Autor Tema: Electrónica Básica : El Timer NE555 y sus encantos 2ª Parte. Oscilador Astable.  (Leído 35388 veces)

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Configuración como Oscilador Astable 1

 (1) Multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados "quasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga y descarga de condensadores.

Ver definición en Wikipedia
 
Astable modelo 1:
 
Esta configuración es la que produce en su salida una secuencia de pulsos, un tren de pulsos, cuya frecuencia depende de los valores de las resistencias R1 y R2 y del condensador C que aparecen en el bloque timing components en el siguiente esquema de funcionamiento:
 

 
La frecuencia, número de pulsos completos por segundo, es perfectamente calculable mediante la siguiente fórmula:
 

 
Es interesante recordar que el periodo T de un pulso, o tiempo que transcurre desde el inicio de un pulso hasta el inicio del siguiente, de frecuencia f es el inverso de la frecuencia o T = 1 / f
 

 
Asimismo puede calcularse el tiempo que cada pulso permanece en alto o en bajo, siendo accesibles cada uno de ellos mediante las siguientes formulas:
 
 


La relación entre estos dos tiempos es lo que se conoce como Duty Cycle. Se expresa en tanto por ciento el tiempo que permanece en alto con respecto al que lo hace en bajo. Un Duty Cycle del 50% significa que ambos tiempos son iguales y estamos ante un tren de pulsos simétricos.


 
Duty Cycle = HIGH time / (HIGH time + LOW time)
 
Recuerda que en estas fórmulas estamos utilizando las unidades fundamentales, o sea Frecuencia en Hertzios, Resistencia en Ohmios, Capacidad en Faradios y Tiempo en Segundos. Si en cambio utilizamos múltiplos o submúltiplos de alguna de ellas debemos tener en cuenta dicha relación según se muestra en la siguiente tabla:
 
Resistencia Capacidad Tiempo Frecuencia

F s Hz
 
µF s Hz
 
µF ms KHz
 
Con la resistencia expresada en MW y la capacidad en µF entonces la frecuencia nos saldrá expresada en Hz. Si en cambio usamos los valores de resistencia en KW y la capacidad en µF entonces la frecuencia nos vendrá como Khz.
 
Una baja frecuencia de oscilación puede ser utilizada para hacer destellar un LED, y una frecuencia un poco mas alta (mayor a 20 Hz. aunque menor a los 20KHz.) se puede emplear para hacer sonar un parlante o buzzer conectado al pin 3 y de esta manera construir una alarma audible fácilmente.
  

 
Astable modelo 2:
 
Una variación muy interesante y efectiva del esquema inicial que propusimos consiste en colocar un diodo en paralelo con R2. Esto hace que el condensador C solo se carga a través de R1 y solo se descarga a través de R2.
 

 
Esta modificación hace que nuestra fórmula para el cálculo de la frecuencia de oscilación quede de la siguiente forma:
 

 
y los respectivos tiempos en HIGH y LOW del pulso quedan de la siguiente forma:




Con este circuito el Duty Cycle puede conseguirse con cualquier valor que deseemos. Si R1 = R2 entonces tendremos un Duty Cycle del 50%. Si R1 > R2 entonces el Duty Cycle será mayor que el 50%, y si R1 < R2 entonces tendremos un Duty Cycle menor que el 50%.
 
Astable modelo 3:
 
Hay aún una simplificación posible en este esquema básico si deseamos poder ajustar la frecuencia de oscilación pero no el Duty Cycle, siendo éste siempre igual al 50%, un tren de pulsos simétricos. Para ello eliminamos la resistencia entre Vcc y el pin 7 de descarga (discharge) quedándonos solo con una resistencia que uniremos al pin 3 de salida (output) en lugar de a Vcc.  
 

 
En este caso particular la frecuencia de oscilación viene dada por la fórmula:
 

 
Y el tiempo en HIGH o en LOW, aproximadamente iguales el uno al otro, podemos calcularlo con:
 

 
Digo aproximadamente iguales y no exactamente iguales debido a que los tiempos de carga y descarga no serán iguales ya que la salida (output) no es exactamente igual a Vcc y eso hace que nuestro pulso permanezca ligeramente mas tiempo en HIGH que en LOW.

Nota: Si necesita un oscilador astable cuya frecuencia puede ser ajustada a un frecuencia exacta este NO es un circuito a utilizar.
 
Astable modelo 4:

Otra curiosa configuración posible para el oscilador Astable consiste en conseguir una vibración amortiguada, recordando el movimiento vibratorio armónico simple, en el que la oscilación comienza con una frecuencia determinada pero que va menguando conforme pasa el tiempo hasta detenerse dicha vibración.
 
Añadiendo una resistencia, un condensador y un pulsador a nuestro esquema básico podemos obtener este resultado:
 

 
Cuando accionamos el pulsador "go" el condensador de 47 µF en paralelo con la red R1-R2-C se carga muy rápidamente a través de la resistencia de 100 W. Cuando soltamos el pulsador el oscilador astable continua oscilando pero la carga almacenada en el condensador de 47 µF se va descargando muy lentamente con el resultado de que cada vez tarda mas en cargar el condensador C de la res R1-R2-C. Para disparar el siguiente pulso el voltaje de C debe incrementarse hasta los dos tercios de Vcc. Después de un tiempo el voltaje a través del condensador de 47 µF baja de este valor y los pulsos se detienen.
 
Con los valores empleados en este ejemplo la frecuencia inicial es de unos 100 Hz y los pulsos se van espaciando hasta detenerse tras unos 40 segundos.
 
La frecuencia inicial puede ser calculada mediante las fórmulas anteriormente descritas. Para el tiempo de elongación de la señal de salida prueba con distintos valores de condensadores hasta obtener los resultados que deseas.
 
Astable con botón de "oscila" usando el Reset:
 
Hasta ahora hemos ido conectando la patilla #4 del Reset a Vcc directamente para un funcionamiento "normal" de nuestro oscilador. Si la patilla #4 del Reset baja por debajo de 0.7V aproximadamente entonces la patilla #3 Output también pasa a nivel bajo.
 

 
Para testear la función de este pin #4 os propongo este circuito en el que conectamos el pin Reset a GND mediante un resistencia pull-down y a Vcc mediante un pulsador.
 
Sin pulsar el pulsador nuestro NE555 permanece "reseteado", pero al pulsar el botón el pin reset es conectado a Vcc y nuestro NE555 comienza a oscilar. Cuando soltemos el botón cesará también la oscilación y el pin Output pasará a Low.
 
Ejemplos prácticos del NE555 en modo Oscilador Astable:
 
 Control de un Motor de corriente continua mediante PWM
 
Como hemos visto anteriormente podemos generar con el NE555 un pulso de forma que la relación entre el tiempo que permanece en alto y el que lo está en bajo o Duty Cycle es configurable. Esto se conoce como PWM o Pulse Width Modulation o modulación del ancho del pulso.
 
Configurando el NE555 como oscilador Astable podemos generar un tren de pulsos que actuando sobre el potenciómetro R1 podemos variar la relación HIGH-LOW del pulso.
  
El pin 4 del Reset lo conectamos directamente a Vcc para que no interfiera en nuestro circuito.
  
D1 y D2 hacen que nuestro condensador C1 se cargue solo mediante la parte derecha del cursor del potenciómetro R1, y se descargue solo a través de la parte izquierda de dicho potenciómetro. Por ello la relación entre altos y bajos será siempre complementaria. Con el potenciómetro en su punto central ambos semi-periodos serán iguales y tendremos un Duty Cycle del 50%.
  
Como sea cual sea la relación entre ambas partes del potenciómetro la suma de ellas será siempre la misma e igual al valor R1 podemos calcular la frecuencia de oscilación  como f = 1.44 / (R1 * C1) y serán solo los semiperiodos los variables, permaneciendo la frecuencia estable.

Recuerde que el pin 3 Salida (output) y 7 Descarga (discharge) están altos o bajos al mismo tiempo siguiendo el estado de oscilación. Así el pin 3 Salida (output) que tiene una configuración interna totem-pole y puede actuar como fuente o como sumidero de corriente es la que usamos para cargar y descargar el condensador C1. Y utilizamos en cambio el pin 7 Descarga (discharge), que es del tipo Open-Collector, conectada a Vcc mediante la resistencia pull-up R2 para actuar de Driver del transistor de potencia MOSFET Q1.  




« Última modificación: 19 de Junio de 2009, 03:00:55 por RedPic »
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Desconectado rleal

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valios ainformacion muchas gracias, pero sabes que diodo se podria utilizar en el modelo astable 2

Desconectado AngelGris

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 Podés usar los bien conocidos 1N4148
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Desconectado cristian_elect

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Re: Electrónica Básica : El Timer NE555 y sus encantos 2ª Parte. Oscilador Astable.
« Respuesta #3 en: 02 de Noviembre de 2011, 00:32:34 »
Hay hice un dimmer con el IC 555 con cruce por cero.