GUIA de APRENDIZAJE Multivibrador Monoestable Con CI 555

Regional Distrito Capital Sistema de Gestión de la Calidad

GUIA APRENDIZAJE Detectar el problema que origina la falla en el equipo de video digital, siguiendo el procedimiento técnico establecido por el fabricante y la empresa (28010204403).

Sistema de

Gestión de la Calidad

REGIONAL DISTRITO CAPITAL COORDINACIÓN FORMACIÓN PROFESIONAL Y EMPLEO

GUIA DE APRENDIZAJE multivibrador monoestable

Fecha: 03-06-11 Versión: 1.1

Control del Documento

Nombre Cargo Dependencia Firma Fecha

Autores

Diego Cabrera Formador

Docentes

Septiembre 2012

Asesoría Pedagógica

Revisión

Aprobación

Sistema de





1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE

PROGRAMA DE FORMACION:

839305 Técnico en mantenimiento de equipo electrónico de Audio y Video

PROYECTO DE ASOCIADO:

Diseño de prototipos para visualización de caracteres basado en Led

MODALIDAD DE FORMACION:

Combinada

ACTIVIDAD DEL PROYECTO:

Elaboración de circuitos análogos, digitales, microcontrolados y de potencia para el proyecto

RESULTADOS DE APRENDIZAJE:

28010204403 Detectar el problema que origina la falla en el equipo de video digital, siguiendo el procedimiento técnico establecido por el fabricante y la empresa

TAREA DE APRENDIZAJE Y DURACION

Circuito multivibrador monoestable

2. CARACTERIZACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE

2.1 Introducción En los circuitos electrónicos asociados a los productos de entretenimiento, audio y video hay un integrado que se emplea en varias de sus etapas, como elemento complementario para realizar algunas tareas o como el multivibrador que apoya a otros circuitos. El circuito que comúnmente se denomina CI 555 es un elemento que además de ser utilizado ampliamente en los aparatos de audio, amplificadores, sección de servomecanismos, activando relevos, etc., su estudio también nos permite entender el funcionamiento de varios componentes que lo acompañan como son: las resistencias, condensadores, motores, transistores, relevos, circuito digitales y un sinnúmero de elementos electrónicos que hasta el momento hemos estado mirando como elementos aislados. Es por esto que lo invito a investigar sus aplicaciones más comunes y su comportamiento dentro de los circuitos y planos de los productos que nos ocupan.

2.2 Tarea de Aprendizaje

2.2.1 ACTIVIDAD 17 Con la intervención del instructor técnico realice el montaje del siguiente circuito sobre una tabla de pruebas y diseñe dos temporizadores que tengan 1 segundo y 30 segundos de ancho de pulso, presente el resultado del circuito a su instructor en el ambiente de aprendizaje y para su comprobación utilice el osciloscopio para medir las señales resultantes, mida la señal en el pin 3 y el pin 6. Compruebe si el circuito se comporta como un multivibrador monoestable. Utilice los siguientes elementos: - Un circuito integrado 555 - Un condensador de 0.01 µF y 1µF a 20 volt - Una resistencia de 10 KΩ a ¼ w - Una resistencia de 1MΩ a ¼ w - Un Led - Una resistencia de 390 Ω a ¼ w - Una fuente de 5 Volt - Un pulsador normalmente abierto (na)

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- Resistencia y condensador calculada para temporizador solicitado

Circuito multivibrador monoestable con CI555 Figura 1 Presente un informe escrito con las medidas obtenidas en el osciloscopio y los cálculos de los componentes para obtener los temporizadores propuestos.

2.3 Proceso de Aprendizaje

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Con la intervención del instructor técnico y con su participación leer el siguiente documento donde encontrará la descripción de funcionamiento del CI 555. Como ya lo hemos anunciado, uno de los circuitos integrados más populares en la electrónica de audio y video es el 555 empleado en varias etapas y que presente respuestas confiables y a bajos costos. El diagrama del 555 es el que se indica en la figura 2 siguiente:

Diagrama Circuito 555 Figura 2

La configuración interna de este circuito está compuesta de: - Dos divisores de tensión - Dos comparadores - Un flip flop o multivibrador biestable - Un buffer - Una etapa de salida Los divisores de tensión están configurados por las resistencias R de similar valor y están conectadas entre la fuente y tierra. Su función es suministrar dos voltajes de referencia a las entradas de los comparadores, estas son 1/3 de Vcc y 2/3 de Vcc. Las entradas de los comparadores A1 y A2 están tomando un voltaje de referencia, uno de ellos por medio de la entrada (+) no inversora con referencia 1/3 de Vcc y el otro por medio de la entrada (-) inversora con referencia 2/3 de Vcc. En la figura 1 se puede observar que el pin 2 está conectada a la entrada inversora del comparador a esta entrada se le llama disparo o trigger. El pin 6 del integrado está asociado a la entrada no inversora del otro comparador. Este terminal es llamado detector de umbral threshold. THD. Cada terminal de las compuertas está conectada al flip flop tipo Set Reset. Este FF conmuta en su salida con cada flanco ascendente que recibe en sus entradas. A la salida del FF se encuentra un amplificador tipo inversor conectada al pin 3 del integrado por eso su nombre de pin de salida OUTPUT.

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En la misma salida del FF está conectado un transistor, cuyo colector está conectado al pin 7 del circuito integrado, llamado terminal de descarga, discharge DIS. También se encuentra dentro del integrado otro transistor PNP, el emisor está conectado a Vcc y la base al pin 4 llamado terminal de reposición, RESET. El colector está conectado al FF a la salida inversora. En condiciones normales de funcionamiento el pin 4 está conectado a Vcc, si esto sucede la base y el emisor están cortocircuitados y por ende el transistor está apagado. El pin 5 del integrado es el terminal de control de voltaje CV y está internamente conectada a la unión del divisor de voltaje que forman las resistencias 2/3 Vcc. El pin para la fuente Vcc es pin 8 y para masa es pin 1 GND El CI 555 operando como multivibrador monoestable o circuito temporizador. El término monoestable, se emplea para todos aquellos multivibradores que presenten un solo estado o nivel de salida estable, que bien puede ser 1 ó 0. Sin embargo, este estado se puede conmutar o cambiar aplicando en sus terminal de entrada, un pulso. Dicho pulso puede ser generado por una constante de tiempo RC (compuesto por Resistencia y Condensador) o también se puede utilizar un pulsador. El multivibrador monoestable después de cierto tiempo regresa a su estado inicial que tenía antes de obligarlo a conmutar. La figura 3 muestra la conexión típica del CI 555 para operar como multivibrador monoestable. Se busca en todo momento cargar el condensador C a través de la resistencia RA en un tiempo t.

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Multivibrador monoestable figura 3

En el pin 3 se ha colocado un Led que permite visualizar el estado de salida del circuito y si se conecta un osciloscopio podemos ver la señal que se indica tanto en el pin 3 y en el pin 2 figura 4.

Señales osciloscopio Figura 4

En la figura 3, se observa que los pines 6 y 7 del circuito integrado están unidos. La unión de la resistencia RA y el condensador C están ligados a este punto. El pin 4 y el pin 8 están conectados a Vcc. El pin 5 se conecta a la tierra por medio de un condensador C1 de valor 0.01µ F para hacer más confiable la operación del 555 ante cualquier ruido que tienda a alterar la constante de tiempo calculada.

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Para facilitar la explicación del principio de funcionamiento del 555 nos valemos de la figura 2 que muestra el diagrama interno del integrado. Entonces vemos lo que está pasando dentro del CI, cuando está conectado a la fuente y en stand by. En stand by se garantiza un nivel 1 en el terminal de salida del FF (Q´), de modo que el transistor esté saturado y que su colector aterrice los pines 6 y 7. El pin 2 está con nivel alto por medio de la resistencia R2 de 10KΩ, el comparador en este sitio colocará un 0 en su terminal de salida y por tanto en la entrada del FF. Si recordamos la operación del FF set reset si tienen 0 y 1 éste coloca un 1 en su salida Q` y de paso en la base del transistor que tiene asociado y que pasa a saturación. Estando saturado el transistor el colector y los pines 6 y 7 serán bajo 0. Como ambas entradas set y reset están en 0s el FF memoriza el 1 colocado en su terminal de salida, igual que el stand by del 555. Luego, este nivel es invertido por cuenta del buffer negador que está conectado con la salida por el pin 3 y si hay un nivel 1 en la entrada del buffer a la salida encontraremos un nivel 0 y por consecuencia el Led no enciende o si mira la figura 4 del osciloscopio. En estado stand by el transistor estará saturado y la resistencia entre colector emisor será casi nula y esto impedirá que el condensador C se cargue. Para que el condensador C se cargue será necesario que momentáneamente se active el pulsador que está conectado al pin 2, esta acción representa un nivel bajo para la entrada inversora del comparador A2 que esta en este lugar. Este nivel es válido mientras se tenga el pulsador presionado. Para este momento se cumple que en la entrada no inversora del comparador A2 (-) es menor que la entrada (+) por esta acción el comparador conmuta pasando de 0 a 1. Como el condensador C esta inicialmente descargado, el terminal de salida se mantiene en 0 y el Flip Flop conmuta pasando de 1 a 0. Este nivel bajo aplicado a la base del transistor lo lleva al corte y la resistencia entre colector emisor, es ahora muy alta. Simultáneamente el buffer inversor coloca en alto el pin 3, esto origina que el Led prenda o en la señal del osciloscopio se puede ver un pulso positivo. Figura 4. Como el colector del transistor está conectado al pin 7, desaparece la acción de cortocircuito en las placas del condensador C y éste puede iniciar su acción de carga a través de la resistencia RA, pero a partir del momento en que se libere la presión sobre el pulsador o que el pin 2 retorne a nivel alto. La carga del condensador C tiende a Vcc, para este caso 5 V. Sin embargo, cuando su nivel alcance y supere por pocos mili voltios los 2/3 de Vcc (3.3V) presentes en la entrada inversora del comparador A1, éste conmuta su salida, pasando de 0 a 1. Con este nivel aplicado a la entrada Reset del FF, su terminal de salida conmuta de 0 a 1. De nuevo, por la acción del buffer el terminal 3 toma nivel bajo, haciendo que el Led se apague. El lapso de tiempo en que el terminal de salida pin 3 permanece encendido o en pulso positivo como se ve en el osciloscopio se puede calcular con la siguiente fórmula:

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T = 1.1 (RA x C) Calcule el tiempo en donde el terminal 3 permanece encendido o el ancho del pulso con los valores siguientes: RA = 1MΩ , C = 1µ F Entonces t = 1.1 ( 1.000.000 x 0.000001) = 1.1 (1) = 1.1 Segundos Y si medimos en el osciloscopio tenemos 5.5 cuadros por 0.2 seg/div es igual a 1.1 segundo. Y la amplitud es 4.8 cuadros por 1 vol/div es igual a 4.8 volt Y si observamos la señal de carga del condensador podemos corroborar que el pulso pasa de nivel alto a bajo cuando el voltaje sobre el condensador es igual o superior a los 3.3 vol tal como se muestra en la figura 5. (señal canal A carga del condensador , señal canal B pin 3)

Señal carga condensador Figura 5 Para calcular el valor del Condensador C la formula es:

C = T/(1.1xRA)

Los información que debe conocer es el periodo T y el valor de la resistencia RA (fije un valor conocido)

Para calcular el valor de la Resistencia RA la formula es:

RA = T/(1.1xC) Los información que debe conocer es el periodo T y el valor del condensador C (fije un valor conocido)

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Resistencias comerciales IEC E6 - E12 - E24 - E48

Series de resistencias normalizadas y comercializadas más habituales para potencias pequeñas

Hay otras series como las E96, E192 para usos mas especiales.

E6 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

E24 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1

E48

1.0 1.05 1.10 1.15 1.21 1.27 1.33 1.40 1.47 1.54 1.62 1.69

1.78 1.87 1.96 2.05 2.15 2.26 2.37 2.49 2.61 2.74 2.87 3.01

3.16 3.32 3.48 3.65 3.83 4.02 4.22 4.42 4.64 4.87 5.11 5.36

5.62 5.90 6.19 6.49 6.81 7.15 7.50 7.87 8.25 8.66 9.09 9.53

Tolerancias de las series :E6 20% E12 10% E24 5% E48 2%

Valores de las resistencias en , K , M IEC = Comisión eléctrica Internacional

En los almacenes de electrónica se encuentran las resistencias normalizadas más comunes, si el cálculo de la resistencia esta por fuera de esta tabla posiblemente no la encuentre en el comercio y será necesario recalcular la resistencia.

2.4 Ambientes de Aprendizaje

Debe estar conformado por los siguientes elementos: - Bancos de trabajo - Sillas - Computadores - Internet - Equipos de sonido y video - Plantas de desoldar - Proyectores - Tablero

2.5 Evaluación del aprendizaje

2.5.1 ACTIVIDAD 17 : Monte el circuito de la figura 1 en una tabla de pruebas y mida con el osciloscopio las señales presentes en el pin 3 y pin 6 del integrado, presente el informe a su instructor técnico de las mediadas y los cálculos de los elementos para obtener temporizado el circuito en 1 y 30 segundos.

2.6 Conclusiones

El anterior montaje con CI 555 funciona como circuito monoestable y depende su funcionamiento del valor que se le aplique a la resistencia RA y al Condensador C. El pulsador debe ser de una sola acción ósea de corta duración para que active la carga del condensador. Indica otras tres características del circuito multivibrador monoestable.

2.7 Bibliografía

-E-Libro CIRCUITOS Y SISTEMAS DIGITALES Departamento de Electrónica y comunicaciones Universidad

Pontifica de Salamanca en Madrid Autor Juan González Gómez ,

Sistema de





- Mirar la presentación en Power Point Algebra Booleana.ppt

- Electrónica digital y mantenimiento de computadores Numero 7, Electrónica Busher´s marzo de 1998 - Electrónica aplicada Pablo Alcalde San Miguel- Editorial Paraninfo

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