Circuito Eletronico CI NE555

Circuito Eletronico CI NE555

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TRABALHO PRÁTICO Nº 1 1

Instituto Superior de Engenharia de Coimbra

Complementos de Electrónica

Licenciatura em Engenharia Electrotécnica 2007/2008

TRABALHO PRÁTICO N.º 1

O Temporizador 5

Objectivos Conhecer o temporizador 5, as suas características principais e modos de funcionamento.

Projectar circuitos temporizadores que utilizem o CI 5 nos modos monoastável (disparo único) e astável (oscilador).

1. Introdução

Em 1971 a Signetics Corporation lançou o temporizador SE555/NE555, tendo-o designado por "The IC Time Machine", sendo este o primeiro temporizador em forma de Circuito Integrado (CI) disponível no mercado. Após ter surgido, este CI desfrutou de uma enorme popularidade, podendo o seu sucesso ser atribuído a várias características das quais se destacam a simplicidade de utilização, a versatilidade, a estabilidade e o baixo custo. A simplicidade do temporizador, juntamente com a capacidade para produzir temporizações curtas e longas numa variedade de aplicações, atraiu muitos projectistas e entusiastas da electrónica.

Este trabalho pretende dar a conhecer o temporizador 5, assim como mostrar as suas potencialidades. Para além da descrição apresentada de seguida é sugerida uma leitura atenta da folha de especificações (vulgo data sheet) deste CI. Neste momento há um número elevado de fabricantes que produzem este CI, como por exemplo, NXP (ex-Philips), Fairchild Semiconductor, ST Microelectronics, Motorola ou Intersil, existindo versões cujo preço é muito baixo, da ordem dos 0,13€ por unidade (depende do fabricante e da tecnologia em que está implementado).

1.1. Aplicações típicas do 5

O CI 5 apresenta uma grande versatilidade podendo ser utilizado nas mais variadas aplicações. Apontam-se como exemplo as seguintes: temporizador (com tempo fixo ou variável), oscilador, modulador de largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation), modulador de Posição de pulso (PPM – Pulse Position Modulation), detector de falta de pulsos, temporização sequencial, controlo de velocidade de rotação (Tacómetro), disparo de varrimento para osciloscópios, conversor de tensão DC-DC, conversor tensão Positivo-Negativo, controlador de Motores servo, conversor Tensão Frequência (VCO – Voltage Controlled Oscilator), gerador de sinal em dente de serra, alarmes, etc.

TRABALHO PRÁTICO Nº 1 2

1.2. Características principais e descrição do funcionamento do 5

Na figura 1 apresenta-se o CI 5 e a pinagem no encapsulamento DIP e na figura 2 o seu diagrama funcional.

Figura 1. Encapsulamento do CI 5 e identificação dos pinos

Figura 2. Diagrama funcional

O 5 consiste em dois comparadores de tensão, um Flip-Flop, um transístor de descarga e uma malha divisora resistiva. A rede de resistências é usada para fixar os níveis de tensão dos comparadores. Como as três resistências são de valor igual (5KΩ), o comparador superior (C1), é internamente referenciado a 2/3 da tensão VCC e o Comparador C2 é referenciado a 1/3 de

VCC. As saídas dos dois comparadores estão ligadas às entradas do Flip- Flop RS, que definem se a saída (pino 3) está no estado Alto ou Baixo. Existe ainda uma saída complementar (pino 7), que está activa quando pino 3 está no nível baixo e vice-versa.

Nota: os níveis de comparação de 1/3 e 2/3 de VCC existem quando o pino 5 (Control) não se encontra ligado.

Definição e função dos pinos do CI 1 – GND – Tensão de referência, correspondendo à massa da fonte de alimentação DC;

2 – Trigger – Se a tensão neste pino for inferior a 1/3 de VCC, a saída do comparador interno

C2 fica no estado Alto, activando desta forma a entrada S (Set) do Flip-Flop e a saída do 5 (pino 3) fica no nível Alto, desactivando ainda o pino 7; esta mantém-se neste estado até haver uma activação da entrada R(Reset) do Flip-Flop;

R 5k

R 5k

R 5k

3 Output 7 Discharge

1GND

Trigger 2

Control 5 Threshold 6

8 VCC 4 Reset

C2 Flip-Flop

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3 – Output – é a saída do 5; pode encontrar-se no nível Alto (aproximadamente VCC) ou Baixo (aproximadamente 0V); este pino pode fornecer (Source) ou receber (Sink) correntes a uma carga, com valor até 200 mA;

4 – Reset – quando colocada uma tensão inferior a VCC-0,7 coloca a saída do 5 (pino 3) no nível Baixo e inibe o funcionamento do CI;

5 – Control – quando ligada a uma fonte de sinal, permite alterar os níveis de Threshold e de Trigger;

6 – Threshold - Se a tensão neste pino for superior a 2/3 de VCC, a saída do comparador interno C1 fica no estado Alto, activando desta forma a entrada R (Reset) do Flip-Flop e a saída do 5 (pino 3) fica no nível Baixo, activando ainda o transístor de descarga; esta mantém-se neste estado até haver uma activação da entrada S(Set) do Flip-Flop;

7 – Discharge – activo quando pino 3 (Output) está no nível Baixo e vice-versa; tipicamente utilizado para descarregar condensador da malha RC.

8 – VCC – Tensão positiva da fonte de alimentação DC (4,518V)

As temporizações em qualquer modo de funcionamento são implementadas à custa de uma malha RC externa, pelo que fazendo uma escolha adequada dos componentes externos, consegue-se temporizações entre 2µs e 1/2 hora.

1.3. Modos de funcionamento do CI 5 O CI 5 pode funcionar em três modos distintos: 1. Monoestável (Disparo Único) 2. Astável (Oscilador) 3. Atraso Temporal.

1.3.1. Modo de funcionamento Monoestável

Uma configuração possível para o modo de funcionamento monoestável ou de disparo único encontra-se ilustrado na figura 3. Neste modo de funcionamento é gerado na saída do 5 um pulso com nível Alto de duração proporcional a RAC, após activação da entrada de Trigger.

Figura 3. Esquema para funcionamento em Modo Monoestável

No estado estável do esquema apresentado (pino Trigger do 5 no nível alto), o transístor de descarga encontra-se ligado, mantendo o condensador descarregado e o pino Output

Threshold Output

Trigger

VCC Discharge

GND Control

Reset

TRABALHO PRÁTICO Nº 1 4 mantém-se no nível Baixo. Aplicando um pulso de tensão abaixo de 1/3 de VCC na entrada de Trigger, a saída (pino 3) vai para o estado Alto e o transístor de descarga é desligado. Como o condensador C se carrega através da resistência RA, a partir de uma tensão nula, este atinge

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