Apostila Básica sobre 555

 

 

O 555 é um circuito integrado dedicado, projetado para aplicações de temporizador e oscilador.

 

Características Elétricas

• Tensão de alimentação entre 5 e 18 volts.
• Corrente de saída ou dreno de, no máximo, 200mA.
• Consumo aproximado de 10mA no estado alto e 1mA no estado de repouso.

 

Circuitos Básicos

• Monoestável (temporizador).
• Astável (oscilador).

Características Mecânicas

Geralmente o 555 é apresentado em invólucro de plástico com 8 pinos em linha dupla (dual in line).

Circuito Interno

 

 Pinagem

 

Funcionamento e características do principais componentes internos

Detector de Nível sem Inversão

Detector de Nível com Inversão

Tabela Verdade de um Flip-flop RS

Operação monoestável (temporizador)

Um temporizador apresenta em sua saída apenas dois estados:

• Alto – tensão de saída próxima a tensão de alimentação.
• Baixo – tensão da saída próxima a zero.

Destes dois estados apenas um é permanente , desta forma o circuito, quando estiver em repouso, apresentará sempre zero volts em sua saída.

Para sairmos desta situação é necessário acionar a entrada de disparo (pino 2). Esta entrada, na qual deve sempre ser aplicado um potencial positivo através da colocação de um resistor de 10k entre ela e o positivo, deve ser levada a um valor próximo a zero volts para que o 555 comece a temporizar. Isto pode ser feito através do push-botton. Quando a temporização se iniciar a saída, que estava em estado baixo, passará para estado alto (próximo a Vcc). Ela ficará em estado alto por um tempo determinado pela constante RC.

Circuito temporizador (monoestável)

Funcionamento interno

A entrada de disparo aciona o flip-flop e a saída passa a ser alta. O transistor entra em corte e o capacitor C começa a se carregar através do resistor R. Isto ocorre até que a tensão em C atinja o valor da tensão de controle, neste momento AO1 (veja a configuração interna) recicla o flip-flop, a saída passa para o estado baixo. Podemos perceber que o período de temporização é o tempo gasto para que o capacitor C se carregue através do resistor R até o valor da tensão de controle. Este período de temporização pode ser calculado pela expressão:

T = 1,11 x R x C onde:

• T = segundos
• R = ohms
• C = farads

Exemplos

1 – Calcule R para os valores abaixo:

• C = 100uF
• T = 1s
• R = ?

T = 1,11 x R x C

R= T / 1,11 x C

R = 1/1,11 x 0,0001

R = 9,09Kohms.

 

2 – Calcule T para os valores abaixo:

• R = 10 K Ohms
• C = 10uF
• T = ?

T = 1,11 x R x C

T = 1,11 x 10000 x 0,00001

T = 11ms.

 

3 – Calcule C para os valores abaixo:

• T = 5s
• C = ?
• R = 47Kohms

T = 1,11 x R x C

C = T / 1,11 x R

C = 5 / 1,11 x 47000

C = 0,0000967 Farads = 96,7uF

 

Variando-se os valores de R e C podemos controlar o período de temporização. Além de 5 minutos a precisão da temporização começa a diminuir.

Limitações

• R deve ter valores, preferencialmente, entre 1k e 1M ohms (já usei valores maiores e funcionou).
• C no que se refere a valores não há nenhum problema, mas ao se utilizar capacitores eletrolíticos o valor da tensão de isolação do mesmo deve ser no máximo cinco vezes maior do que a tensão de alimentação. Isto devido a corrente de fuga, quanto maior a tensão de isolação de um capacitor eletrolítico maior sua corrente de fuga. E esta corrente de fuga faz com que se perca a precisão nos cálculos de temporização.

Se for necessário uma precisão maior e houver a necessidade de capacitores eletrolíticos use capacitores eletrolíticos de tântalo.

Se entre o pino 4 e a tensão de +VCC for colocado um resistor de 1K e entre o pino 4 e o terra um push-botton normalmente aberto poderemos, ao apertar o push-botton, resetar o circuito e acabar com a temporização.

 

 

Operação astável (oscilador)

 

Neste tipo de operação a saída ficará variando entre os estados alto e baixo numa frequência que será determinada pela rede RC. Nesta montagem ao contrário da anterior a variação é infinita.

Ao se ligar a alimentação o capacitor C se carrega até 2/3 da tensão de alimentação, neste ponto o pino 6 (sensor de nível), percebe este valor e faz com que o circuito comece a descarregar o capacitor através do pino 7 (pino de descarga). Quando o valor da tensão no capacitor chegar a 1/3 da tensão de alimentação o pino 2 percebe e acaba a descarga. O capacitor começa a se carregar novamente.

Na carga a saída do 555 estará em estado alto e na descarga a saída estará em zero.

Esta situação, carga e descarga, continuará indefinidamente.

Funcionamento Interno

 

Supondo a saída em estado alto teremos na saída do flip-flop o estado zero e na saída do 555 o estado 1. O transistor estará cortado e o capacitor estará se carregando. Ao atingir 2/3 da tensão o comparador 1 perceberá e em sua saída teremos 1, a saída do flip-flop passará a 1 fazendo o transistor saturar e começar a descarga, a saída do 555, pino 3, estará em zero.

O capacitor se descarregará até que a tensão sobre ele atinja 1/3 de Vcc, quando isto ocorrer a saída do comparador 2 passará para 1, a saída do flip-flop para zero e a carga do capacitor começará novamente. A saída do 555 estará em 1 (+ ou – Vcc).

Perceba que sempre que um comparador tiver 1 em sua saída o outro terá 0. Veja os circuitos dos comparadores, e a tabela da verdade do flip-flop nas figuras acima.

Para calcularmos o valor da frequência de saída utilizamos a seguinte fórmula:

F = 1,44 / (RA + 2RB) x C onde:

• F = Hertz
• R = Ohms
• C = Farads

 

Para circuitos em que o valor de RA é 100 vezes menores do que RB podemos aproximar a fórmula para: F = 0,72 / RB x C neste caso a frequência da saída será muito parecida com uma onda quadrada, pois o período de carga ficará muito próximo do período de descarga.

Podemos perceber que o período de carga nunca será menor do que o de descarga, isto acontece pois para carregar o capacitor a corrente terá de passar por RA e RB e para descarregar só por RB.

Circuito oscilador (astável)

 

 

Período alto: T1 = 0,7 x (RA + RB) x CT

Período baixo: T2 = 0,7 x RB x CT

O período total será, então: T = 0,7 x (RA + RB) x CT

O que corresponde a fórmula já citada: F = 1,44/(RA +2RB) x CT

 

Exemplos

 

1 – Qual o valor da frequência para:

• RA =10K
• RB =10K
• C=1uF

F = 1,44 / (RA + 2RB) x CT

F = 1,44 / (10K + 20K) x 1uF

F = 48 Hz

 

2 – Qual o valor da frequência para:

• RA = 1K
• RB = 100K
• C =1uF

F = 1,44 / (RA + 2RB) x CT

F = 1,44 / (1K + 200K) x 1uF

F = 7,16 Hz