Utilizando O Circuito Integrado NE 555 Na Prática

Bom pessoal hoje quero demonstrar como utilizar o circuito integrado 555 na prática, esse C.I. nada mais é do que um timer de uso geral. Esse circuito possui inúmeras aplicações, sendo impossível descrever todas elas aqui.

Com ele é possível conseguir dois modos de operação, operação como astável e operação como monoestável, mas o que significa cada um desses modos. Primeiramente na função astável o circuito é capaz de operar como um oscilador e nos fornecer na saída um sinal retangular. Agora na função monoestável o circuito é capaz de nos fornecer em sua saída um pulso único quando for disparado.

A pinagem do C.I. 555 é a seguinte:

• Pino 1 (terra): Alimentação negativa.
• Pino 2 (disparo): Uma queda de tensão neste pino no valor de 1/3 de Vcc causa a mudança de estado do C.I. passando a saída (pino 3) de 0 V para Vcc. Uma vez disparado, colocando-se o pino 4 (reset) aterrado ou o nível de tensão do pino 6 acima de  2/3 de Vcc, ocorre o desarme do C.I., levando a saída (pino 3) novamente a 0 V.
• Pino 3 (saída): Com o C.I. desarmado se encontra em 0 V, passando a Vcc quando for disparado.
• Pino 4 (reset): Ele é usado normalmente ligado a Vcc. Quando ligado ao terra leva a saída de Vcc para 0 V.
• Pino 5 (tensão de referência): É ligado internamente ao divisor de tensão no ponto de nível de 2/3 de Vcc. Quando polarizado externamente provoca uma variação no ponto de desarme, alterando o período de desligamento do circuito. Geralmente é usado para modular em frequência o circuito quando está funcionando como oscilador.
• Pino 6 (limiar): Ponto de coleta de amostragem de tensão na malha de temporização externa. Usado para provocar o desarme da saída, quando a tensão pino 6 ultrapassar 2/3 de Vcc.
• Pino 7 (descarga): Pino por onde o capacitor ligado na malha é capaz de descarregar a tensão.
• Pino 8 (Vcc): alimentação de 4,5 à 18 V.

As características de operação desse C.I. são as seguintes:

• Tensão de alimentação de: 4,5 V à 18 V.
• Corrente máxima de saída: +/- 200 mA.
• Tensão tipica de limiar com alimentação de 5 V: 3,3 V.
• Corrente de limiar tipica: 30 nA.
• Nível de disparo tipico com alimentação de 5 V: 1,67 V.
• Tensão de reset tipica: 0,7 V.
• Dissipação máxima: 500 mW.
• Corrente tipica com alimentação 5 V: 3 mA.
• Corrente tipica com alimentação 15 V: 10 mA.
• Tensão tipica de saída em nível alto com alimentação de 5 V (Io = 50 mA): 3,3 V.
• Tensão tipica de saída em nível baixo com alimentação de 5 V (Io = 8 mA): 0,1 V.

As características apresentadas pode variar levemente de acordo com o fabricante do C.I. 555.

A seguir temos o C.I. 555 na configuração astável:

Esse circuito é capaz de gerar sinais de 0,01 Hz à 500 KHz, onde possui certos limites recomendados em relação aos componentes.

R1, R2 = 1 K à 3,3 M Ohms.

C = 500 pF à 2200 uF.

Uma observação importante é de que com essa configuração o tempo em nível alto é sempre maior do que o tempo em nível baixo, justamente porque o tempo de carga do capacitor é maior do que o tempo de descarga.

Onde o tempo em que a saída permanece em nível alto é dado pela equação:

TH = 0,693 x C x (R1 + R2)

E o tempo em que a saída permanece em nível baixo é dado pela equação:

TL = 0,693 x C x R2

A frequência de oscilação do sinal na saída do circuito é dada pela equação:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) x C

Onde: 

- R1 e R2 são as resistências em Ohm.

- C é a capacitância em Farad.
- TH é o tempo em segundos da saída em nível alto.
- TL é o tempo em segundos da saída em nível baixo.
- F é a frequência em Hertz.

É importante destacar que a saída do C.I. não fornece corrente o suficiente para alimentar cargas com maior potência, como por exemplo: relês, motores DC, etc. Sendo necessário acrescentar outros componentes como um transistor para poder acionar cargas de maior potência.

1° - Aplicação prática do C.I. 555 no modo de operação astável:

Irei apresentar neste tópico um pisca-pisca de LED com o uso deste C.I., onde descreverei todos os componentes necessários para que possam fazer a montagem.

O esquema da conexão dos componentes é o mesmo que foi apresentado, só que na saída irá adicionar um resistor em série com um LED. Os componentes são:

• 1 C.I. 555
• 1 capacitor eletrolítico de 100uF x 16 V.
• 2 resistores de 2 K Ohm x 1/4 W.
• fio para as ligações.
• fonte de alimentação ou bateria.
• 1 resistor de 1 K Ohm x 1/4 W.
• 1 LED (qualquer cor).

Se efetuarmos os cálculos encontraremos um tempo de saída em nível alto de 0,2772 s, e um tempo de saída em nível baixo de 0,1386 s. Como pode ser observado esses tempos são abaixo de 1/2 s, o que causa um efeito de pisca. E como já foi dito o tempo em nível alto foi maior do que o tempo em nível baixo.

A seguir apresento um vídeo do circuito em funcionamento:

Para alimentar esse circuito utilizei uma fonte de 5 V, o resultado é bem interessante e muito aplicável, pois pode ser implementado a qualquer tipo de situação. Bastando agora um pouquinho de criatividade e imaginar uma aplicação.

Agora o C.I. 555 na configuração monoestável:

 

Nesta configuração quando o disparo (pino 2) é momentaneamente levada ao nível baixo ou terra, a saída (pino 3) vai à nível alto. O intervalo em que a saída permanece em nível alto é definido pelos valores de R e C.

Os limites recomendados dos componentes são:

R = 1 K à 3,3 M Ohm.

C = 500p F à 2200u F.

O tempo pode ser definido através da seguinte equação:

T = 1,1 x R x C

 Onde:

- T é o tempo em segundos.

- R é a resistência em Ohm.

- C é a capacitância em Farad.

2° - Aplicação prática do C.I. 555 no modo de operação monoestavel

A seguir apresento uma aplicação de acionamento do 555 para que um LED fique aceso por 3 segundos.

Irei descrever o valor de todos os componentes para que possam fazer a montagem. A unica diferença é que foi adicionado um interruptor do pino 2 ao terra, para que o 555 possa ser disparado e um LED em série com um resistor na saída do circuito. Os componentes são:

• 1 C.I. 555.
• 1 resistor de 27 K Ohm x 1/4 W.
• 1 resistor de 300 Ohm x 1/4 W.
• 1 resistor de 100 K Ohm x 1/4 W.
• 1 capacitor eletrolítico de 100uF x 16 V.
• 1 chave ou botão.
• fio para conectar os componentes.
• fonte ou bateria de alimentação.
• 1 resistor de 1K Ohm x 1/4 W.
• 1 LED.

O resistor definido através da equação que foi apresentada é de 27 272,7272 Ohm, mas como esse resistor não existe no comércio, a gente associa resistores, com isso cheguei a conclusão de usar um resistor de 27300 Ohm, ou seja 27,3 K Ohm. Esse valor só foi possível com a associação série do resistor de 300 Ohm com o de 27 K Ohm. Mas fica a critério de qualquer pessoa.

A seguir apresento o vídeo do circuito em funcionamento:

Este também foi alimentado com uma fonte de 5 V, como foi observado, o LED permanece aceso pelo tempo definido de 3 s.

Essa é a base para que possamos aprender e a elaborar circuitos mais complexos utilizando este C.I. , no site  http://www.newtoncbraga.com.br/ é possível encontrar mais informações e circuitos aplicativos com o 555. Bom por hoje é isso, espero ter demonstrado para vocês o funcionamento deste incrível C.I.. Tirarei possíveis duvidas nos comentários. Em breve mais circuitos e aplicações com o 555.

Referências:

Instituto Newton C. Braga
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/592-o-circuito-integrado-555-art011