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–Mono monoestable
–Modo biestable
–Modo astable
–Circuito soft-astable
–Aplicaciones

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El 555 es un circuito integrado muy versátil que, pese a haber sido inventado en 1971 por la marca Signetics, sigue usándose hoy en día para múltiples aplicaciones relacionadas con el control de tiempo y la interacción con dispositivos. De hecho el 555 es un multivibrador (circuito oscilador que genera una onda cuadrada) que tiene funciones de temporización. La configuración del tiempo de funcionamiento y por tanto de la frecuencia de su onda cuadrada de salida es muy fácil de configurar, ya que se hace mediante el valor de un condensador y de una o dos resistencias, dependiendo del modo de trabajo.

Con frecuencias de salida bajas se puede usar como un temporizador, y con frecuencias altas como un generador de tonos. Si le dotamos de una salida de frecuencias aún más altas, no audibles, podemos usarlo para ahuyentar algunos tipos de animales conectando un piezoeléctrico. También se puede usar como un generador de señal. Al respecto de las fórmulas aquí expuestas, la resistencia tiene que calcularse en ohmios y la capacidad en faradios. Por tanto, una resistencia de 33K se mostrará en las fórmulas con un valor de 33000Ω, y un condensador de 2200μF se mostrará con un valor de 0,0022F. Igualmente, el tiempo se expresa en segundos, por lo que un tiempo de 2 minutos tendrá un valor en las fórmulas de 120s. 

La siguiente imagen muestra el diagrama de bloques interno del 555. Básicamente se trata de un Flip Flop reseteable externamente que está gobernado por dos comparadores. La onda cuadrada de la salida está formada por un estado bajo (0V) y un estado alto (tensión de alimentación, +V).

Los pines del 555 tienen las funciones siguientes:
-Pin 1: GND. Masa.
-Pin 2: Trigger. Si se produce un pulso a 1/3 de la tensión +V o menos, se genera el disparo.
-Pin 3: Output. Salida de onda cuadrada.
-Pin 4: Reset. En estado bajo (0V) se anula la tensión de salida. Para evitar falsos resets se conecta este pin a +V.
-Pin 5: Control Voltage. Puede hacer modular la salida del 555 aplicando tensión o señal en este pin. Cuando no se usa conviene conectarlo a masa a través de un condensador de 10 o 100nF.
-Pin 6: Threshold. Entrada de un comparador interno responsable del estado del flip flop.
-Pin 7: Discharge. Permite descargar el condensador asociado, pasando la salida de estado alto a bajo cuando la tensión de este pin alcanza 2/3 de +V.
-Pin 8: +V. Tensión de alimentación, según la hoja de características, entre 4,5V y 16V.

MODOS DE TRABAJO DEL 555

El 555 puede trabajar de diferentes modos según la conexión de los componentes anexos, y estos modos se pueden combinar con varias unidades para lograr diferentes efectos. Para estas aplicaciones existen circuitos integrados que incluyen dos o más 555 en su interior, como es el caso del 556, que lleva alojados dos unidades.

Los modos de trabajo del 555 son: monoestable, biestable y astable. A continuación cito los tres modos de trabajo con algunos circuitos de ejemplo y las fórmulas para calcular los tiempos de su salida, que siempre será el pin 3. Los tiempos que se muestran en las fórmulas son los que se consiguen con los valores de los componentes indicados en cada esquema.

MODO MONOESTABLE

En el modo monoestable el 555 realiza una temporización cuando se presiona un pulsador. Al activarlo, la salida pasa a estado alto mientras se contabiliza el tiempo programado, tras lo cual la salida vuelve a estado bajo a la espera de una nueva activación del pulsador. Dicho pulsador se conecta entre el pin 2 (Trigger) y masa, ya que dicho pin necesita un estado bajo para activar el disparo. Por eso, como puede verse en el siguiente esquema, se ha colocado la resistencia pull-up R1 desde el pin 2 a +V, lo cual hace que al liberar el pulsador el pin 2 quede en un estado alto. También puede verse la fórmula para calcular el tiempo que estará activo con cada disparo.

Es importante reseñar que si durante el tiempo de activación se produce un nuevo disparo activando el pulsador, el ciclo de trabajo no se verá afectado. Sin embargo, si se desea detener el ciclo y que la salida vuelva a estado bajo antes de acabarlo basta con llevar el pin 4 a masa. Ahora bien, mientras el pin 4 no esté en masa se debe conectar a +V para evitar falsos resets. Esto se puede hacer con un pulsador de dos posiciones: terminal NC a +V, terminal NO a masa y terminal C al pin 4 del 555.

Si necesitamos un temporizador que permita seleccionar varios tiempos diferentes podemos recurrir por ejemplo a añadir varias capacidades conmutables desde un selector rotatorio. El siguiente esquema muestra un ejemplo, aunque hay otras posibilidades como conmutar resistencias o bien ambas cosas de forma paralela.

MODO BIESTABLE

En el modo biestable el 555 permanece en estado bajo hasta que no se active un pulsador “On”, momento en el que la salida pasa a estado alto. Dicho estado se mantendrá hasta que no se active un segundo pulsador “Off”, tras lo cual permanecerá en estado bajo indefinidamente hasta una nueva pulsación en “On”. R1 actúa como resistencia pull-up del pin 2 (Trigger), y R2 como resistencia pull-down del pin 6 (Threshold).

Hay que mencionar que sucesivas activaciones de un mismo pulsador no tendrán ningún efecto. Solo se producirán cambios con activaciones alternativas de ambos pulsadores. En este modo de trabajo no existen fórmulas de cálculo de tiempo, ya que la salida solo cambiará con la activación de los pulsadores.

MODO ASTABLE

En el modo astable el 555 generará una onda cuadrada a su salida de manera autónoma mientras permanezca alimentado. Esto lo hace ideal para, por ejemplo, generar pulsos de reloj a toda una circuitería digital. El siguiente esquema muestra el conexionado para que el 555 trabaje en dicho modo. Las fórmulas mostradas sirven para calcular los tiempos del estado alto y el estado bajo.

En el esquema anterior se ha añadido un diodo 1N4148 a la clásica configuración astable. Este diodo ayuda a que el duty clycle pueda programarse al 50% de ser necesario. El duty cycle es el porcentaje de onda que está en estado alto frente al que está en estado bajo. No obstante hay una configuración más adecuada para obtener un duty cycle del 50%. En el siguiente esquema puede verse que la carga y descarga del condensador C1 se hará siempre sobre R2, y está gobernada por la propia salida (pin 3). R1 simplemente asegura que la carga del condensador sea al mismo valor que +V.

CIRCUITO SOFT-ASTABLE

Con un transistor y un condensador adicional podemos hacer que la salida de onda cuadrada de un 555 en modo astable se module en su subida y su bajada generando una rampa. Si conectamos un led a dicha salida (recordemos, siempre es el pin 3), el efecto sería que se encendería y apagaría de forma progresiva. El esquema siguiente muestra cómo conectar un 555 para lograr un modo de trabajo soft-astable.

Para modificar los parámetros de la salida podemos seguir las siguientes premisas:
-C2 modificará los tiempos de subida y de bajada del estado alto de la onda de salida: más capacidad implica curvas más lentas.
-R1 y C1 modificarán el tiempo de estado alto de la onda de salida: más resistencia y/o capacidad implican pulsos más largos.
-RV1 modificará el tiempo de estado bajo de la onda de salida: más resistencia implica más distancia entre pulsos.

Según se deduce del gráfico anterior, si la conjunción de C1+R1 dan un tiempo más corto de lo que puede suplir C2, la salida no llegará a proporcionar un nivel suficientemente alto por faltarle tiempo para ello.

APLICACIONES DIVERSAS CON EL 555

Con este integrado se pueden hacer multitud de circuitos para fines muy diversos. Un ejemplo sería una sirena bitonal. Combinando dos 555 en modo astable, el primero puede inyectar su salida (pin 3) al pin 5 del segundo para modular su oscilador. La imagen siguiente muestra cómo conectarlos entre sí. Es importante dotar al transistor TIP41 de un disipador.

Otra posible aplicación es un theremin óptico. La idea consiste en substituir una de las resistencias por un fotodiodo o un fototransistor. A continuación se puede ver un esquema para montar un theremin. La frecuencia de oscilación dependerá de la luz que incida sobre el componente optoelectrónico. Se pueden probar diversos fotodiodos y fototransistores y, si es conveniente, variar la capacidad del condensador si el rango de frecuencias no es suficientemente amplio. 

—> AQUÍ <— puedes ver cómo fabriqué un theremin óptico.

Una aplicación más de tantas que existen podría ser un sensor de luz. Cambiando una de las resistencias por una LDR (light dependant resistor), se puede hacer que la luz interactúe con el 555.

En este caso se ha usado como salida un altavoz, ya que se genera un tono de alarma, pero se pueden usar otros dispositivos como un relé con su diodo 1N4148 en inversa o un led con su resistencia limitadora. —> AQUÍ <— puedes ver una aplicación que hice del sensor de luz para encender una vela electrónica.

También se puede usar la configuración astable para realizar un metrónomo. El siguiente esquema muestra un 555 cuya salida tiene un duty cycle por encima del 90%. Para que se oigan los “clicks” conectamos el altavoz al positivo, con lo que solo se oirá la porción de onda en estado bajo (10% o menos de cada ciclo). Para no sobrecargar el altavoz con la salida a nivel alto (que corresponde a la tensión de alimentación), se ha intercalado una resistencia limitadora de 75 ohmios. Se puede subir a 100 o 120 ohmios según la tensión a la que se alimente el 555. RV1 controlará el tempo.

OTRAS APLICACIONES

Seguro que al lector se le pueden ocurrir muchas aplicaciones, como control de motores, generadores de frecuencia, generadores de pulsos, circuito de reloj para lógica digital, etc. Aquí quisiera enlazar con una avería que solucioné fabricando un generador de pulso con un 555, ya que es una aplicación práctica con diseño a medida interesante de analizar. Se trataba de un distribuidor de vídeo Kramer al que le fallaba el integrado generador de señal Reset. Puedes ver dicha reparación —> AQUÍ <—.