CI 555

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INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE - FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - FIES 

© 1987 - 2010 - Ângelo Antônio Leithold


            Pode-se afirmar que três das principais características da física são a medição, a experimentação e o cálculo, não necessariamente nesta ordem. Uma vez que está relacionada às leis de simetria e conservação pertinentes a energia, impulso, carga e paridade, pode ser considerada, sob alguns aspectos, uma ciência de medidas, sob outros uma ciência de formalismos matemáticos, e sobre outros ainda, uma ciência de medidas e formalismos.

           A figura abaixo (1) mostra o CI 555 internamente, observar que cada pino tem uma função específica. Notar que existem dois comparadores e um Flip-Flop. Embora o físico necessáriamente não necessite conhecer circuitos eletrônicos, o conhecimento básico do funcionamento de alguns dispositivos propicia um bom embasamento para criar ferramentas que podem ajudar a entender certos fenômenos.

          Dentre todos os dispositivos eletrônicos, muitos projetistas acreditam ser o integrado 555 o mais versátil, pois praticamente se presta ao projeto de quase todos os dispositivos eletrônicos, desde a eletrônica digital à industrial, desde circuitos de temporização até multivibradores. Seu projetista foi Hans R. Camenzind construiu os primeiros protótipos em 1970. A comercialização foi iniciada pela empresa Signetics a partir de 1971, e na época era chamado de "The IC Time Machine".

          A imagem abaixo é uma fotomicrografia da mesa epitaxial do protótipo do circuito integrado 555.

Figura 1 CI 555 - cada fio está conectado a uma parte do circuito, à esquerda embaixo é o "pino" 1, onde é ligado o negativo, seguindo o sentido anti-horário temos o pino e, 3, e assim por diante, até o pino 8, onde é ligado o positivo. (Fonte Angeloleithold 1978 Disponível em http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:555.JPG)

          Para os experimentadores e aficcionados é um dispositivo barato através do qual se podem fazer muitos projetos, desde um temporizador até um modulador de Amplitude Modulada. Está constituído por uma combinação de comparadores lineares, flip-flops, transistor de descarga e excitador de saída (Ver figura 1). As tensões de referência dos comparadores se establecem em 2/3 V para o primeiro comparador ou C1 em 1/3 V para o segundo comparador C2, observa-seque internamente existe um divisor de tensão composto por 3 resistores iguais. A versão CMOS do 555 é fabricada pela Motorola, seu código é MC1455. A versão original ainda é produzida, mas foram acrescentadas melhorias e variações nos circuitos internos.

          Basicamente o 555 é composto por 23 transistores, 2 diodos, e 16 resistores encapsulados em silício. Os pinos são descritos da seguinte forma:

    * GND (1): pólo negativo.
    * Disparo (2): É onde se establece o início do tempo de retardo, se o 555 está configurado como monoestável. O processo de disparo ocorre quando este pino recebe um pulso abaixo do nível de 1/3 da tensão de alimentação. Este pulso deve ser de curta duração, pois mantendo-se baixo por muito tempo a saída o ponto de disparo será perdido.
    * Saída (3): Se conectado como monoestável, astável, etc, o nível de tensão alto, em geral é a tensão da alimentação (Vcc) menos 1.7 V. É possível, no nível baixo quase chegar a 0 Volt se for utilizado o pino 4 de reset.
    * Reset (4): Abaixo de 0.7 Volts, "zera" a saída. Normalmente quando não é requerido o reset, liga-se o pino 4 ao + Vcc para evitar falsos reset's.
    * Controle de tensão (5): Quando o temporizador se utiliza no modo de controlador de tensão, a tensão no pino 5 pode variar desde Vcc - 1 V aproximadamente 2 V. Desta forma é possível  modificar os tempos em que a saída está no estado alto ou no baixo independente do desenho establecido pelos resistores e capacitores conectados externamente ao 555. A tensão aplicada no pino de controle de tensão pode variar entre 45 a 90 % de Vcc na configuração monoestável. Quando se utiliza a configuração astável, a tensão pode variar desde 1.7 V até Vcc. Modificando a tensão neste pinona configuração astável causará na freqüência original do astável uma derivação em freqüência (FM). Se este terminal não se utiliza, se recomenda conectá-lo a um capacitor 0.01μF para a terra para evitar interferências.
    * Limiar (6): É uma entrada a um comparador interno que tem o 555 e se utiliza para pôr a saída a nivel baixo.
    * Descarga (7): Utilizado para descarregar com efetividade o capacitor externo utilizado pelo temporizador para seu funcionamento.
    * V+ (8): Também chamado + Vccllamado Vcc, é o pino donde se conecta a tensão de alimentação que vai de 4.5 volts até 16 volts (máximo). As verssões militares vão de 3 a 18 V.

          Para a tomada de medidas elétricas, podem ser usados diversos instrumentos, alguns exemplos são: voltímetro, amperímetro, freqüencímetro, indutâmetro, capacímetro, ohmímetro, watímetro, medidores diversos como medidor de campo elétrico, medidor de campo magnético, medidor de campo eletromagnético, ressonímetro, impedâmetro, meghômetro, terrômetro, todos relacionados, conforme já mencionado, à eletricidade e suas derivações.
          Além dos já citados, existem instrumentos cuja finalidade é observar fenômenos relativos às oscilações e medições em circuitos de correntes alternadas e correntes contínuas, dentre estes o mais importante é o osciloscópio. Este aparelho é bastante versátil, pois, através de si, é possível, além de observar e medir freqüências, formas de ondas, tensões e pulsos, se mensura espectros dos mais diversos, larguras de banda e períodos das oscilações.
          Com o advento da informática, se tornou possível a utilização de computadores para as medições e simulações de circuitos elétricos e eletrônicos, além da geração de ondas das mais diversas formas e pulsos, desde que utilizados programas específicos e “interfaces” que combinam os circuitos eletrônicos de tais máquinas com as inúmeras entradas de dados provindas das mais diversas portas, dentre estas, pode-se citar as entradas e saídas de placas de som, seriais, USB, paralelas, além dos “slots” e “IDE’s” (“Pentes de conexão” de entrada e saída de dados das próprias placas mães.). 

          A maior parte das medidas executadas ordinariamente se faz com multímetros analógicos ou digitais. De forma simplista, se pode dizer que um osciloscópio nada mais é do que um voltímetro muito sofisticado comparando-se com um voltímetro inserido em um multímetro.
Por exemplo, através do osciloscópio as informações obtidas são visualizadas exatamente da forma que ocorrem, as tensões que crescem e decrescem num circuito são chamadas de forma de onda de tensão.
          Num voltímetro, por mais sofisticado que seja, não é possível verificar se uma determinada tensão está ou não sobreposta a uma oscilação, ou se há algum tipo de interação ou realimentação num determinado circuito eletrônico, enquanto que com o osciloscópio estas observações são por demais triviais. As distorções e ruídos que acompanham uma determinada informação também são visualizáveis pela medição do instrumento, que pode inclusive informar o nível de ruídos espúrios ou cortes que podem ocorrer numa linha de medição, também se pode observar a presença de sinais parasitas, diafonias ou desvios de fases das ondas eletromagnéticas que se propagam pelo circuito eletrônico.
          Para que se possa fazer medidas com um osciloscópio é necessário definir algumas propriedades do sinal observado, para tal, há que se descrever o que são os valores pico-a-pico, instantâneos, eficazes e médios. 

 

 

 

 

 É possível também criar formas de ondas a apartir das placas de som de computador, para tal se usa um programa que gere ondas quadradas, senoidais ou quaisquer outras que se queira através da placa de som.

 

 

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