Temporizadores Electrónicos: Funcionamiento, Tipos y Aplicaciones del Circuito 555

Temporizadores Electrónicos: Conceptos Fundamentales

Un circuito que media entre dos fases de un proceso electrónico que, en algún punto, retrasa la señal. Posee dos estados: alto y bajo. La constante de tiempo (τ) se define por la carga y descarga de un capacitor.

¿Qué es un Temporizador?

En muchas ocasiones se hace necesario introducir un retardo entre dos fases de un proceso, es decir, retardar la señal en algún punto a través de un circuito. Esta es la misión principal de un temporizador.

En general, un temporizador se define como un elemento que media entre dos fases de un proceso electrónico, de tal forma que la señal originada por la primera excita a la segunda una vez transcurrido un tiempo previamente fijado.

Clasificación de Temporizadores

• Temporizadores Transistorizados

  • Trabajan con potencias: grandes, medias, bajas.
  • Utilizan transistores de alta o baja potencia.

• Temporizadores Integrados

  (Con circuito integrado)

  • Ejemplos: 555, 4017, 40106 (generalmente para potencia baja).
  • Después de su uso, a menudo necesitan una interfaz.

Tipos de Temporizadores según el Retardo

Estos se clasifican según el tiempo de retardo. Los distintos tipos son aplicables tanto para temporizadores basados en transistores como en circuitos integrados.

A) Temporizador a la Activación

La señal de entrada se retarda un tiempo T1 y se refleja a la salida.

B) Temporizador a la Desactivación

Se retarda la desactivación a la salida hasta un tiempo T2, después de ser exigida la activación. (Ejemplo: una lámpara está encendida, se apaga por un tiempo y luego se vuelve a encender).

C) Temporizador de Activación-Desactivación

Los tipos A y B son temporizadores puros, que operan cuando un operador o el circuito les ordena trabajar.

El tipo C trabaja constantemente por sí solo y a la salida entrega un tren de pulsos (funciona como un oscilador).

(Gráfico ilustrativo)

Funcionamiento General y Aplicaciones

Los temporizadores se aplican sobre señales que solo presentan dos niveles diferenciados: nivel alto y nivel bajo (especialmente en integrados). Existe una multitud de temporizadores, pero cuando la precisión no es requerida y el margen de ajuste del tiempo no es muy amplio, se utilizan los temporizadores analógicos. Estos basan su funcionamiento en la carga y descarga de un condensador a través de una resistencia. La velocidad con que el condensador se cargue depende de su capacidad y del valor de la resistencia. En función de estas dos magnitudes, se define la llamada constante de tiempo (τ).

Circuito Interno del Temporizador 555

(Gráfico del circuito interno del 555)

Si la tensión en la entrada no inversora es mayor que la de la entrada inversora, a la salida se obtiene un nivel alto (1 o Vcc). Si ocurre lo contrario, la salida será un nivel bajo (0). La tensión de umbral (Vumbral) debe ser mayor a 2/3 de Vcc para que la salida del primer comparador sea un 1. Las entradas de umbral y disparo son cruciales, y en las entradas R y S del biestable, el estado siempre está invertido (0 o 1).

En el circuito multivibrador astable, el capacitor se descarga a través del pin 7, donde se encuentra un transistor. Cuando este transistor está activo, habrá un "1" en su base y un "0" en la salida (pin 3). Cuando el capacitor se carga, en el pin 7 hay un "0" y en el pin 3 un "1".

Componentes Clave del 555

Comparador

Un comparador ofrece a su salida dos estados perfectamente diferenciados (alto y bajo) en función de las tensiones (V) aplicadas a sus entradas (+ y -), de tal forma que:

• Si V(+) es mayor que V(-), la salida toma un nivel alto.
• Si V(+) es menor que V(-), la salida toma un nivel bajo.

En caso de que las dos tensiones sean iguales, no se contempla un estado fijo, ya que pequeñas variaciones entre ambas determinarán el valor de salida.

Biestable (Flip-Flop RS)

Su funcionamiento responde a dos entradas permanentes, las cuales son entradas de activación llamadas R (Reset) y S (Set). Su entrada adicional (reset) pone la salida Q negado (Q̅) en nivel alto cuando esta se activa, independientemente de los valores que posean R y S.

Descarga

Este componente lo constituye un transistor que opera en corte y saturación, controlado por la salida del biestable. Su función principal es la descarga de un capacitor, el cual controla el tiempo del circuito como temporizador.

Inversor

Invierte el nivel de la salida Q negado (Q̅) del biestable (cambia de estado alto a bajo o viceversa).