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Temporizador 555 y sus aplicaciones

El temporizador 555 es un CI lineal, que funciona como un multivibrador monoestable, un multivibrador astable, un disparador Schmitt, un generador de funciones con formas de onda de salida (como ondas cuadradas), pulsos de retardo de tiempo y circuitos de modulación de ancho de pulso (PWM) y modulación de posición de pulso (PPM) tienen varias aplicaciones de control electrónico. Cada año, varios fabricantes producen millones de unidades de CI 555 para satisfacer las aplicaciones industriales y comerciales.

El CI 555 fue diseñado por Hans R. Camenzind en el año 1971 mientras trabajaba para SigneticsCorporation. A principios de la década de 1970, Signetics Corporation produjo el temporizador 555 con los nombres comerciales de temporizador SE555 y temporizador NE555 para aplicaciones militares y comerciales, respectivamente.

El temporizador 555 es un circuito de temporización de precisión que puede producir pulsos de retardos de tiempo precisos y altamente estables desde microsegundos hasta horas. Se utiliza principalmente en circuitos prácticos como flip-flop en formas monoestable, biestable y astable. Por sus aplicaciones, se conoce como la máquina del tiempo IC.

El IC 555 se utiliza principalmente para funciones de temporizador en circuitos electrónicos comerciales. En las aplicaciones de temporizador, la duración o longitud de los pulsos de salida se determina cargando y descargando un condensador a través de resistencias conectadas externamente a un temporizador 555. El ciclo de trabajo del pulso de salida es ajustable mediante los componentes del circuito de temporización R y C. Los temporizadores 555 para operar con tensiones de alimentación que van desde +5 V a +18 V. Son compatibles con los circuitos lógicos TTL (Transistor-Transistor Logic) y CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Paquetes del temporizador 555

Los circuitos integrados 555 están disponibles en un paquete estándar de doble línea (DIP), mini DIP de 8 pines o DIP de 14 pines. Actualmente, los paquetes DIP 555 y 556 son los más populares. Los CIs de temporizadores SE555 y NE555 están disponibles tanto en paquete de lata metálica conocido como paquete T como en paquete de plástico epoxi conocido como paquete V. El tipo de embalaje y la aplicación se indican en el uso militar o comercial por sus nombres comerciales como NE555V, NE555T, SE555V, y SE555T.

Significado de las conexiones de los pines del IC 555

• Tierra: El pin (1) se conecta al terminal común o negativo de una fuente de alimentación. En el terminal de tierra, el nivel de tensión estará a potencial cero. Las tensiones se medirán con referencia a este terminal.
• VCC: La tensión de alimentación (VCC) del 555 IC se conecta externamente al pin (8) del IC. Va de 5 V a 15 V (4,5 V a 16 V), y para algunos paquetes de diseño militar, se extiende hasta 18 V.
• Salida: La salida primaria del temporizador 555 IC puede ser de alto nivel o de bajo nivel. La salida del CI está disponible en el pin (3).

1. Nivel alto (estado): Cuando la tensión de alimentación VCC = 5 voltios y 15 voltios, respectivamente, el estado alto será de 3,3 V y 13,3 V. Significa que la tensión de salida será inferior a 1,7 voltios por debajo de la tensión de alimentación VCC. Los niveles de saturación de salida dependen de las magnitudes de VCC.
2. Nivel bajo (estado): Cuando la tensión de alimentación VCC = 5 V, el estado bajo será de 0,25 V a 5 mA y se hundiría hasta 200 mA. Cuando VCC = 15 V, la tensión baja de salida será del orden de 2 V.
3. Los tiempos de subida y bajada son tan rápidos como 100 ns.

• Disparo: La tensión de entrada del trigger se conecta al comparador inferior (o trigger). Se conecta al pin (2) del IC 555. Controla los estados de salida del flip-flop R-S. Cuando la entrada de disparo cae por debajo de \ izquierda ( \frac{1}{3}V_{cc} \ derecha ), la tensión de salida sube y el intervalo en el pulso de salida comienza. El disparo puede realizarse a partir de una forma de onda ROC (tasa de cambio) lenta o incluso a partir de pulsos. La tensión de disparo se encuentra entre +VCC y el terminal de tierra. El requerimiento de corriente es típicamente de 500 nA.
• Tensión de control: Un pin de tensión de control (555 IC Número 5) se conecta al punto de referencia en el lado de entrada del comparador superior (o de disparo). Se conecta a un punto en el que están disponibles 2/3 de VCC en el circuito divisor de tensión formado por tres resistencias de 5 kΩ cada una. También tiene acceso indirecto a la tensión de referencia del comparador inferior (o de disparo). El control de tensión va desde 1 V por debajo de VCC hasta 2 V por encima de la tensión de tierra. Señal externa al pin de control de voltaje, los tiempos de salida del IC pueden ser alterados en la operación monoestable. La tensión de control puede variar entre el 45% y el 90% de VCC. En modo astable, la aplicación de una tensión de control externa hará que funcione como modulador de frecuencia (FM). Si no se utiliza este pin, se conecta un condensador de unos 10 nF desde este pin a tierra para reducir cualquier ruido parásito y falsos disparos.
• Reset: Este pin (4) se utiliza para poner la salida en estado bajo reseteando (desactivando) el circuito del flip-flop, independientemente de los estados de cualquier otra entrada. Se necesita una tensión de impulso de restablecimiento superior a 0,5 V con una capacidad de corriente superior a 0,1 mA para obtener el restablecimiento del latch (salida del flip-flop). El ancho del pulso debe ser típicamente más de 0,5 μs.
• Umbral: La tensión de umbral es una de las entradas del comparador superior (umbral). Se aplica en el pin (6). Cuando este voltaje está por debajo o por encima de VCC, reiniciará el flip-flop y pondrá la salida en estado bajo.

Diagrama de bloques del temporizador 555 IC

Los bloques internos del 555 IC son los siguientes:

1. Dos comparadores (comparador de disparo y comparador de umbral)
2. R-S flip-flop
3. Tres resistencias de 5 kΩ
4. Transistor de reposición
5. Transistor de descarga
6. Amplificador de potencia
7. Puerta O

Aplicaciones del temporizador 555 IC

1. Multivibrador monoestable: Funciona como un generador de pulsos de un solo disparo.
2. Multivibrador astable: Funciona como un generador de impulsos de funcionamiento libre (oscilador).
3. Multivibrador biestable: Funciona como un flip-flop (Schmitt trigger).

Otras aplicaciones del temporizador 555 IC se encuentran en:

1. Convertidores CC-CC y sondas lógicas digitales
2. Generadores de formas de onda (rampa y generador de ondas cuadradas)
3. Convierte una tensión analógica en una longitud de pulso en la conversión analógica a digital
4. Medidores de frecuencia analógica y tacómetros
5. Señales de reloj precisas
6. De-interruptores de rebote
7. Circuitos PWM (Pulse Width Modulation) y PPM (Pulse Position Modulation)
8. Circuitos de control de señales luminosas de tráfico
9. Dispositivos de medición y control de la temperatura

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