaje de salida de 555
Una vez armado el circuito , hay que tener en cuenta que tiene que ser precisos , y realizar las
conexiones correctamente, un problema que tuve fue que el push botón no se lograba conectar
correctamente , hacia falso contacto y por ende el circuito no funcionaba correctamente , una vez
corregido esto , el circuito funciono correctamente, claro con su incertidumbre del tiempo por los
componentes, ya que aunque en teoría el led debía permanecer encendido por 1.1 segundos , en mi
caso se encendía 0.9 segundos .También el voltaje de salida del led era de 4.7 , bastante cercano a
los 5 v suministrada ,en este caso existe una variación..
Conclusión
Dado el armado y prueba del circuito con el 55 en modo monoestable, se comprobó que no solo es
necesario el diagrama y las pruebas en softwares para que el circuito funcione correctamente. También
que los valores teóricos pueden variar y tener cierta incertidumbre, que los resultados reales pueden
acercar mucho a los teóricos , esto gracias a ala calidad de los componentes , en conclusión, la práctica
fue un total existo ya que los resultados dados fueron los esperados y comprobados .
Referencias
Diario Electrónico Hoy. (s.f.). El 555: el circuito más versátil desde los 50.
https://www.diarioelectronicohoy.com/blog/el-555-el-circuito-mas-versatil-desde-los-50
Electrónica VM. (2011, abril). C.I. 555 [Archivo PDF].
https://electronicavm.wordpress.com/wp-content/uploads/2011/04/c-i-555.pdf
Escuela Técnica Otto Krause. (s.f.). Aplicaciones del temporizador 555 [Archivo PDF].
http://www.huergo.edu.ar/tcweb/pdf/APCap11.pdf
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