OBJETIVO
Comprender la función de cada elemento de un circuito que representa un semáforo, mediante el uso de circuitos de control como el 555.
MATERIALESProtoboard
1 Resistencia electrónica de 6.8 KΩ o 6800 Ω (Azul-Gris-Rojo)
1 Resistencia electrónica de 82 KΩ o 82000 Ω (Plomo-Rojo-Naranja)
2 Resistencias electrónicas de 220 Ω (Rojo-Rojo-Café)
1 Capacitor o condensador de 100μF
1 Circuito integrado 555
1 Fuente de alimentación de 5 V
2 LEDs de diferente color
REPRESENTACION GRAFICA DEL SEMAFORO
DESCRIPCIONEl semáforo, combina las luces de un par de LEDs, a una frecuencia de cerca de dos destellos por segundo, produciendo el mismo efecto que las señales de las vías terrestres.
El circuito del Semáforo está básicamente hecho con el temporizador 555 trabajando como reloj.
Dos LEDs con polaridad opuesta, son conectados a la salida del reloj a través de dos resistencias de 220 ohmios.
Cuando la salida es positiva, el LED 2 estará polarizado directamente y el LED 1 inversamente.
La situación contraria ocurre cuando la salida es negativa.
Las luces del semáforo se hicieron mediante LEDs, para que el LED se encienda debe estar directamente polarizado.
Las resistencias se pusieron en serie con cada LED para evitar intensidades excesivas que podrían fundir al LED.
Modo de funcionamiento de dos luces: el semáforo está un tiempo largo en verde y un tiempo corto en rojo.
Los LED’s son diodos emisores de luz y son las luces del semáforo.
CAPACITOR O CONDENSADORLa función del capacitor es almacenar la energía eléctrica para la rápida liberación de energía, la cual es evidente en la corta duración del destello, este está formado por 2 placas metálicas a corta distancia entre sí. Cuando se conecta a una fuente, las placas adquieren cargas iguales y opuestas.
Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.
Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir
Aquí a la izquierda vemos esquematizado un condensador, con las dos láminas = placas = armaduras, y el dieléctrico entre ellas. En la versión más sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.
•Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F), nano faradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F).
•Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.
•Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.
•Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.
RESISTENCIALa corriente que se maneja en el circuito no solo depende del voltaje sino también de la resistencia eléctrica que ofrece el conductor al paso de carga.
La resistencia de un alambre depende de su grosor y su longitud, así como de su conductividad. Los alambres gruesos tienen menos resistencia que los delgados. Los alambres más largos tienen más resistencia que los cortos.
Ohm descubrió que la corriente en un circuito es directamente proporcional al voltaje impreso a través del circuito, y es inversamente proporcional a la resistencia del circuito.
El CIRCUITO INTEGRADO 555 (Temporizador o Reloj)
Disposición de los pines o terminales del integrado 555
El integrado 555 se trata de un temporizador (TIMER), utilizado como un generador de pulsos, y la frecuencia de éstos puede variar de 1 pulso por segundo hasta 1 millón de pulsos por segundo.
El 555 es un circuito integrado que incorpora dentro de sí dos comparadores de voltaje, un flip flop, una etapa de salida de corriente, divisor de voltaje resistor y un transistor de descarga. Dependiendo de cómo se interconecten estas funciones utilizando componentes externos es posible conseguir que dicho circuito realiza un gran número de aplicaciones como:
Control de sistemas secuenciales, divisor de frecuencias, modulación por ancho de pulso, generación de tiempos de retraso, repetición de pulsos, entre otros.
FUNCIONAMIENTOSe alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales 8 (+Vcc) y 1(GND) tierra; el valor de la fuente de esta, va desde 5 V hasta 15 V de corriente continua, la misma fuente exterior se conecta a un circuito pasivo RC exterior, que proporciona por medio de la descarga de su capacitor una señal de voltaje que está en función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal 2 (TRIGGER) que es la entrada de un comparador.
La terminal 6 (THRESHOLD) se ofrece como la entrada de otro comparador, en la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud de señal externa que le sirve de disparo.
La terminal 5(CONTROL VOLTAGE) se dispone para producir modulación por anchura de pulsos, la descarga del condensador exterior se hace por medio de la terminal 7 (DISCHARGE), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se encuentra en saturación, se puede descargar prematuramente el capacitor por medio de la polarización del transistor (PNP) T2.
Se dispone de la base de T2 en la terminal 4 (RESET) del circuito integrado 555, si no se desea descargar antes de que se termine el periodo, esta terminal debe conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida involuntariamente, aun cuando no se desee.
La salida está provista en la terminal (3) del microcircuito y es además la salida de un amplificador de corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al circuito de tiempo 555, ya que la corriente máxima que se puede obtener cuando la terminal (3) sea conecta directamente al nivel de tierra es de 200 mA.
La salida del comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas al Reset y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como señal de entrada para el amplificador de corriente (Buffer), mientras que en la terminal 6 el nivel de tensión sea más pequeño que el nivel de voltaje contra el que se compara la entrada Reset del FF-SR no se activará, por otra parte mientras que el nivel de tensión presente en la terminal 2 sea más grande que el nivel de tensión contra el que se compara la entrada Set del FF-SR no se activará.
CIRCUITO ASTABLE BÁSICOSu principal característica es una forma de onda rectangular a la salida, en la cual el ancho de la onda puede ser manejado con los valores de ciertos elementos en el diseño.
FORMULAS: TA = 0.693 (R1+R2) C1
TB = 0.693 (R2*C1)
TA = es el tiempo del nivel alto de la señal
TB = es el tiempo del nivel bajo de la señal
Estos tiempos dependen de los valores de R1 y R2.
El periodo es = 1/f
La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula: f = 1/(0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2))
