PRÁCTICA
NO. 11 “EL CIRCUITO INTEGRADO Y EL
INTEGRADO NE 555”
DATOS
GENERALES:
Año:
|
1RO.
DE SECUNDARIA
|
Laboratorio:
|
ELECTRÓNICA,
COMUNICACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 1
|
Capacidad:
|
35
ALUMNOS
|
OBJETIVO:
Conocer
la forma de conexión y funcionamiento del circuito integrado NE 555
TIPO
DE PRÁCTICA
Los
alumnos se encuentran por mesa, pero se trabaja en forma individual.
ASPECTOS
TEÓRICOS
Un circuito
integrado (CI), también conocido
como chip
o microchip,
es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros
cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente
mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de
plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para
hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.
Antecedentes:
En abril de 1949, el ingeniero alemán
Werner Jacobi[] (Siemens AG) completa la primera solicitud de patente para
circuitos integrados con dispositivos amplificadores de semiconductores. Jacobi
realizó una típica aplicación industrial para su patente, la cual no fue
registrada. Más tarde, la integración de circuitos fue conceptualizada por el
científico de radares Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002), que estaba trabajando
para la Royal Radar Establishment del Ministerio de Defensa Británico, a
finales de la década de 1940 y principios de la década de 1950.
El primer circuito integrado fue
desarrollado en 1959 por el ingeniero Jack Kilby[] (1923-2005) pocos meses
después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba de
un dispositivo de germanio que integraba seis
transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de
rotación de fase. En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de
Física por la enorme contribución de su invento al desarrollo de la
tecnología.[] Al mismo tiempo que Jack Kilby, pero de forma independiente,
Robert Noyce desarrolló su propio circuito integrado, que patentó unos seis
meses después. Además resolvió algunos problemas prácticos que poseía el
circuito de Kilby, como el de la interconexión de todos los componentes; al
simplificar la estructura del chip mediante la adición del metal en una capa
final y la eliminación de algunas de las conexiones, el circuito integrado se
hizo más adecuado para la producción en masa. Además de ser uno de los pioneros
del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los co-fundadores de
Intel, uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados del mundo.[] Los
circuitos integrados se encuentran en todos los aparatos electrónicos modernos,
como automóviles, televisores, reproductores de CD, reproductores de MP3,
teléfonos móviles, computadoras, etc.
El desarrollo de los circuitos
integrados fue posible gracias a descubrimientos experimentales que demostraron
que los semiconductores pueden realizar algunas de las funciones de las
válvulas de vacío. La integración de grandes cantidades de diminutos
transistores en pequeños chips fue un enorme avance sobre el ensamblaje manual
de los tubos de vacío (válvulas) y en la fabricación de circuitos electrónicos
utilizando componentes discretos. La capacidad de producción masiva de
circuitos integrados, su confiabilidad y la facilidad de agregarles
complejidad, llevó a su estandarización, reemplazando diseños que utilizaban
transistores discretos, y que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos
de vacío. Son tres las ventajas más importantes que tienen los circuitos
integrados sobre los circuitos electrónicos construidos con componentes
discretos: su menor costo; su mayor eficiencia energética y su reducido tamaño.
El bajo costo es debido a que los CI son fabricados siendo impresos como una
sola pieza por fotolitografía a partir de una oblea, generalmente de silicio, permitiendo
la producción en cadena de grandes cantidades, con una muy baja tasa de
defectos. La elevada eficiencia se debe a que, dada la miniaturización de todos
sus componentes, el consumo de energía es considerablemente menor, a iguales
condiciones de funcionamiento que un homólogo fabricado con componentes
discretos. Finalmente, el más notable atributo, es su reducido tamaño en
relación a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un circuito integrado
puede contener desde miles hasta varios millones de transistores en unos pocos
centímetros cuadrados.
Avances en los circuitos integrados
Los avances que hicieron posible el
circuito integrado han sido, fundamentalmente, los desarrollos en la
fabricación de dispositivos semiconductores a mediados del siglo XX y los
descubrimientos experimentales que mostraron que estos dispositivos podían
reemplazar las funciones de las válvulas o tubos de vacío, que se volvieron
rápidamente obsoletos al no poder competir con el pequeño tamaño, el consumo de
energía moderado, los tiempos de conmutación mínimos, la confiabilidad, la
capacidad de producción en masa y la versatilidad de los CI.[] Entre los
circuitos integrados más complejos y avanzados se encuentran los
microprocesadores, que controlan numerosos aparatos, desde computadoras hasta
teléfonos móviles y hornos microondas. Los chips de memorias digitales son otra
familia de circuitos integrados, de importancia crucial para la moderna
sociedad de la información. Mientras que el costo de diseñar y desarrollar un
circuito integrado complejo es bastante alto, cuando se reparte entre millones
de unidades de producción, el costo individual de los CIs por lo general se
reduce al mínimo. La eficiencia de los CI es alta debido a que el pequeño
tamaño de los chips permite cortas conexiones que posibilitan la utilización de
lógica de bajo consumo (como es el caso de CMOS), y con altas velocidades de
conmutación. A medida que transcurren los años, los circuitos integrados van
evolucionando: se fabrican en tamaños cada vez más pequeños, con mejores
características y prestaciones, mejoran su eficiencia y su eficacia, y se
permite así que mayor cantidad de elementos sean empaquetados (integrados) en
un mismo chip (véase la ley de Moore). Al tiempo que el tamaño se reduce, otras
cualidades también mejoran (el costo y el consumo de energía disminuyen, y a la
vez que aumenta el rendimiento). Aunque estas ganancias son aparentemente para
el usuario final, existe una feroz competencia entre los fabricantes para
utilizar geometrías cada vez más delgadas. Este proceso, y lo esperado para los
próximos años, está muy bien descrito por la International Technology Roadmap
for Semiconductors.
Popularidad
Solo ha trascurrido medio siglo desde
que se inició su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi
omnipresentes. Computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones digitales
son ahora partes de las sociedades modernas. La informática, las
comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo
Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados. De
hecho, muchos estudiosos piensan que la revolución digital causada por los
circuitos integrados es uno de los sucesos más significativos de la historia de
la humanidad.[]
Tipos
Existen al menos tres tipos de
circuitos integrados:
·
Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo mono
cristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro
de galio, silicio-germanio, etc.
·
Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos
monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con
tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron
en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron
fabricar resistores precisos.
·
Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos
monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula,
transistores, diodos, etc., sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con
pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan
haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o
metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En
muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se
cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se
encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia
(RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.
En cuanto a las funciones integradas,
los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:
Circuitos integrados analógicos.
Pueden constar desde simples
transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta circuitos
completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o incluso receptores
de radio completos.
Circuitos integrados digitales.
Pueden ser desde básicas puertas
lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicados microprocesadores o micro
controladores.
Algunos son diseñados y fabricados para
cumplir una función específica dentro de un sistema mayor y más complejo.
En general, la fabricación de los CI es
compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy
reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten
grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un
montaje más eficaz y rápido.
EL CIRCUITO INTEGRADO NE 555
En julio de 1972, un grupo de
desarrollo dirigido por Gene Hanateck inventó un microcircuito de tiempo
conocido como NE555V. Gene Hanateck
era en aquel entonces Jefe de Producción en la fábrica de circuitos integrados
de Signetics Corp.
El temporizador 555 fue introducido en
el mercado en el año 1972 por esta misma fábrica con el nombre: SE555/NE555 y
fue llamado "The IC Time Machine" (El Circuito Integrado Máquina del Tiempo). Este circuito tiene muy
diversas aplicaciones, y en esos momentos era el único integrado disponible de
su tipo.
Está constituido por una combinación de
comparadores lineales, Flip-Flops (básculas digitales), transistor de descarga
y excitador de salida. Las tensiones de referencia de los comparadores se
establecen en 2/3 V para el primer comparador C1 y en 1/3 V para el segundo
comparador C2, por medio del divisor de tensión compuesto por 3 resistencias
iguales R.
En estos días se fabrica una versión
CMOS del 555 original, como el Motorola MC1455, que es muy popular hoy en día.
Pero la versión original de los sigue produciéndose con mejoras y algunas
variaciones a sus circuitos internos. Hay un circuito integrado de se compone
de dos temporizadores en una misma unidad, el 556
Hoy en día, si ha visto algún circuito
comercial moderno, no se sorprenda si se encuentra un circuito integrado 555
trabajando en él. Es muy popular para hacer osciladores que sirven como reloj
(base de tiempo) para el resto del circuito.
Descripción de las Patas o Pines del Temporizador 555
La secuencia de las patas es:
Pata1: Tierra
Pata5: Voltaje de control
Pata2: disparo
Pata6: Umbral
Pata3: Salida
Pata7: Descarga
Pata4: Reset Pata8:
Alimentación
El temporizador 555 se puede conectar
para que funcione de diferentes maneras, entre los más importantes están: como
multivibrador astable y como multivibrador monostable.
Multivibrador astable
Este tipo
de funcionamiento del temporizador 555 se caracteriza por una salida con forma
de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador
del circuito y que se repite en forma continua.
Multivibrador monostable
El multivibrador monostable entrega a su salida un solo pulso de
un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración). El esquema de
conexión y las formas de onda de la entrada y salida se muestran en
los siguientes gráficos. Ver que el tiempo en nivel alto de la salida
de multivibrador monostable depende del resistor R1
y el capacitor C1.
DESCRIPCIÓN
DE MATERIAL
Materiales
Cantidad
|
Descripción
|
Proporcionado por:
|
Costo
|
Institución
|
Alumno
|
|
1
|
Pila
de 9 volts
|
|
X
|
$
10.00
|
1
|
Porta
pila
|
|
X
|
$
4.00
|
2
|
Circuitos
integrados NE 555
|
|
X
|
$
10.00
|
1
|
Protoboard
|
|
X
|
$
80.00
|
2 mts.
|
Alambres
para protoboard del No.22
|
|
X
|
$
6.00
|
1
|
Resistencia
de 7.5 kilohms
|
|
X
|
$
1.00
|
1
|
Resistencia
de 7 kilohms
|
|
X
|
$
1.00
|
1
|
Capacitor de 100 microfaradios
|
|
X
|
$
3.00
|
1
|
Condensador
de 0.1 microfaradio
|
|
X
|
$
2.00
|
2
|
Leds
de 3 V.
|
|
X
|
$
3.00
|
1
|
Resistencias
de 100 ohms
|
|
X
|
$
1.00
|
1
|
Potenciómetro
de 10 kilohms
|
|
X
|
$
8.00
|
1
|
Push-boton
NA
|
|
X
|
$
3.00
|
1
|
Capacitor
electrolítico de 220 microfaradios
|
|
X
|
$
3.00
|
PROCEDIMIENTO
1.-
Verificar que se tenga todo el material
2.-
En el protoboard, armar el circuito del diagrama 1, teniendo cuidado con la
polaridad de Los leds y de los capacitores electrolíticos.
3.-
Verificar que las interconexiones realizadas con alambre sean al tamaño
adecuado.
4.-
Una vez armado el circuito del diagrama 1, verificar conexiones.
5.-
Conectar la fuente de alimentación o la pila de
9 volts a las terminales del
protoboard
6.-
Observa lo que sucede en el circuito y anótalo
7.-
Desconectar la fuente de alimentación o pila.
DIAGRAMA 1
MULTIVIBRADOR ASTABLE
Este tipo
de funcionamiento se caracteriza por una señal de salida con forma de onda
cuadrada o rectangular, donde la duración de los periodos entre alto y bajo
puede ser diferente y su amplitud estará determinada por el voltaje.
El término
“astable” se refiere a que ambos estados lógicos (alto y bajo) oscilan durante
un tiempo t.
La señal de salida tendrá
un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2, los cuales
variaran de acuerdo a los valores de R1, R2 y C1. El capacitor C2 de 0.01 uF
(10 picofaradios) se implementa cuando la patilla 5 de control de voltaje del
CI 555 no se utiliza.
8.- Armar el circuito del diagrama 2,
cuidando polaridades.
9.- Verificar interconexiones y tamaño
de alambre.
10.- Una vez armado el circuito del
diagrama 2, revisar conexiones
11.- Observa que sucede en los leds
cuando se varía el potenciómetro, anota tus Observaciones.
12.- Desconectar la fuente de
alimentación o pila
DIAGRAMA 2
MULTIVIBRADOR MONOSTABLE
En este tipo de conexión vamos a realizar
un circuito que cuando apretamos un botón este queda encendido un
tiempo y después se apaga. Para hacerlo nos vamos apoyar del integrado 555 en configuración
monoestable. El 555 es un C.I temporalizador, esto quiere decir que nos
sirve para aplicaciones donde necesitamos tiempo.
En conclusión pueden usar cualquier valor de
capacitor y resistencia todo de pende el tiempo que necesiten, aunque es
preferible dejar el capacitor fijo y variar el resistor.
OBSERVACIONES
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CUESTIONARIO
1.-
¿Qué pin o pata del circuito integrado 555 se conecta a negativo y cual a
positivo?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.-
¿Cuáles son las formas de conexión para el circuito integrado NE555?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.-
¿Qué sucede en el led en el primer
circuito?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.-
¿En el segundo circuito, que sucede en el led cuando movemos el potenciómetro y
apretamos el push-boton?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.-
¿Qué diferencia de funcionamiento encuentras entre los dos diagramas?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CONCLUSIÓN
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CRITERIOS
DE EVALUACIÓN
Calificación del 5% = cuando solo se
tenga el material y la práctica impresa, falta de esmero en el desarrollo de la
práctica.
Calificación del 10% = cuando la
práctica esté terminada y funcionando en su totalidad (cumpliendo requisitos
anteriores descritos).
Calificación a la mitad del porcentaje
equivalente a cada práctica, cuando se
entreguen a destiempo.
PRÁCTICA
NO. 12 “ANÁLISIS DEL CIRCUITO INTEGRADO NE 555”
DATOS
GENERALES
Año:
|
1RO.
DE SECUNDARIA
|
Laboratorio:
|
ELECTRÓNICA,
COMUNICACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 1
|
Capacidad:
|
35
ALUMNOS
|
OBJETIVO:
Analizar al circuito integrado NE 555 y
su forma de funcionamiento
TIPO
DE PRÁCTICA
Los alumnos se encuentran por mesa,
pero se trabaja en forma individual.
ASPECTOS
TEÓRICOS
Solo ha trascurrido medio siglo desde
que se inició su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi
omnipresentes. Computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones digitales
son ahora partes de las sociedades modernas. La informática, las
comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo
Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados. De
hecho, muchos estudiosos piensan que la revolución digital causada por los
circuitos integrados es uno de los sucesos más significativos de la historia de
la humanidad.[]
EL
CIRCUITO INTEGRADO NE 555
El circuito integrado 555 es uno de los
integrados más utilizados en el mundo de la electrónica por su bajo costo y su
gran fiabilidad y es capaz de producir pulsos de temporización (modo monoestable) muy precisos y que también
puede ser usado como oscilador (modo astable).
Fue desarrollado y construido en el año 1971 por la empresa Signetics con el
nombre: SE555/NE555 y se lo llamó: "The IC Time Machine"
("Circuito integrado la máquina del tiempo")
Según quien sea lo fabrique lo podemos
encontrar marcado con una designación tal como LM555, NE555, LC555, MC1455,
MC1555, SE555, CA555, XR-555, RC555, RM555, SN72555.
Este
circuito es un "Timer de precisión", en sus orígenes se presentó como
un circuito de retardos de precisión, pero pronto se le encontraron otra
aplicaciones tales como osciladores astables, generadores de rampas,
temporizadores secuenciales, etc., consiguiéndose unas temporizaciones muy
estables frente a variaciones de tensión de alimentación y de temperatura.
DESCRIPCIÓN
DE MATERIAL
Materiales
Cantidad
|
Descripción
|
Proporcionado por:
|
Costo
|
Institución
|
Alumno
|
|
1*
|
Pila
de 9 volts
|
|
X
|
$ 10.00
|
1*
|
Porta
pila
|
|
X
|
$ 4.00
|
1
|
Circuito
integrado NE 555
|
|
X
|
$ 5.00
|
1*
|
Protoboard
|
|
X
|
$ 80.00
|
2 mts.
|
Alambres
para protoboard del No.22
|
|
X
|
$ 6.00
|
1
|
Resistencia
de 6.8 kilohms
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Resistencia
de 33 kilohms
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Capacitor de 10 microfaradios
|
|
X
|
$ 3.00
|
2
|
Leds
de 3 V.
|
|
X
|
$ 6.00
|
2
|
Resistencias
de 220 ohm
|
|
X
|
$ 2.00
|
1
|
Potenciómetro
de 100 kilohms
|
|
X
|
$ 8.00
|
1
|
Resistencia
de 1 kilohms
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Push-boton
NA
|
|
X
|
$ 3.00
|
1
|
Resistencia
de 1 kilohms
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Capacitor
de 100 microfaradios
|
|
X
|
$ 3.00
|
PROCEDIMIENTO
1.- Verificar que se tenga todo el
material
2.- En el protoboard, armar el circuito
del diagrama 1, teniendo cuidado con la polaridad de los leds
3.- Verificar que las interconexiones
realizadas con alambre sean al tamaño adecuado.
4.- Una vez armado el circuito del
diagrama 1, verificar conexiones.
5.- Conectar la fuente de alimentación
o la pila de 9 volts a las terminales del protoboard
6.- Observa lo que sucede en el
circuito y anótalo
7.- Desconectar la fuente de
alimentación o pila.
DIAGRAMA 1
SEMÁFORO
8.- Armar el circuito del diagrama 2,
cuidando polaridades.
9.- Verificar interconexiones y tamaño
de alambre.
10.- Una vez armado el circuito del
diagrama 2, revisar conexiones
11.- Observa que sucede en los leds
cuando se varía el potenciómetro, anota tus Observaciones.
12.- Desconectar la fuente de
alimentación o pila
DIAGRAMA 2
LUCES DE VELOCIDAD VARIABLE
13.- Armar el circuito del diagrama 3
cuidando polaridades
14.- Verificar interconexiones y tamaño
de alambre.
15.- Una vez armado el circuito del
diagrama 3, revisar conexiones
16.- Conecta la pila o fuente de
alimentación a las terminales del protoboard.
17.- Observa que sucede en el led
cuando se varía el potenciómetro y se aprieta el push-
Botón. Anota tus observaciones.
18.-
Desconecta la fuente de alimentación o pila y desarma los circuitos.
DIAGRAMA 3
TEMPORIZADOR VARIABLE
OBSERVACIONES
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CUESTIONARIO
1.-
¿Qué pin o pata del circuito integrado 555 se conecta a negativo y cual a
positivo?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.-
¿Cuáles son las formas de conexión para el circuito integrado NE555?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.-
¿Cómo trabajan los leds en el primer
circuito?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.-
¿En el segundo circuito, que sucede en los leds cuando movemos el
potenciómetro?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.-
¿En el tercer circuito, que sucede cuando se mueve el potenciómetro?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6.-
¿En el tercer circuito que sucede cuando se cierra el interruptor?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CONCLUSIÓN
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CRITERIOS
DE EVALUACIÓN
Calificación del 5% = cuando solo se
tenga el material y la práctica impresa, falta de esmero en el desarrollo de la
práctica.
Calificación del 10% = cuando la
práctica esté terminada y funcionando en su totalidad (cumpliendo requisitos
anteriores descritos).
Calificación a la mitad del porcentaje
equivalente a cada práctica, cuando se
entreguen a destiempo.
PRÁCTICA
NO. 13 “CIRCUITO INTEGRADO 555 APLICADO
EN DETECTORES Y
PROBADORES”
DATOS
GENERALES
Año:
|
1RO.
DE SECUNDARIA
|
Laboratorio:
|
ELECTRÓNICA,
COMUNICACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 1
|
Capacidad:
|
35
ALUMNOS
|
OBJETIVO:
Reconocer la forma de funcionamiento del C.I. 555 en
circuitos de prueba y detección.
TIPO
DE PRÁCTICA
Los
alumnos se encuentran colocados en mesas, pero trabajan en forma individual.
ASPECTOS
TEÓRICOS
El 555 es un circuito muy
sencillo pero con múltiples usos.
Se usa principalmente
como temporizador/oscilador. Dependiendo de las conexiones de sus patas se
pueden obtener diferentes resultados. Incluso este dispositivo puede ser
utilizado como amplificador operacional.
Lanzado al mercado en el
año 1972 por Signetics con el propósito de satisfacer la urgencia de un
circuito generador de pulsos universal que se adaptara a diversas condiciones
de trabajo.
Del año que fue creado, a
hoy en día tuvo un gran número de aplicaciones y también tuvo algunas
modificaciones y también las grandes empresas electrónicas fueron diseñando su
propio circuito integrado NE 555.
Probador de continuidad
Este valioso instrumento
permite saber si un circuito conduce o no corriente y si lo hace
apropiadamente. Erróneamente se detecta la continuidad de un circuito con un
simple led o zumbador en serie con lo que se desea probar y el resultado es
incierto debido a que una resistencia de hasta 50 ohms no afecta en absoluto ni
el brillo del led ni el sonido del zumbador. Aparte, al ser una serie directa
se está cargando con corriente y tensión el circuito en verificación.
El detector de humedad, es un dispositivo
práctico que puede usarse para examinar la humedad en la tierra alrededor de la
planta, y asegurarse de que tiene el agua necesaria.
Para operarlo energice el
circuito e introduzca los puntos de prueba (probadores cables) en la tierra
alrededor de la planta. Al mismo tiempo que hace esto el LED comenzará a
destellar a una frecuencia proporcional a la humedad del suelo. A más humedad
más rápido el destello y viceversa. Si no hay humedad el LED no destellará.
En este circuito la
frecuencia de los pulsos es controlada por la resistencia entre los probadores.
La resistencia entre estos, depende de la humedad que estos detectan. A más
humedad, menos resistencia y viceversa.
DESCRIPCIÓN
DE MATERIAL
Cantidad
|
Descripción
|
Proporcionado por:
|
Costo
|
Institución
|
Alumno
|
|
1*
|
Circuito
integrado NE 555
|
|
X
|
$
5.00
|
1
|
Led
rojo
|
|
X
|
$
1.50
|
1
|
Led
verde
|
|
X
|
$
1.50
|
1
|
Resistencia
de 220 ohms a ¼ de watt
|
|
X
|
$
1.00
|
3
|
Resistencias
de 1 kilohms a ¼ de watt
|
|
X
|
$
3.00
|
1
|
Resistencia
de 6.8 kilohms a ¼ de watt
|
|
X
|
$
1.00
|
2
|
Resistencias
de 10 kilohm a ½ watt
|
|
X
|
$
2.00
|
1
|
Capacitor
electrolítico de 10 microfaradios a 25 volts
|
|
X
|
$
3.00
|
1
|
Condensador
de 0.1 microfaradio
|
|
X
|
$
2.00
|
1
|
Diodo
1N4004
|
|
X
|
$
4.00
|
1
|
Diodo
1N4148
|
|
X
|
$
4.00
|
2
|
Caimanes.
|
|
X
|
$
8.00
|
1
|
Buzzer
|
|
X
|
$ 6.00
|
1
|
Resistencia
de 120 kilohms a ¼ de watt
|
|
X
|
$
1.00
|
1
|
Transistor
2N3904
|
|
X
|
$
8.00
|
1
|
Relevador
de 6 volts 5 pines
|
|
X
|
$
9.00
|
1
|
Resistencia
de 10 ohms a ¼ de watt
|
|
X
|
$
1.00
|
1*
|
Protoboard
|
|
X
|
$
80.00
|
1mt.*
|
Alambres
para protoboard
|
|
X
|
$
6.00
|
1*
|
Pila de 9 volts o fuente de alimentación
|
|
X
|
$
10.00
|
1*
|
Porta pila
|
|
X
|
$
4.00
|
PROCEDIMIENTO
1.- Verificar que se tenga todo el
material
2.- Armar en el protoboard el circuito
del diagrama 1, tener cuidado con la polaridad de los componentes
3.- Antes de conectar la pila de 9
volts o fuente de alimentación, checar conexiones
4.- Conectar a la fuente de
alimentación a 9 volts máximo.
5.- Observar que sucede con el buzzer
cuando las puntas de prueba son introducidas en un recipiente con agua. Anota
tus observaciones.
6.- Desconecta la fuente de
alimentación y desarma el circuito.
DIAGRAMA 1
PROBADOR AUDIBLE DE CONTINUIDAD
FUNCIONAMIENTO
El
probador audible de continuidad, proporciona la mejor herramienta para examinar
circuitos abiertos, cables rotos, conexiones malas o examinar bombillas o
fusibles.
Para
operarlo conecte la batería al conector y toque los dos probadores del
dispositivo, a las conexiones del circuito que se está probando. Si hay
continuidad emitirá un sonido audible, si el circuito está abierto no se
escuchara nada.
El circuito probador de continuidad,
está hecho básicamente con el temporizador 555 trabajando como reloj. Cuando
hay continuidad eléctrica en las dos puntas de prueba, el 555 generará una
señal de audio que es amplificada por el transistor y luego reproducida por el
buzzer.
7.- Armar el circuito del diagrama 2 en
el protoboard. Teniendo cuidado con las polaridades de los componentes.
8.- Antes de conectar la fuente de
alimentación, checar conexiones del circuito.
9.- Conectar a la fuente de
alimentación a 9 volts máximo
10.- Observar que sucede con el LED,
cuando las puntas son humedecidas en una planta o en un recipiente con agua.
Anota tus observaciones.
11.- Observar que sucede con el LED
cuando se cambia la planta de prueba (menos humedad), anota tus observaciones.
12.- Desconecta la fuente de
alimentación y desarma el circuito.
DIAGRAMA 2
DETECTOR DE HUMEDAD DE PLANTAS Y FLORES
FUNCIONAMIENTO
El diagrama 2 se llama detector de
humedad para plantas y flores, es un dispositivo práctico que puede usarse para
examinar la humedad en la tierra alrededor de una planta, y asegurarse que
tiene agua necesaria.
Para operarlo solo conecte la batería y
luego introduzca los probadores en la tierra alrededor de la planta, al mismo
tiempo que hace esto el led comenzará a destellar a un frecuencia proporcional a la humedad del
suelo. A más humedad, más rápido destellará y viceversa. Si no hay humedad del
todo, el led no destellará, permanecerá iluminado o apagado.
La resistencia entre los probadores
dependerá de la humedad que estos detecten. A más humedad, menor resistencia y
viceversa.
13.- Arme en el protoboard el circuito
del diagrama 3
14.- Antes de conectar la fuente de alimentación (9 volts), checar
conexiones
15- Conectar a la fuente de
alimentación a 9 volts máximo.
14.- Observar que sucede con el buzzer
cuando las puntas de prueba son puestas en una
Caída de agua (llave de agua). Anota tus observaciones.
15.- Desconecta la fuente de
alimentación y desarma el circuito.
DIAGRAMA 3
ETECTOR AUDIBLE DE CAÍDA DE AGUA
FUNCIONAMIENTO
En
el diagrama 3, en este último proyecto, puede usarse para monitorear tanques de
agua, tales como un lavamanos, fregadero, piscina, etc, durante el llenado para
evitar su rebosamiento. Cuando el agua alcanza, los probadores, este
dispositivo emitirá un sonido audible. Para operarlo solo conecte la batería e
introduzca los probadores en el tanque de agua.
Este detector está básicamente formado por el C.I. 555 conectado como un reloj.
OBSERVACIONES
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CUESTIONARIO
1.-
¿Qué pasa en el circuito 1 cuando las puntas de prueba son sumergidas en agua?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.-
¿Qué sucede con el led en el circuito 2, cuando se colocan las puntas de prueba
en la tierra de la planta Humedecida?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.-
¿Qué sucede con el led en el circuito 2, cuando se colocan en la tierra de la
segunda planta con falta de humedad, las puntas de prueba?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.-
¿Qué sucede con el buzzer del circuito 3, cuando las puntas de prueba son
sumergidas en el chorro de agua de la llave?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.-
Menciona 2 lugares en los cuales se pueden utilizar los detectores de agua, de
humedad y de caída de agua.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
CONCLUSIÓN
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CRITERIOS
DE EVALUACIÓN
Calificación del 5% = cuando solo se
tenga el material y la práctica impresa, falta de esmero en el desarrollo de la
práctica.
Calificación del 10% = cuando la
práctica esté terminada y funcionando en su totalidad (cumpliendo requisitos
anteriores descritos).
Calificación a la mitad del porcentaje
equivalente a cada práctica, cuando se
entreguen a destiempo.
PRÁCTICA
NO. 14 “EL CIRCUITO INTEGRADO NE 555
APLICADO EN CIRCUITOS
CON SONIDO”
DATOS
GENERALES
Año:
|
1RO.
DE SECUNDARIA
|
Laboratorio:
|
ELECTRÓNICA,
COMUNICACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 1
|
Capacidad:
|
35
ALUMNOS
|
OBJETIVO
Conocer la forma de funcionamiento del
C.I. 555 en circuitos con sonido (sirenas).
TIPO
DE PRÁCTICA
Los
alumnos se encuentran colocados en mesas, pero trabajan en forma individual.
ASPECTOS
TEÓRICOS
De todos los circuitos
integrados utilizados en la actualidad, tal vez el más popular es el 555.
Diseñado para trabajar como contador de tiempo de uso general y el oscilador,
el circuito integrado ha demostrado ser tan versátil que miles de aplicaciones
que surjan, pronto fueron creados. Hoy en día, cuando se trata de cualquier
proyecto que requiere la generación de formas de onda, retrasos, temporizadores
o dispositivos de disparo de la lógica señala el primer componente que viene a
la mente de cualquier diseñador es 555. De este artículo se presenta la que es
555 y lo que puede hacer de una manera muy amplia.
Con más de mil millones de
unidades vendidas por mes, el circuito integrado 555 es probablemente el
componente más importante de esta familia. Con las versiones CMOS y baja
tensión, este componente es insuperable cuando se desea una temporización hasta
1 hora o la generación de pulsos de duración constante, o en aplicaciones que
necesitan ser generada señales rectangulares de hasta 500 kHz.
El circuito integrado 555
El circuito integrado 555
se compone de un temporizador de propósito general que puede operar tanto en la
configuración astable como en la configuración monoestable. La colocación de
pinos del IC básico se muestra en la Figura 1
Figura 1
Aunque no existe una
versión antigua vivienda de 14 pines, que apenas se encuentra en la actualidad.
Una versión principal del 555 es el gemelo 555 conocido como 556, cuyas
patillas se ve en la figura 2.
Figura 2
En la práctica, los
fabricantes añaden prefijos para identificar su 555, y nombres como LM555,
NE555, y otros 555 son comunes. También tenemos versiones
"diferentes" de 555 a emplear las tecnologías más avanzadas que la
lineal tradicional.
Por lo tanto, una primera
CMOS resalte 555 también se especifica como TL7555 o TLC7555, que se
caracteriza por ser capaz de funcionar con voltajes más bajos que lo 555 común,
que tiene menor consumo de energía y alcanzar frecuencias más altas. En la
figura 3 tenemos un diagrama simplificado de las funciones en el circuito
integrado 555.
Figura 3
Estos bloques se pueden
usar de dos formas básicas, que son astable (funcionamiento libre) y un pulso
(monoestable). En la versión astable, el circuito opera como oscilador de
generación de señales rectangulares disponibles en el pin de salida 3. En la
versión de un solo disparo, el circuito genera un único impulso rectangular
cuando se activa externamente. Las principales características de la 555 son:
Características:
Tensiones de alimentación
de energía van desde 4,5 hasta 18 V
Corriente de salida máxima
+/- 200 mA
Voltaje de umbral típico
para suministrar 5 V 3,3 V
Corriente de umbral típico
de 30 nA
Nivel de disparo típico con
alimentación de 5 V 1.67 V
Tensión de restablecimiento
típico de 0,7 V
Disipación máxima de 500 mW
Corriente de alimentación
típica en 5 V 3 mA
Corriente de alimentación
típica en 15 V 10 mA
Tensión de salida típica de
alto nivel con 5 V de potencia (Io = 50 mA) 3,3 V
Tensión de salida típica a
baja potencia con 5 V (Io = 8 mA) 0,1 V
DESCRIPCIÓN
DE MATERIAL
Materiales
Cantidad
|
Descripción
|
Proporcionado por:
|
Costo
|
Institución
|
Alumno
|
|
1*
|
Protoboard
|
|
X
|
$ 80.00
|
1*
|
Pila
de 9 volts o fuente de alimentación
|
|
X
|
$ 10.00
|
1mt.*
|
Alambre
para protoboard
|
|
X
|
$ 6.00
|
1*
|
Resistencia
de 6.8 kilohm a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Resistencia
de 7.5 kilohm a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Switch
1 polo- 1 tiro
|
|
X
|
$ 8.00
|
1
|
Resistencia
de 1 kilohm a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Potenciómetro
de 100 kilohm
|
|
X
|
$ 8.00
|
1
|
Condensador
de 0.1 microfaradios
|
|
X
|
$ 2.00
|
1
|
Capacitor
electrolítico de 100 microfaradios a 16 volts
|
|
X
|
$ 3.00
|
1
|
Circuito
integrado LM 555
|
|
X
|
$ 5.00
|
1
|
Resistencia
de 10 ohms a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Resistencia
de 220 ohms a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Transistor
2N3904
|
|
X
|
$ 8.00
|
1
|
Bocina
de 8 ohm a 4 watts
|
|
X
|
$ 25.00
|
1
|
Resistencia
de 2.2 kilohm a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Capacitor
de 1000 microfaradios a 16 volts
|
|
X
|
$ 4.00
|
1
|
Push-boton
NA
|
|
X
|
$ 3.00
|
1
|
Resistencia
de 120 kilohms a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
|
Condensador
de 0.01 microfaradio
|
|
X
|
$ 2.00
|
1
|
Resistencia
de 39 kilohms a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
1
|
Resistencia
de 470 kilohms a ½ watt
|
|
X
|
$ 1.00
|
PROCEDIMIENTO
1.- Verificar que se tenga todo el
material
2.- Armar en el protoboard el circuito
del diagrama 1, tener cuidado con la polaridad de los componentes.
3.- Antes de conectar la pila o fuente de alimentación, checar las
conexiones realizadas
4.- Conectar a la fuente de
alimentación a 9 volts máximo
5.- Observar que sucede con la bocina
cuando se presiona el push-boton. Anota tus observaciones.
6.- Desconectar la fuente de
alimentación y desarma los circuitos.
DIAGRAMA 1
GENERADOR DE AUDIO
FUNCIONAMIENTO
Para operar este circuito, conecte a la
fuente de alimentación y luego gire el potenciómetro, para variar la intensidad
de la señal de audio. Esté circuito esta hecho básicamente de un temporizador
555 trabajando como un reloj. El potenciómetro controla la frecuencia de la
señal de audio generada por el reloj, el transistor amplifica la señal que se
reproduce en la bocina.
13.- Arma en el protoboard el circuito
del diagrama 2
14.- Antes de conectar, checar
conexiones realizadas
15- Conectar a la fuente de
alimentación a 9 volts máximo.
16.- Observar que sucede con la bocina cuando
aprietas el push-boton. Anota tus observaciones
17.- Desconectar la fuente de
alimentación y desarma el circuito.
DIAGRAMA 2
SIRENA POLICIAL ELECTRÓNICA
FUNCIONAMIENTO
Al conectar la batería, se presiona el
interruptor para producir un tono de crecimiento constante en la bocina, al
soltar el interruptor el tono decaerá en velocidad. Así se puede controlar el
tono, la velocidad de ascenso y caída de la velocidad del tono de la sirena,
abriendo y cerrando el interruptor.
18.- Arma en el protoboard el circuito
del diagrama 3
19.- Antes de conectar, checar
conexiones realizadas
20- Conectar a la fuente de
alimentación a 9 volts máximo.
21.- Observar que sucede con la bocina
cuando aprietas el push-boton. Anota tus observaciones
22.- Desconectar la fuente de
alimentación y desarma el circuito.
DIAGRAMA 3
SIRENA DE POLICIA INGLESA
FUNCIONAMIENTO
Esté circuito esta hecho básicamente
con el circuito integrado 555 trabajando como reloj, cuando el interruptor está
abierto, la frecuencia de la señal de audio generada por el C.I, depende de los
valores de las resistencias R2, R4 y C2. Bajo estas circunstancias se genera un
tono, cuando el interruptor es presionado R1 queda en paralelo con R2 el cual
tendrá un valor de resistencia diferente y la frecuencia de la señal de audio
cambia, generando así un segundo tono.
OBSERVACIONES
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CUESTIONARIO
1.-
¿Que forma de conexión del circuito integrado utilizaste en el circuito1?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.-
¿Qué tipo de conexión utilizaste en el circuito integrado del diagrama 2?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.-
En el circuito 2, ¿qué sucede cuando aprietas el interruptor?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.-
En el circuito 3 ¿Que sucede cuando aprietas el interruptor?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.-
¿Cuáles son los tipos de conexión más frecuentes del circuito integrado NE 555?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CONCLUSIÓN
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Calificación del 5% = cuando solo se
tenga el material y la práctica impresa, falta de esmero en el desarrollo de la
práctica.
Calificación del 10% = cuando la
práctica esté terminada y funcionando en su totalidad (cumpliendo requisitos
anteriores descritos).
Calificación a la mitad del porcentaje
equivalente a cada práctica, cuando se
entreguen a destiempo.
