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Articulo oscilador

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sedfg

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Articulo oscilador

  1. 1. UNIVERSIDAD DE PAMPLONAS Una universidad incluyente y comprometida con el Desarrollo integral Osciladores de Cristal y 555 Astable y Monoestable Sammy Leonardo Vila Pérez Universidad de Pamplona, Facultad de Ingeniería y Arquitectura Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y telecomunicaciones Programa de: Ingeniería en Telecomunicaciones Pamplona, Norte de Santander, Colombia sammyleonardo@live.com Resumen: El presente artículo se basa en una pequeña descripción acerca del timer 555 y el cristal de cuarzo, seguidamente encontraras los conceptos relacionados con dicho de tema como lo son la configuración de los pines del timer 555, controlador de voltaje, umbral, multivibrador astable, monoestable multivibrador. De igual manera se habla de Hans Camenzind inventor del timer 555. Abstract: This article is based on a short description about the timer 555 and the quartz crystal, then find the concepts related to this topic such as the configuration of the pin 555 timer, voltage controller, threshold, astable multivibrator, monostable multivibrator. Similarly speaking of Hans Camenzind inventor of the 555. Palabras Claves: configuración, umbral, descarga, voltaje, reinicio, salida, timer, Astable, monoestable. 1. Introducción Dada su importancia en un gran número de aplicaciones en las que se necesita disponer de una frecuencia fija y estable se recurren a los cristales de cuarzo. Gracias a estas características el cristal de cuarzo es de gran importancia a la hora de trabajar con osciladores. El temporizador IC555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una gran variedad de temporizadores y se aplica en la generación de pulsos y de oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop. Sus derivados proporcionan hasta Cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete [1]. El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia especifica. Esto Universidad de Pamplona - Ciudad Universitaria - Pamplona (Norte de Santander - Colombia) Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 Fax: 5682750 – www.unipamplona.edu.co
  2. 2. UNIVERSIDAD DE PAMPLONAS Una universidad incluyente y comprometida con el Desarrollo integral ocurre debido al efecto “piezoeléctrico”. La piezo-electricidad es la electricidad creada por una presión mecánica en un material piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre el eje, dara como consecuencia la creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica. Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada [2]. La siguiente figura 1 muestra la ubicación de elementos específicos dentro de una piedra de cuarzo. Figura 1. 2. El Timer 555. El circuito integrado 555 es uno de los integrados más utilizados en el mundo de la electrónica por su bajo costo y su gran fiabilidad y es capaz de producir pulsos de temporización (modo monoestable) muy precisos y que también puede ser usado como oscilador (modo astable). Fue desarrollado y construido en el año 1971 por la empresa Signetics con el nombre: SE555/NE555 y se lo llamó: "The IC Time Machine" ("Circuito integrado la máquina del tiempo") [3]. 2.1. Aplicaciones. 1. Oscilador 2. Temporizador 3. Modulador de frecuencia 4. Divisor de frecuencia 5. Generador de señales rectangulares y triangulares 2.2 Encapsulados. En la figura 2 se pueden observar los diferentes encapsulados del timer 555 [3]. Figura 2. 2.3 Circuito Interno. El circuito interno del integrado 555 tiene 20 transistores, 15 resistencias y 2 diodos dependiendo esto del fabricante, figura 3 [3]. Universidad de Pamplona - Ciudad Universitaria - Pamplona (Norte de Santander - Colombia) Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 Fax: 5682750 – www.unipamplona.edu.co
  3. 3. UNIVERSIDAD DE PAMPLONAS Una universidad incluyente y comprometida con el Desarrollo integral Figura 3 2.4 Diagrama de bloques: Figura 4. 2.5 Terminales del Temporizador 555: Pin 1- Tierra o masa: (Ground) Conexión a tierra del circuito (a polo negativo de la alimentación) [3]. Pin 2- Disparo: (Trigger En este pin es donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez [3]. Pin 3- Salida: (Output) Aquí estará el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté funcionando como monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será igual a Vcc menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede poner a 0 voltios con la ayuda del pin 4 (reset) [3]. Pin 4- Reset: Si este pin se le aplica un voltage por debajo de 0.7 voltios, entonces la patilla de salida 3 se pone a nivel bajo. Si esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee [3]. Pin 5- Control de voltaje: (Control) El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 40 y un 90% de Vcc en la configuración monostable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará que la frecuencia del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si este pin no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las interferencias [3]. Pin 6- Umbral: (Threshold) Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se Universidad de Pamplona - Ciudad Universitaria - Pamplona (Norte de Santander - Colombia) Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 Fax: 5682750 – www.unipamplona.edu.co
  4. 4. UNIVERSIDAD DE PAMPLONAS Una universidad incluyente y comprometida con el Desarrollo integral utiliza para poner la salida (Pin 3) a nivel bajo bajo [3]. Pin 7- Descarga: (Discharge) Utilizado para descargar el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento [3]. Pin 8- Vcc: Este es el pin donde se conecta el voltaje positivo de la alimentación que puede ir desde 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). En las versiones militares de este integrado puede llegar hasta los 18 Voltios [3]. 3 Astable: Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, según las fórmulas siguientes: T1=0.693(R1+R2)*C1 (seg) T2=0.693*R2*C1 (seg) La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la formula. F=1*(0.693*C1*(R1+2*R2)) F=1/(T1+T2) Y el periodo es simplemente T=1/F El ciclo de trabajo está dado por CT=100*R2/(R1+2*R2) En la figura 5 se puede observar el 555 como Astable. Figua 5 4. Monoestable. En este caso el circuito entrega un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador. El esquema de conexión es el que se muestra. La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo en el que la salida está en nivel alto) es: T=1.1*R1*C1 (seg) En la figura 6 se puede observar la simulación del 555 como monoestable. Figura 6 Conclusión · El 555 es un integrado sumamente versátil, pudiendo ser configurado Universidad de Pamplona - Ciudad Universitaria - Pamplona (Norte de Santander - Colombia) Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 Fax: 5682750 – www.unipamplona.edu.co
  5. 5. UNIVERSIDAD DE PAMPLONAS Una universidad incluyente y comprometida con el Desarrollo integral para trabajar en un rango muy amplio de frecuencia y configurado correctamente puede trabajar con ciclo de trabajo de casi 0% al 100% · Una de las aplicaciones del 555, debido a que puede manejar 200mA de salida es la de generar tonos audibles tal como una sirena. · La operación MONO-ESTABLE se caracteriza por el hecho de que la salida del circuito se tiene un único estado estable, el cual se define, ya sea Vcc o cero voltios. · Para aplicaciones que requieran de mayor precisión, una de las recomendaciones, es de utilizar condensadores de tantalio, para así evitar las corrientes de fuga características de los condensadores electrolíticos. INFOGRAFIA [1]http://es.slideshare.net/Jomica st/cristales-de-cuarzo-para-osciladores Fecha: 12/10/2014 hora: 2:16 pm [2]http://es.wikipedia.org/wiki/Circ uito_integrado_555 Fecha: 12/10/2014 hora: 2:26 pm [3] http://electronica-electronics. com/info/555/555.htm Fecha: 12/10/2014 hora: 3:12 pm Universidad de Pamplona - Ciudad Universitaria - Pamplona (Norte de Santander - Colombia) Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 Fax: 5682750 – www.unipamplona.edu.co
  6. 6. UNIVERSIDAD DE PAMPLONAS Una universidad incluyente y comprometida con el Desarrollo integral para trabajar en un rango muy amplio de frecuencia y configurado correctamente puede trabajar con ciclo de trabajo de casi 0% al 100% · Una de las aplicaciones del 555, debido a que puede manejar 200mA de salida es la de generar tonos audibles tal como una sirena. · La operación MONO-ESTABLE se caracteriza por el hecho de que la salida del circuito se tiene un único estado estable, el cual se define, ya sea Vcc o cero voltios. · Para aplicaciones que requieran de mayor precisión, una de las recomendaciones, es de utilizar condensadores de tantalio, para así evitar las corrientes de fuga características de los condensadores electrolíticos. INFOGRAFIA [1]http://es.slideshare.net/Jomica st/cristales-de-cuarzo-para-osciladores Fecha: 12/10/2014 hora: 2:16 pm [2]http://es.wikipedia.org/wiki/Circ uito_integrado_555 Fecha: 12/10/2014 hora: 2:26 pm [3] http://electronica-electronics. com/info/555/555.htm Fecha: 12/10/2014 hora: 3:12 pm Universidad de Pamplona - Ciudad Universitaria - Pamplona (Norte de Santander - Colombia) Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 Fax: 5682750 – www.unipamplona.edu.co

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