Introducción teórica
Un astable es un circuito que no posee ningún estado estable, sino que conmuta entre 2 estados, convirtiéndose en un oscilador.
El circuito integrado 555 es un dispositivo de 8 terminales altamente estable utilizado para la generación de señales de pulsos.
Los intervalos de tiempo y la frecuencia se pueden configurar mediante el uso de resistencias y capacitores. Nosotros fijaremos el valor del capacitor y calcularemos el de la resistencia, ya que hay más variedad de valores de resistencias que se pueden encontrar en los comercios, que de capacitores.
Posee un terminal de disparo (Trigger) y otro de RESET.
5) Nuestros valores deseados son: f = 1 KHz D = 40 %
Nuestros valores medidos son: f = 892 Hz D = 58,6 %
Por lo tanto el error es de: f = 108 Hz D = 18,6 %
6) Variamos la frecuencia en función de Vcc y pudimos observar como cambió la señal:
9) Cuando se ejerce presión mecánica en caras opuestas de uno de estos cristales , debidamente tallados, se producen cargas eléctricas de polaridad opuesta en sus caras.Si se invierte el sentido del par de fuerzas ejercido sobre el cristal, observamos que también se invierten las polaridades de las cargas generadas y, si hacemos variar alternativamente el sentido de la presión ejercida sobre el cristal, en las caras de éste, se genera mecánicamente un voltaje de corriente alterna.
Fórmulas:
1) f = 1,44 / (Ra+2Rb) . C
f . (Ra+2Rb) = 1,44 / C
Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
2) D = Rb / (Ra + 2Rb)
D . (Ra + 2Rb) = Rb
3) D = Rb / (Ra + 2Rb)
D . (Ra + 2Rb) = Rb
Ra + 2Rb = Rb / D
Ra = Rb / D - 2Rb
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos: f = 1KHz D = 40 % C = 0,1uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 14400Ω
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 5,76 KΩ (5K6 Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 2,88 KΩ (2,7 KΩ Valor comercial)
Verificación:
D = Rb / Ra + 2Rb
D = 0,4042
f = 1,44 / (Ra + 2Rb) . C
f = 1,02 KHz
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos: f = 1 Hz D = 40 % C = 10 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 144 KΩ
2) Rb = D . Ra + 2Rb
Rb = 57,6 KΩ (56 KΩ Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 28,8 K Ω
Verificación:
f = 1,44 / (Ra + 2Rb) . C
f = 1,035 Hz
D = Rb / Ra + 2Rb
D = 0,4028
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos: f = 10 Hz D = 40 % C = 10 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2 Rb = 14,4 KΩ
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 5,76 KΩ (5K6 Ω Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 2,88 KΩ (2K7 Ω Valor comercial)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos: f = 100 Hz D = 40 % C = 0,1 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 144 KΩ
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 57,6 KΩ (56 KΩ Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 28,8 KΩ (27 KΩ Valor comercial)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos: f = 10 KHz D = 40 % C = 0,1 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 1,44 KΩ
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 576 Ω (560 Ω Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 280 Ω (270 Ω Valor comercial)
Desarrollo de la práctica
1) Calculamos los valores de resistencias y capacitor para obtener del astable CI 555 una frecuencia de 1 KHz y un ciclo de trabajo de 40 %.
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| Salida del CI 555. Verificación del funcionamiento. (Imagen 01) |
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| Señal de carga y descarga del capacitor. (Imagen 02) |
5) Nuestros valores deseados son: f = 1 KHz D = 40 %
Nuestros valores medidos son: f = 892 Hz D = 58,6 %
Por lo tanto el error es de: f = 108 Hz D = 18,6 %
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| (Imagen 01) |
6) Variamos la frecuencia en función de Vcc y pudimos observar como cambió la señal:
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| Con 4,5 V. (Imagen 03) |
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| Con 2,5 V. (Imagen 04) |
9) Cuando se ejerce presión mecánica en caras opuestas de uno de estos cristales , debidamente tallados, se producen cargas eléctricas de polaridad opuesta en sus caras.Si se invierte el sentido del par de fuerzas ejercido sobre el cristal, observamos que también se invierten las polaridades de las cargas generadas y, si hacemos variar alternativamente el sentido de la presión ejercida sobre el cristal, en las caras de éste, se genera mecánicamente un voltaje de corriente alterna.
Armado y funcionamiento del circuito
1) f = 1,44 / (Ra+2Rb) . C
f . (Ra+2Rb) = 1,44 / C
Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
2) D = Rb / (Ra + 2Rb)
D . (Ra + 2Rb) = Rb
3) D = Rb / (Ra + 2Rb)
D . (Ra + 2Rb) = Rb
Ra + 2Rb = Rb / D
Ra = Rb / D - 2Rb
Datos: f = 1KHz D = 40 % C = 0,1uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 14400Ω
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 5,76 KΩ (5K6 Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 2,88 KΩ (2,7 KΩ Valor comercial)
Verificación:
D = Rb / Ra + 2Rb
D = 0,4042
f = 1,44 / (Ra + 2Rb) . C
f = 1,02 KHz
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Datos: f = 1 Hz D = 40 % C = 10 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 144 KΩ
2) Rb = D . Ra + 2Rb
Rb = 57,6 KΩ (56 KΩ Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 28,8 K Ω
Verificación:
f = 1,44 / (Ra + 2Rb) . C
f = 1,035 Hz
D = Rb / Ra + 2Rb
D = 0,4028
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Datos: f = 10 Hz D = 40 % C = 10 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2 Rb = 14,4 KΩ
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 5,76 KΩ (5K6 Ω Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 2,88 KΩ (2K7 Ω Valor comercial)
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Datos: f = 100 Hz D = 40 % C = 0,1 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 144 KΩ
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 57,6 KΩ (56 KΩ Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 28,8 KΩ (27 KΩ Valor comercial)
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Datos: f = 10 KHz D = 40 % C = 0,1 uF
1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f
Ra + 2Rb = 1,44 KΩ
2) Rb = D . (Ra + 2Rb)
Rb = 576 Ω (560 Ω Valor comercial)
3) Ra = Rb / D - 2Rb
Ra = 280 Ω (270 Ω Valor comercial)
Esquemático del NE555 en modo astable
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Placa del NE555 en modo astable |
Conclusiones
En esta práctica aprendimos el funcionamiento del integrado NE555 en modo astable. Con el mismo logramos conseguir frecuencias variando los valores calculados de resistencia y capacitor; así logramos ver el error de las resistencias debido a su tolerancia. Éste error se puede solucionar colocando potenciómetros o potenciómetros multivueltas los cuales permiten ajustar el valor de R con mayor precisión.
Luego en el punto 6 comprobamos que el integrado funciona hasta con 2.5 V.