CONFIGURACIONES DEL 555 Y FUENTES ESTABILIZADAS Universidad Politécnica Salesiana, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador.
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Abstract — the corrections are used to convert alternating signals in this practice, in practice made it shows how a source from which is fed with an alternating signal to obtain a continuous signal output voltage is required and seen as the signal changes in each part with the possibility of varying output voltages depending on the calculations made and integrated to better facilitate us to obtain a continuous output voltage. I ndex ndex Terms — — fuente de alimentación , fuentes estabilizadas, trnasitores,
I.
misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más eficiente pero será más complejo y por tanto más susceptible a averías. Reguladores de tensión 78xx y 79xx
Los reguladores lineales de tensión, también llamados reguladores de voltaje, son circuitos integrados diseñados para entregar una tensión constante constante y estable.
OBJETIVOS
1. Design, calculate and check the operation of a symmetrical dual-source voltages delivered: • ± 5V and ± 12V for a current of 300mA for each
2. Design, calculate and verify the operation of a source variable from 0 to 15V and output current of 0.4A. 3. Check operation by designing and calculating an application demanding circuit configurations and astable monosestable of 555. Using stabilized power +5 V II.
MARCO TEÓRICO
Fuente de alimentación
Fig. 2 (Circuito integrado, regulador de tensión.)
Estos dispositivos están presentes en la gran mayoría de fuentes de alimentación, pues proporcionan una estabilidad y protección sin apenas necesidad de componentes externos haciendo que sean muy económicos. La familia La tensión y corriente que proporcionan es fija según el modelo y va desde 3.3v hasta 24v con un corriente de 0.1A a 3A.
En electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisión, impresora, router, etc.).
La identificación del modelo es muy sencilla. Las dos primeras cifras cifras corresponden a la familia: familia:
Clasificación: Las fuentes de alimentación, para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como fuentes de alimentación lineal y conmutada. Las lineales tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, pero sin embargo su regulación de tensión es poco eficiente. Una fuente conmutada, de la
Las dos cifras siguientes corresponden al voltaje de salida:
78xx para reguladores de tensión positiva 79xx para reguladores de tensión negativa
xx05 para tensión de 5v xx12 para 12v xx24 para 24v etc. etc.
Los modelos más comunes son: Tabla. 1 (modelos según el voltage tanto para entrada como para salida.)
Model 780 780 780 780 780 781 781 781 781 782 o 3 5 6 8 9 0 2 5 8 4 Vout
3.3 5V 6V 8V 9V 10V 12V 15V 18V 24V V
Model 790 790 790 790 780 791 791 791 791 792 o 3 5 6 8 9 0 2 5 8 4 Vout
3.3 -5V -6V -8V -9V 10V 12V 15V 18V 24V V
Con respecto a la corriente máxima (Imax) de salida, está indicada en el marcado del dispositivo. Por ejemplo, si entre la familia y el modelo aparece una L (78 L05) indica que la corriente máxima de salida es de 0.1A.
Fig. 3 (Circuitería de integrado regulador de voltaje.)
Los condensadores C1 y C2 tienen los valores recomendados por el fabricante para que proporcionen una función estabilizadora de tensión.
Integrado regulador LM317
En el caso de necesitar corrientes superiores a 1A, como ya se ha dicho, pueden utilizarse los reguladores de la serie 78HXX, LM3XX, en cápsula TO-3, capaces de suministrar 5A, no muy habituales. Otro problema reside en que sólo se disponen de 5V, 12V y 15V, que en la mayoría de los casos puede ser suficiente.
L = 0.1A M = 0.5A S = 2A T = 3A Sin letra = 1A
¿Cómo funciona? Una visión simplificada, para entender su funcionamiento, sería verlos como un divisor de tensión que se reajusta constantemente para que la tensión entregada sea siempre la misma. Evidentemente no es tan simple como una par de resistencias ajustables. En el interior de un regulador lineal de tensión pueden encontrarse componentes activos, como transistores trabajando en su zona lineal, y/o pasivos, como diodos zenner, en su zona de ruptura. Los tres terminales corresponden a la Tensión de entrada (Vin), Tierra (ground) y Tensión de salida (Vout). Según el encapsulado, TO92, TO220 o TO3, la asignación de los pinouts puede variar. Este que muestro aquí es un TO220.
Fig. 4 (modelos de reguladores.)
En el supuesto de necesitar una tensión regulable (ajustable) desde 1'7V a 24V. El regulador a utilizar podría ser uno de la serie LM317, LM350 o LM338, la diferencia con los anteriores es que el terminal común, en lugar de estar conectado a masa, es del tipo flotante y por lo tanto esto permite ajustarle en tensión. Estos con los encapsulados típicos, TO-220 o TO-3.
LM 555 CM
Figura 8. Imagen de LM555 CM
La principal utilización del circuito integrado 555 es la obtención de retardos de tiempo con precisión. Posee terminales destinados al disparo y al reset para las aplicaciones que así lo requieran.
Este integrado puede utilizarse entre otras cosas para el diseño de: - Circuitos monoestables. - Osciladores a estables. - Generador de rampas de tensión. - Detector de desaparición de impulsos. - Circuitos moduladores de impulsos. - Temporizadores secuenciales. - Osciladores controlados en tensión. Sus características más destacadas son: - Trabaja con tiempos desde microsegundos a horas. - Puede funcionar en modo a estable o monoestable. - Ciclo de trabajo ajustable. - Corrientes de salida de +-200mA. - Compatible con TTL con Vcc=5V. - Muy estable con la temperatura 0.005% por ºC. - Tensión de alimentación entre 4.5 y 18V.
Figura 9. Pines del 555
Monoestable:
El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho período, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.
APLICACIONES: En la mayor parte de las aplicaciones, el número de componentes exteriores es mínimo, tanto por su constitución interna como por su alta corriente de salida. Puede controlar directamente relés y diodos Led. Funcionando como monoestable necesita una resistencia y un condensador, siendo éstos los que determinan el tiempo de retardo. La frecuencia del oscilador a estable queda fijada mediante dos resistencias y un condensador. Estas dos son las aplicaciones fundamentales, sin embargo, existen otras muchas. De algunas de ellas se ha incluido el esquema eléctrico, así como un diagrama de las señalas obtenidas durante el funcionamiento.
Figura 7 .Circuito multivibrador monoestable
En la Figura 1 se representa el esquema de un circuito multivibrador monoestable, realizado con componentes discretos, cuyo funcionamiento es el siguiente: Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciarán la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más rápido que el otro.
Supongamos que es TR-2 el que conduce primero. El voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios (salida Y a nivel bajo), por lo que la tensión aplicada a la base de TR-1 a través del divisor formado por R-3, R-5 , será insuficiente para que conduzca TR-1. En estas condiciones TR-1 permanecería bloqueado indefinidamente. Pero si ahora aplicamos un impulso de disparo de nivel alto por la entrada T, el transistor TR-1 conducirá y su tensión de colector se hará próxima a 0 V, con lo que C-1, que estaba cargado a través de R-1 y la unión base-emisor de TR-2, se descargará a través de TR-1 y R-2 aplicando un potencial negativo a la base de TR-2 que lo llevará al corte (salida Y a nivel alto) . En esta condición la tensión aplicada a la base de TR-1 es suficiente para mantenerlo en conducción aunque haya desaparecido el impulso de disparo en T. Seguidamente se inicia la carga de C-1 a través de R-2 y TR-1 hasta que la tensión en el punto de unión de C-1 y R-2 (base de TR-2) sea suficiente para que TR-2 vuelva a conducir y TR-1 quede bloqueado. La duración del periodo cuasi estable viene definido por los valores de C-1 y R-2.
IV.
DESARROLLO
1. Di señ ar, calcul ar y comprobar el f unci onami ento de una f uente doble simé tr ica que entr egue tensiones de: ±5V y ±12V par a un a corr ient e de 300mA para cada un a
Fig. 6 (Esquema de fuente doble simétrica para +- 5V y +12V) Cálculos
III.
MATERIALES
()
Resistencias: 1K ohm, 40,15 ohm, otras. Potenciómetros. Diodos
Graficas osciloscopio
Cable Multipar. Osciloscopio Protoboard. 2 sondas. Pela cable. Pinzas para circuitos. Circuitos integrados 78xx y 79xxx. Circuito integrado LM317.
()
Condensadores varios especificados en los cálculos. Transformador de 110V-12V-1A
Fig. 7 Grafica de entrada
Fig 11. Señal de -12 v Fig8 . Señal de + 5 v
Fig12. Señal de + rizado del condensador Fig. 9. Señal de -5 v
Simulaciones: U1 LM7812CT U7
+
14.959
V
-
U4 LM7805CT L IN E VOLTAGE
DIODE_VIRTUAL
V RE G
COMMON
V RE G
COMMON
D1 V1
L IN E VOLTAGE
C1 2200µF
D2
R2
R1
16.6Ω
40Ω
T1 0
12 Vrms 60 Hz 0°
2
3
R3 40Ω 1
4
D3
C2 2200µF
D4
R4 16.6Ω
COMMON VOLTAGE L IN E
U2
+
15.419 -
Fig 10. Señal de + 12 v
V
V RE G
U6 LM7905CT
COMMON VOLTAGE L IN E
V RE G
U5 LM7912CT
Fig. 15 (Forma de onda de salida fuente doble simétrica para +- 5V y +-12V)
√ √
Fig. 16 (Forma de onda de capacitor de doble simétrica para +- 5V y +-12V) Tabla 1. Mediciones de Fuente doble simétrica que entrega +-5 y 12V.
( )
Graficas osciloscopio
2. Diseñar, calcular y comprobar el funcionamiento de una fuente variable de 0 a 15V y una corriente de salida de 0.4A.
Cálculos:
Fig. 17 (Forma de onda salida 17 V fuente regulable)
() ( ) Graficas osciloscopio
Fig. 18(Forma de onda salida 1.2 V fuente regulable) Simulaciones
DIODE_VIRTUAL
Fig. 19 (Forma de onda salida)
COMMON
D1 V1
D2
VOLTAGE LINE
T1 0
18 Vrms 60 Hz 0°
R1
U6 LM320H-12
2
30Ω +
0.479
C2 1000µF
3
1
VR EG
Simulaciones
-
R2
4
D3
D4 5kΩ
Key=A
100%
Fig. 19(Simulación corriente fuente regulable)
fuente variable de 0 a 15V y una corriente de salida de 0.4A.) . Tabla 2. Mediciones de
3.
Verificar el funcionamiento del mediante el diseño y cálculo de un circuito de aplicación que demande las configuraciones A) Asestable B) mono estable del 555. Usar la fuente estabilizada de +5V A) Astable Cálculos
( ) () ( )
Fig. 20 (Simulación circuito Astable de onda salida)
Fig. 21 (Simulación circuito Astable de onda salida) B) Monoestable Cálculos
Fig. 24 (Simulación circuito monoestable)
() Graficas osciloscopio
Fig. 25 (Simulación circuito monoestable)
V.
CONCLUSIONES
Fig. 22 (Onda salida circuito monoestable) Simulaciones
Los circuitos de regulación o estabilización que utilizamos para estabilizar nuestras fuentes nos sirven para obtener una tensión de salida lo más constante posible, lo ideal sería que obtuviéramos esta tensión continua pero con la práctica pudimos comprobar que fue casi imposible debido a algunos factores como: La tensión que nos da la red puede variar de su tensión nominal. El circuito de carga conectado al rectificador puede absorber más o menos corriente. Al aumentar la corriente por la carga, la tensión de salida disminuirá debido a la caída en la resistencia del transformador y la de los diodos.
Fig. 23 (Simulación circuito monoestable)
Hay en la mayoría de los casos que en la salida aparece un rizado pequeño. Cuando utilizamos elementos semiconductores a veces la tensión de salida puede variar debido a la temperatura de cada elemento así lo pudimos comprobar al colocar un disipador de calor el voltaje era mas exacto.
VI.
BIBLIOGRAFIA
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