555 Multivibrador monoestável

PEÇAS E MATERIAIS

• Uma bateria de 9 V
• Clipe de bateria (catálogo Radio Shack # 270-325)
• Mini clipes de gancho (soldados ao clipe de bateria, catálogo Radio Shack nº 270-372)
• Um relógio com ponteiro / mostrador de segundos ou um cronômetro
• Um fio de 11/2 "a 2" (3,8 mm a 5 mm) de comprimento, dobrado ao meio (mostrado como fio vermelho na ilustração)
• U1 - 555 temporizador IC (catálogo Radio Shack # 276-1723)
• D1 - Díodo emissor de luz vermelha (catálogo Radio Shack # 276-041 ou equivalente)
• D2 - Díodo emissor de luz verde (catálogo Radio Shack # 276-022 ou equivalente)
• R1, R2 - resistores de 1 KΩ 1 / 4W
• Rt - 27 KΩ 1 / 4W resistor
• Rt - resistor 270 KΩ 1 / 4W
• C1, C2 - Capacitor de 0,1 µF (catálogo Radio Shack 272-1069 ou equivalente)
• Ct - Capacitor de 10 µF (catálogo Radio Shack 272-1025 ou equivalente)
• Capacitor Ct - 100 µF (catálogo Radio Shack 272-1028 ou equivalente)

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 13:"Campos elétricos e capacitância"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 13:"Capacitores e cálculo"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 16:“Cálculos de tensão e corrente”

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 16:"Resolvendo o tempo desconhecido"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 4, capítulo 10:“Multivibradores monoestáveis”



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Saiba como funciona um multivibrador monoestável
• Aprenda uma aplicação prática para uma constante de tempo RC
• Como usar o cronômetro 555 como um multivibrador monoestável

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Este é um dos 555 circuitos mais básicos. Este circuito faz parte da ficha técnica do chip, completa com a matemática necessária para projetar de acordo com as especificações, e é uma das razões pelas quais o 555 é conhecido como temporizador.

O LED verde mostrado na ilustração acende quando a saída do 555 está alta (ou seja, comutada para Vcc), e o LED vermelho acende quando a saída do 555 está baixa (comutada para terra).

Este multivibrador monoestável específico (também conhecido como monoestável ou temporizador) não é do tipo reativável.

Isso significa que, uma vez disparado, ele ignorará outras entradas durante um ciclo de temporização, com uma exceção, que será discutida no próximo parágrafo.

O cronômetro começa quando a entrada fica baixa ou muda para o nível de solo, e a saída fica alta.

Você pode provar isso conectando o fio vermelho mostrado na ilustração entre o aterramento e o ponto B, desconectando-o e reconectando-o.

É uma condição ilegal para a entrada permanecer baixa para este design após o tempo limite.

Por esta razão, R3 e C1 foram adicionados para criar um condicionador de sinal, que permitirá o disparo apenas por borda e evitará a entrada ilegal.

Você pode provar isso conectando o fio vermelho entre o aterramento e o ponto A.

O cronômetro iniciará quando o fio for inserido no protoboard entre esses dois pontos e ignorará outros contatos.

Se você forçar a entrada do temporizador a permanecer baixa após o tempo limite, a saída permanecerá alta, mesmo que o temporizador tenha terminado. Assim que este aterramento for removido, o cronômetro será reduzido.

Rt e Ct foram selecionados para duração de 3 segundos. Você pode verificar isso com um relógio, 3 segundos é tempo suficiente para que os humanos lentos possam realmente medi-lo.

Tente trocar Rt e Ct com o resistor de 27 KO e os capacitores de 100 µF. Visto que a resposta à fórmula é a mesma, não deve haver diferença em como ela funciona.

Em seguida, tente trocar Rt com o resistor 270 KO, uma vez que a constante de tempo RC agora é 10 vezes maior, você deve chegar perto de 30 segundos.

O resistor e o capacitor têm provavelmente 5% e 20% de tolerância, respectivamente, de modo que os tempos calculados que você mede podem variar até 25%, embora geralmente sejam muito mais próximos.

Outro recurso interessante do 555 é sua imunidade à tensão da fonte de alimentação.

Se você trocar a bateria de 9 V por uma bateria de 6 V ou 12, deverá obter resultados idênticos, embora a intensidade da luz do LED mude.

C2 não é realmente necessário. O 555 IC tem esta opção caso o temporizador esteja sendo usado em um ambiente onde a linha de alimentação é ruidosa.

Você pode removê-lo e não notar a diferença. O próprio 555 é uma fonte de ruído porque há um breve período de tempo em que os transistores em ambos os lados da saída estão conduzindo, criando uma oscilação de energia (medida em nanossegundos) da fonte de alimentação.



TEORIA DA OPERAÇÃO

Olhando para o esquema funcional mostrado, você pode ver que o pino 7 é um transistor indo para o aterramento.







Este transistor é simplesmente uma chave que normalmente conduz até que o pino 2 (que está conectado através do comparador C1, que alimenta o flip-flop interno) seja abaixado, permitindo que o capacitor Ct comece a carregar.

O pino 7 permanece desligado até que a tensão no Ct carregue para 2/3 da tensão da fonte de alimentação, onde o temporizador atinge o tempo limite e o transistor do pino 7 liga novamente, seu estado normal neste circuito.

A figura abaixo mostrará a sequência de chaveamento, com o vermelho sendo as tensões mais altas e o verde sendo o aterramento (0 volts), com o espectro intermediário, pois este é fundamentalmente um circuito analógico.

Este gráfico mostra a curva de carga ao longo do Ct.







A Figura 1 é o ponto inicial e final para este circuito, onde ele está esperando por um gatilho para iniciar um ciclo de temporização.

Neste ponto, o transistor do pino 7 está ligado, mantendo o capacitor Ct descarregado.







A Figura 2 mostra o que acontece quando o 555 recebe um gatilho, iniciando a sequência.

Ct não teve tempo de acumular voltagem, mas o carregamento começou.







A Figura 3 mostra o capacitor carregando, durante este tempo o circuito está em uma configuração estável e a saída é alta.







A Figura 4 mostra o circuito no meio do desligamento quando atinge o tempo limite.

O capacitor carregou até 67%, o limite superior do circuito 555, fazendo com que seu flip-flop interno comutasse.

Como mostrado, o transistor ainda não mudou, o que irá descarregar Ct quando isso acontecer.







A Figura 5 mostra o circuito após ele ter se estabilizado, que é basicamente o mesmo mostrado na Figura 1.



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