En esta actividad se propuso la realización de circuitos
osciladores astables y
monoestables mediante un
555 y un
µC (PIC12F683)..
Astable:
Lo primero que se realizo fueron los calculos de la frecuencia y el ciclo de trabajo:
IC = 555
Luego dibujamos el circuito en el programa
PROTEUS.
Después de tener listo nuestro diseño se comenzó con la simulación para ver qué resultados obteníamos. La frecuencia obtenida fue de
940 Hz, valor muy similar al calculado
(986,3 Hz):
Seguimos midiendo con el osciloscopio y fuimos obteniendo diferentes mediciones:
1 - La tensión en estado alto y bajo:
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| La cual nos dio una tensión máxima de 5.03 V y una tensión mínima de 30.23 mV |
2 - El tiempo de carga y descarga del capacitor:
Aqui es donde se puede apreciar bien el funcionamiento del 555, durante la carga del capacitor ((RA+RB)xC) el integrado mantiene un estado alto en la salida, mientras que en la descarga ( RBxC) mantiene un estado bajo.
Luego a nuestro diseño le colocamos un switch en el pin 4 para llevarlo a masa.
Este switch incorpora el Reset, que hasta ahora estaba
deshabilitado, cuando se lo pulsa el IC 555 entra en estado de reset y pone la salida en 0
Con las simulaciones realizadas, pasamos a medir en el protoboard, los resultados que obtuvimos fueron los siguientes:
- Tiempo alto: 1.01 mS
- Tiempo bajo: 0.47 mS
- Frecuencia: 942 KHz
- Tensión máxima: 5 V
- Tensión mínima: 30.23 mV
- D = 73.6 %
Después se quiso llevar el oscilador a una frecuencia de aproximadamente 40 KHz, para ello se recalcularon los componentes, teniendo en cuenta la
hoja de datos del integrado:
Con estos nuevos datos se realizo la simulación nuevamente:
Y se midio con el osciloscopio:
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En el cursor A se puede obvservar la salida del oscilador sin cargar el circuito,
mientras en el B con el circuito cargado. |
Con esta parte de la actividad finalizada, procedimos a realizar lo mismo, pero con un
µC.
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| Circuito para realizar tanto el astable como el monoestable. |
Para realizar un oscilador astable mediante un µC se utiliza un código muy sencillo:
Definimos la variable AST_OUT:
#DEFINE AST_OUT GPIO,1 ; GP1 Salida
Ahora definimos la frecuencia que nos va a entregar:
main
bsf AST_OUT ; 0,5µs ( Pone en 1 el pin 6 )
goto $+1 ; 1µs (Agrega una espera de 1 us)
bcf AST_OUT ; 0,5µs ( Pone en 0 el pin 6)
goto $+1 ; 1µs
goto main ; 1µs ( Te redirige al principio)
Para lograr la frecuencia deseada, se puede ir jugando con estos comandos agregando o quitando tiempos de retardo.
Aquí se encuentran los códigos completos y los archivos ensamblados:
Nota: En la próxima entrada de tutorial mostraremos como se graba un µC.
En las siguientes imágenes se pueden observar al µC en funcionamiento:
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| Astable a 40 KHz |
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| Astable a 40 KHz |
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| Astable a 250 KHz |
Para finalizar con la actividad de astables lo que hicimos fue un diseño de una placa PCB que contenga el circuito realizado en las actividades anteriores, para ello utilizamos el PROTEL 99.
Y así fue como quedaron el esquemático con su diseño.
Monoestable:
Después de hacer todas las mediciones y diseños continuamos con el monoestable, se comenzó por el diseño de la simulación del mismo.
Luego medimos la carga y descarga del capacitor.
El tiempo fue de 430ms, su tensión mínima es de 105.81mv y su tensión máxima fue de 3.41V
Y por ultimo medimos el estado en alto.
Como hicimos en el astable, a la vez que realizamos la simulación se realizo el monoestable en el protoboard. En este ultimo se intento conseguir un tiempo en alto de 50 ms, para obtener este tiempo se realizo el siguiente calculo.
T = 1,1 .R.C
R = 50 / 1,1 . 3,3 µF
R = 13,77 K
Recalculamos el tiempo en alto con los componentes que tenemos a dispocicion y obtuvimos:
R = 12,2 K
C = 3,3 µF
T = 38,27 ms
Cuando intentamos medir la salida encontramos un grave problema, este es un monoestable no redisparable, por lo tanto el tiempo que uno lo mantiene pulsado debe ser menor al tiempo que uno quiera obtener. Para solucionar este inconveniente se coloco un generador de señales en vez de un pulsador y se le inyecto una señal cuadrada donde el tiempo en alto sea menor a 50 ms.
Después de las mediciones con la simulación y en el protoboard realizamos como en el astable un diseño de placa PCB pero esta vez con el monoestable.
Los circuitos quedaron de la siguiente manera.
Para concluir con la experiencia del monoestable, como en la anterior, realizaremos la misma función pero remplazando al IC 555 por un µC.
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| Circuito para realizar tanto el astable como el monoestable. |
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El código utilizado para el monoestable, es un poco mas complicado, ya que debe censar una entrada, por ello no explicaremos en esta entrada el funcionamiento, si se desea analizar su funcionamiento se puede revisar el código fuente del mismo:
Como no podía faltar, hicimos un diseño también para esta experiencia para ver las diferencias que había con los diseños del monoestable y astable anteriormente realizados.
Con estas actividades pudimos observar algunas ventajas del
µC sobre el 555: mas sencillez en su circuito ya que solo consiste de muy pocos componentes, mucho mas pequeño ya que de la otra manera deberías realizar las dos placas del astable y el monoestable. Tiene mayor precisión ya que no depende de componentes pasivos, puede obtener frecuencias altas y muchísimo mas bajas esto quiere decir que si quisiéramos puedes obtener tiempos extremadamente prolongados (días).
En las experiencias realizadas se utilizaron resistencias y capacitor cuyos valores medimos con el puente RLC el cual nos dio el valor real que tienen dichos componentes Este instrumento también mide .
Valor de Resistencias dado | Valor de Resistencia medido | Factor de Calidad. |
2,7 KΩ | 2,6902 KΩ | 0,0006 W |
1,2 KΩ | 1185,1 Ω | 0,0006 W |
33 KΩ | 33,192 KΩ | 0,0036 W |
39 KΩ | 38,475 KΩ | 0,0043 W |
330 Ω | 323,44 Ω | 0,0006 W |
1 KΩ | 987,71 Ω | 0,0006 W |
3,3 KΩ | 3,2713 Ω | 0,0005 W |
68 KΩ | 68,730 KΩ | 0,0070 W |
10 KΩ | 10,028 KΩ | 0,0044 W |
Valor de Capacitor dado | Valor de Capacitor medido | Resistencia en serie interna, a 40KHz |
10 nF | 9,9290 nF | 27,2 KΩ |
100 nF | 0,08532 µF | 690 Ω |
3,3 µF | 2,4486 µF | 1,779 Ω |
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