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Aplicações avançadas para o 555/556 (ART957)

Os circuitos integrados 555 (timer) e 556 (duplo timer) são usados numa infinidade de aplicações práticas muito simples em sua maioria, como blocos básicos astáveis e monoestáveis. No entanto, as possibilidades de uso destes componentes são infinitas e algumas levam a circuitos bastante avançados. Neste artigo descrevemos algumas aplicações pouco comuns desses componentes que podem atender ao leitor que procura uma aplicação sofisticada que um simples 555 ou 556 pode realizar.

O circuito integrado 555 consiste num timer que tanto pode funcionar na configuração monoestável como astável para frequências até 500 kHz, enquanto que o 556 consiste num duplo 555 com as mesmas características.

As pinagens destes dois circuitos integrados são mostradas na figura 1.


Diagrama de blocos e pinagem.
Diagrama de blocos e pinagem.


Nas aplicações comuns o 555 ou o 556 são ligados como monoestáveis ou astáveis com alguns componentes externos que determinam a temporização.

Na configuração monoestável a temporização máxima conseguida está em torno de 2 horas dada a influência das fugas dos capacitores de valores elevados que devem ser usados neste caso.

Na aplicação astável a frequência máxima de operação está em torno de 500 kHz.

Lembramos que existe uma versão CMOS do 555 (TLC7555) que apresenta características de baixo consumo em repouso e que pode alcançar tanto temporizações como frequências de valores mais elevados.

No entanto, agregando outros componentes e circuitos de realimentação é possível levar estes circuitos a comportamentos bastante sofisticados.

Os circuitos que apresentamos neste artigo são sugeridos na AN170 da Philips.


TIMER SEQUENCIAL

Esta não é uma aplicação tão sofisticada, pois usa os dois timers de um 556 na sua configuração normal de monoestável. O circuito mostrado na figura 2 produz dois intervalos de tempo.


Timer seqüencial. Podem ser usados dois 555 comuns.
Timer seqüencial. Podem ser usados dois 555 comuns.


O primeiro é dado pelo resistor de 1 M ? e o capacitor de 1 µF ligados aos pinos 1 e 2, enquanto que o segundo intervalo é dado pelo capacitor de 130 k ? e o resistor de 47 µF ligados aos pinos 12 e 13. Quando um pulso negativo é aplicado à entrada o circuito dispara e a primeira temporização começa com a saída 1 indo ao nível alto e a 2 permanecendo no nível baixo. No final da primeira temporização a saída 1 volta ao nível baixo e a saída 2 passa ao nível alto.


TIMER PARA LONGOS INTERVALOS

O circuito mostrado na figura 3 possibilita o acionamento de uma carga depois de tempos que pode se estender até 4 horas.


Timer para tempos longos.
Timer para tempos longos.


A primeira metade do 556 que funciona como um estável cuja frequência depende basicamente de RA, RB e C funciona como clock acionando um contador de longos intervalos do tipo N8281.

Conforme a saída selecionada teremos intervalos que podem ir de meia hora até 4 horas. Os pulsos desta saída dispara o monoestável com a outra metade do 556 que aciona uma carga por um intervalo de tempo dado por R e C. Para um resistor de 1 M ? e um capacitor de 1 000 µF temos um acionamento por aproximadamente 15 minutos.

A precisão do circuito depende fundamentalmente da precisão da rede temporizadora RA, RB e C.


TACÔMETRO

O circuito apresentado na figura 4 pode ser usado no carro com motores que usem platinados convencionais para indicar a rotação num instrumento de bobina móvel de 50 µA.


Tacômetro para carros com platinado.
Tacômetro para carros com platinado.


O único ajuste é feito no trimpot em série com o instrumento.

O circuito funciona como um conversor frequência/tensão cuja escala é determinada basicamente pela rede de tempo ligada aos pinos 6 e 7 do circuito integrado.

Os diodos zener são de 1 W e o circuito pode ser usado em outras aplicações que envolvam a indicação de frequência ou rotações de um motor com o uso de um transdutor apropriado.


VARREDURA PARA OSCILOSCÓPIO

O circuito mostrado na figura 5 pode ser usado para gerar um sinal de varredura de osciloscópio disparado por um sinal externo.


Varredura disparada para osciloscópio.
Varredura disparada para osciloscópio.


O ponto de disparo é ajustado no potenciômetro P1 enquanto que P2 é um controle de sensibilidade que deve ser ajustado em função da intensidade do sinal externo.

O circuito funciona com sinais de até 1 MHz dadas tanto as características do 555 como do amplificador operacional.

Veja que os capacitores de saída para a geração da rampa são selecionados de acordo com a faixa de frequências. P3 faz justamente o ajuste do tempo de subida da rampa em função da frequência do sinal de entrada.

Os diodos são de uso geral como os 1N4148 ou equivalentes e a fonte de alimentação para o amplificador operacional deve ser simétrica.


GERADOR DE SALVA DE TOM

O circuito mostrado na figura 6 gera um trem de pulsos cuja frequência é determinada pela rede ligadas aos pinos 2, 6 e 7 do circuito integrado e duração determinada pelo capacitor de 50 µF.


Gerador de salva de tom.
Gerador de salva de tom.


Estes componentes podem ser alterados numa ampla faixa de valores em função da aplicação desejada para o circuito.

Quando S1 é pressionada o circuito entra em funcionamento produzindo a salva de sinais de saída.


CONVERSOR TENSÃO/DURAÇÃO DE PULSO

O circuito mostrado na figura 7 converte uma tensão de entrada em pulsos de duração proporcional.


Conversor Tensão/Duração de pulso.
Conversor Tensão/Duração de pulso.


Uma precisão melhor do que 1% na conversão pode ser conseguida graças ao sistema de realimentação com um transistor.

Observe que o circuito necessita de uma fonte de alimentação simétrica para o amplificador operacional.

Uma característica importante do circuito é que a duração do pulso se altera com a tensão, mas a frequência se mantém estável não modificando o que pode ser uma característica exigida para muitas aplicações práticas.

A faixa de duração de pulsos e, portanto de frequência depende dos componentes ligados ao pino 6 e 7 do circuito integrado 555.


CONTROLE DE SERVO

O circuito mostrado na figura 8 possibilita o controle de um servomotor a partir de um oscilador remoto usando um 555.


Controle de servo.
Controle de servo.


Além do circuito integrado 555 o circuito utiliza um NE544 que é um amplificador para controle de servo que já possui as etapas de potência para este tipo de aplicação.

Observe que o servo usado tem um potenciômetro de realimentação de 50 k? que determina a sua posição.

Desta forma, a tensão gerada pelo 555 que é função de sua frequência vai ser comparada com a tensão dada pela posição do potenciômetro de realimentação determinando assim sua posição de parada.

Em outras palavras, neste circuito a posição do servo depende da frequência do oscilador formado pelo 555.


ISOLADOR DE ESTÍMULO

O circuito mostrado na figura 9 gera pulsos de até 200 V sob corrente de até 200 uA com total isolamento do circuito de entrada.


Isolador de estímulos.
Isolador de estímulos.


Os pulsos de curta duração produzidos pelo 555 que são ajustados pelos componentes ligados aos pinos 2, 6 e 7 do 555 são aplicados a um transformador de pulso que usa um núcleo de ferrite Ferrox Cube.

Estes pulsos s!ao levados a um circuito de controle disparado que emprega um opto-isolador com SCR da Monsanto (podem ser experimentados equivalentes, dada as dificuldades em se obter o tipo original).

O ajuste da corrente e da tensão de saída é feito simultaneamente por um potenciômetro duplo ligado à saída. Os capacitores de 1 nF no circuito de saída determinam a forma do pulso obtido.

As tensões indicadas junto aos diodos são as tensões inversas de pico mínima exigidas para os tipos usados na aplicação. Diodos como o 1N4007 podem ser usados para o caso de 400 V e 1N4004 para os de 200 V.


Observações:

a) Em todas as aplicações podemos usar dois 555 em lugar de um único 556, já que este segundo componente é mais difícil de ser obtido no comércio especializado.

b) Os transistores admitem equivalentes em todas as aplicações. Para o 2N4401 sugerimos o uso do 2N2222 ou BC548.

c) Os diodos de uso geral não indicados nos diagramas podem ser os 1N4148 ou 1N914 na maioria dos casos.

d) Os componentes com valores poucos comuns como resistores e trimpots de 5 k, 200 ? podem ser substituídos por equivalentes de valores comerciais próximos mais fáceis de encontrar como 4,7 k? ou 220 ? respectivamente.

e) As tensões de alimentação típicas de todos os circuitos podem ficar na faixa de 5 a 15 volts.


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