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Circuito Integrado 555
Um pouco de história sobre o CI 555
O 555 é um circuito integrado (chip) utilizado em uma variedade de aplicações como temporizador ou multivibrador. O CI foi projetado por Hans R. Camenzind em 1970 e comercializado em 1971 pela Signetics (mais tarde adquirida pela Philips). Os nomes comerciais eram SE555 (invólucro metálico) e NE555 (invólucro DIP), e foi apelidado de "The IC Time Machine" ("A Máquina do Tempo num Chip"). Este componente continua em pleno uso, graças a sua simplicidade de uso, baixo preço e boa estabilidade. Ainda hoje a empresa sul-coreana Samsung Electronics fabrica acima de 1 bilhão de unidades por ano.
O circuito integrado 555 foi criado originalmente para funcionar como timer e oscilador de uso geral. No entanto, esse circuito integrado se mostrou tão versátil, que milhares de aplicações foram criadas e continuam sendo criadas ainda hoje, quando já se anuncia que ele vendeu mais de 1 bilhão de unidades. Assim, quando se pensa em qualquer projeto em que a geração de formas de onda é necessária, retardos, temporizações ou o disparo de dispositivos a partir de sinais de todos os tipos o componente que em primeiro lugar vem à cabeça do projetista é o 555.
O temporizador 555 é um dos mais populares e versáteis circuitos integrados já produzidos. É composto por 23 transistores, 2 diodos e 16 resistores num chip de silício em um encapsulamento duplo em linha (DIP) de 8 pinos.
Da mesma família de temporizadores temos ainda o CI 556, composto de dois temporizadores 555 combinados em um encapsulamento DIP de 14 pinos.
O CI 558 é um encapsulamento DIP de 16 pinos que combina quatro temporizadores 555. Também estão disponíveis versões de potência ultra baixa como o CI 7555, que utiliza um número menor de componentes externos e tem menor consumo de energia.
O 555 tem três modos de operação:
O 555 é um circuito integrado (chip) utilizado em uma variedade de aplicações como temporizador ou multivibrador. O CI foi projetado por Hans R. Camenzind em 1970 e comercializado em 1971 pela Signetics (mais tarde adquirida pela Philips). Os nomes comerciais eram SE555 (invólucro metálico) e NE555 (invólucro DIP), e foi apelidado de "The IC Time Machine" ("A Máquina do Tempo num Chip"). Este componente continua em pleno uso, graças a sua simplicidade de uso, baixo preço e boa estabilidade. Ainda hoje a empresa sul-coreana Samsung Electronics fabrica acima de 1 bilhão de unidades por ano.
O circuito integrado 555 foi criado originalmente para funcionar como timer e oscilador de uso geral. No entanto, esse circuito integrado se mostrou tão versátil, que milhares de aplicações foram criadas e continuam sendo criadas ainda hoje, quando já se anuncia que ele vendeu mais de 1 bilhão de unidades. Assim, quando se pensa em qualquer projeto em que a geração de formas de onda é necessária, retardos, temporizações ou o disparo de dispositivos a partir de sinais de todos os tipos o componente que em primeiro lugar vem à cabeça do projetista é o 555.
O temporizador 555 é um dos mais populares e versáteis circuitos integrados já produzidos. É composto por 23 transistores, 2 diodos e 16 resistores num chip de silício em um encapsulamento duplo em linha (DIP) de 8 pinos.
Da mesma família de temporizadores temos ainda o CI 556, composto de dois temporizadores 555 combinados em um encapsulamento DIP de 14 pinos.
O CI 558 é um encapsulamento DIP de 16 pinos que combina quatro temporizadores 555. Também estão disponíveis versões de potência ultra baixa como o CI 7555, que utiliza um número menor de componentes externos e tem menor consumo de energia.
O 555 tem três modos de operação:
- Modo monoestável: nesta configuração, o CI 555 funciona como um disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves imunes a ruído, interruptores de toque, etc.
- Modo astável: o CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom, alarmes de segurança, etc.
- Modo biestável: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for conectado e se não for utilizado capacitor. As aplicações incluem interruptores imunes a ruído, etc.
Na prática, os fabricantes acrescentam prefixos para identificar os seus 555, e denominações como LM555, NE555, µA555
e outras são comuns. Temos ainda versões "diferentes" do 555 que
empregam tecnologias mais avançadas que a tradicional linear. Assim, um
primeiro destaque é o 555 CMOS, também especificado como TL7555 ou TLC7555,
e que se caracteriza por poder operar com tensões menores que o 555
comum, ter menor consumo e alcançar frequências mais elevadas. Na figura ao lado, temos um diagrama simplificado das funções existentes no circuito
integrado 555.
Como podemos observar no diagrama ao lado o 555 possui internamente um circuito simples formado de dois comparadores, um flip flop e sua saída inversora no pino 3.
Sendo assim podemos dizer que o temporizador 555 é um circuito integrado extremamente versátil que pode ser usado para construir diferentes circuitos. Você pode usar o 555 de forma eficaz, sem compreender a função de cada pino em detalhe.
Frequentemente, o 555 é utilizado no modo astável para gerar uma série contínua de pulsos. Você também pode usar o 555 para fazer um one-shot ou circuito mono astável. Com o 555 você é capaz de conduzir ou controlar, uma vasta gama de dispositivos a partir de sua saída.
Em conjunto com outros circuitos podemos fazer: Controles PWM, Flip Flop, Sequênciadores, Temporizadores, Inversores... em fim, inúmeros circuitos de aplicações, tanto digitais, como analógicas.
Como podemos observar no diagrama ao lado o 555 possui internamente um circuito simples formado de dois comparadores, um flip flop e sua saída inversora no pino 3.
Sendo assim podemos dizer que o temporizador 555 é um circuito integrado extremamente versátil que pode ser usado para construir diferentes circuitos. Você pode usar o 555 de forma eficaz, sem compreender a função de cada pino em detalhe.
Frequentemente, o 555 é utilizado no modo astável para gerar uma série contínua de pulsos. Você também pode usar o 555 para fazer um one-shot ou circuito mono astável. Com o 555 você é capaz de conduzir ou controlar, uma vasta gama de dispositivos a partir de sua saída.
Em conjunto com outros circuitos podemos fazer: Controles PWM, Flip Flop, Sequênciadores, Temporizadores, Inversores... em fim, inúmeros circuitos de aplicações, tanto digitais, como analógicas.
O circuito mais usual, que se costuma fazer com o 555 é um Astável e se parece com isso:
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Podemos observar que, a frequência, ou taxa de repetição, dos pulsos de
saída é determinada pelos valores de dois resistores, R1 e R2 e pelo
capacitor de temporização, C1.
A fórmula que determina a frequência dos pulsos é: O período, T (Tempo), dos impulsos é dado por:
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Observação: Para os estudantes de Química, Física, Mecatrônica, Mecânica... os simuladores da YENKA são uma mão na roda.
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Se você ainda não está familiarizado com o uso do programa PROTEUS, você poderá usar um programa alternativo, que é free, fácil de usar e de muita ajuda, para realizar a simulação deste circuito e acompanhar o funcionamento do mesmo. O programa é da empresa YENKA. Para baixar e instalar é fácil. Clique aqui.
É gratuito para professores e estudantes e compatível com Windows e MAC. A imagem ao lado nos dá uma ideia de como funciona o programa. O interessante é que você poderá mudar os valores dos resistores e capacitor de acordo com as fórmulas aqui expressa e acompanhar virtualmente em tempo real as mudanças de estado de saída realizada pelo circuito. |
Voltando ao assunto...
Antes de calcular a frequência, você deve saber que é usual ter R1 =
1 k, porque isso ajuda a dar a saída dos pulsos, um ciclo de trabalho
de cerca de 50%, isto é, os tempos de alta e baixa dos pulsos serão
aproximadamente iguais.
Lembre-se que fórmulas de projeto de trabalho o sistema de unidades são fundamentais, no entanto, muitas vezes é mais conveniente trabalhar com outras combinações de unidades vejamos:
Lembre-se que fórmulas de projeto de trabalho o sistema de unidades são fundamentais, no entanto, muitas vezes é mais conveniente trabalhar com outras combinações de unidades vejamos:
Com R em valores MΩ e C em valores μF, a frequência será em Hz. Alternativamente, com R em valores kΩ e C em valores μF, frequências será em kHz.
Suponha que você deseja criar um circuito para produzir uma frequência de aproximadamente 1 kHz para um som de alarme. Quais são os valores de R1, R2 e C que você deve usar? R1 deve ser 1kΩ, como já foi explicado. Isso deixa você com a tarefa de selecionar valores para R2 e C. A melhor coisa a fazer é reorganizar a fórmula de modo que os valores de R estarão no lado direito: |
Agora substitua R1 e f
Você está usando valores de R em kΩ e f valores em kHz, assim os valores de C será em μF.
Para prosseguir, você deve escolher um valor para C. Ao mesmo tempo é importante lembrar que os valores práticos para R2 estão entre 1 kΩ e 1MΩ. Suponha que você escolheu para C (10 nF) então o valor na fórmula será: 0,01, pois 10nf é = 0.01 μF. Sendo assim a fórmula ficará desta forma: Então:
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R2 = 71.5KΩ
Isto está dentro da gama de valores práticos e é possível escolher os valores no E12 onde acharemos 68 kΩ ou 82 kΩ. (A gama E12 lhe diz quais os valores de resistor são fabricados e facilmente disponibilizados pelos fornecedores.)
Um circuito de teste pode ser configurado na placa de protótipo, como segue:
Isto está dentro da gama de valores práticos e é possível escolher os valores no E12 onde acharemos 68 kΩ ou 82 kΩ. (A gama E12 lhe diz quais os valores de resistor são fabricados e facilmente disponibilizados pelos fornecedores.)
Um circuito de teste pode ser configurado na placa de protótipo, como segue:
Com um pouco de prática, será muito fácil escolher os valores apropriados para um astável com o 555. Para tornar as coisas ainda mais fáceis, você pode fazer o download do programa de seleção de componentes 555 JP MeCaTrOn clicando aqui.
O programa trabalha com todas as versões do Windows, desde o Windows 95 até o Windows 7 e sua janela de trabalho é como na figura ao lado.
Para baixar o programa, clique sobre a sua imagem.
Você pode salvar o programa para no seu computador ou Pen Drive e usar quando quiser pois o programa é pequeno (212K), muito útil e executável.
O programa trabalha com todas as versões do Windows, desde o Windows 95 até o Windows 7 e sua janela de trabalho é como na figura ao lado.
Para baixar o programa, clique sobre a sua imagem.
Você pode salvar o programa para no seu computador ou Pen Drive e usar quando quiser pois o programa é pequeno (212K), muito útil e executável.