CIRCUITOS INTEGRADOS N555 Y 4017 _ VIDEOS

INTRODUCCIÓN

EN ESTA PRACTICA APRENDEREMOS A UTILIZAR LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS. LOS PROBAREMOS PRIMERO EN UN PROTOBOARD Y DEPUES PROCEDEREMOS A SOLDARLOS EN UNA TABLA FENOLICA . 

COMO SABEMOS GRACIAS A LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS PODEMOS REDUCIR EL USO DE OTROS  DIFERENTES DISPOSITIVOS COMO SON DIODOS, RESISTENCIAS Y CAPACITORES, QUE SON LOS DISPOSITIVOS QUE GENERALMENTE VIENEN INTEGRADOS EN ESTOS CHIP O CIRCUITOS INTEGRADOS.

POTENCIOMETRO:

Un potenciómetro es un componente electrónico similar a los resistores pero cuyo valor de resistencia en vez de ser fijo es variable, permitiendo controlar la intensidad de corriente a lo largo de un circuito conectándolo en paralelo ó la caida de tensión al conectarlo en serie. Un potenciómetro es un elemento muy similar a un reostato , la diferencia es que este último disipa más potencia y es utilizado para circuitos de mayor corriente, debido a esta carácterística, por lo general los potenciómetros son generalmente usados para variar el voltaje en un circuito colocados en paralelo, mientras que los reostatos se utilizan en serie para variar la corriente.

Los potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica (Intensidad) provocando una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia,  pero en este caso el valor de la corriente y  la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con cambiar el valor de su resistencia. En una resistencia fija estos valores serían siempre los mismos. Si esto no lo tienes claro es mejor que estudies las magnitudes eléctricas (enlace en lo subrayado). 

   El valor de un potenciómetro viene expresado en ohmios (símbolo Ω) como las resistencias, y el valor del potenciómetro siempre es la resistencia máxima que puede llegar a tener. La mínimo lógicamente es cero. Por ejemplo un  potenciómetro de 10KΩ puede tener una resistencia con valores entre 0Ω y 10.000Ω.

   El potenciometro más sencillo es una resistencia variable mecánicamente. Los primeros potenciómetros y más sencillos son los reóstatos.


   

   Fíjate que la resistencia es el hilo conductor enrollado. Tenemos 3 terminales A, B y C. Si conectáramos los terminales A y B al circuito sería una resistencia Fija del valor igual al máximo de la resistencia que podría tener el reóstato. Ahora bien si conectamos los terminales A y C el valor de la resistencia dependería de la posición donde estuviera el terminal C, que se puede mover hacia un lado o el otro. Hemos conseguido un Potenciómetro, ya que es una resistencia variable. Este potenciómetro es variable mecánicamente, ya que para que varía la resistencia lo hacemos manualmente, moviendo el terminal C. Este tipo de potenciómetros se llaman reóstatos, suelen tener resistencia grandes y se suelen utilizar en circuitos eléctricos por los que circula mucha intensidad.

   Se suelen llamar potenciómetros lineales o deslizantes por que cambian su valor deslizando por una línea la patilla C. Veamos como son en realidad.



   El mismo mecanismo, pero mas pequeño, tendrían lospotenciómetros rotatorios para electrónica. Se usan en circuitos de pequeñas corrientes. Veamos como son.



   Si nos fijamos tienen 3 patillas como el anterior. Para conectarlo debemos conectar al circuito las patillas A y B o la C y B, es decir la del medio siempre con una de los extremos y así conseguiremos que sea variable. Tienen una rosca que puede variarse con un destornillador, como es el caso del de color negro, o puede tener un saliente que gira con la mano para variar la resistencia del potenciómetro al valor que queramos. Estos potenciometros también se llaman rotatorios.

   El símbolo de un potenciómetro mecanico en un circuito eléctrico es el siguiente:

Capacitores:

Se le llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. Está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

LOS CONDENSADORES

Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.
Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir
Aquí a la izquierda vemos esquematizado un condensador, con las dos láminas = placas = armaduras, y el dieléctrico entre ellas. En la versión más sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.

• Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10^-6 F ), nanofaradios (nF=10^-9 F) y picofaradios (pF=10^-12 F).
• Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.
• Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.
• Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

TIPOS DE CONDENSADORES

Vamos a mostrar a continuación una serie de condensadores de los más típicos que se pueden encontrar. 

1.     Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrólito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).
Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas (fuentes de alimentación, etc...).

2.     Electrolíticos de tantalio o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo , que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.

3.     De poliéster metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).

4.     De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.

5.     De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.

6.     Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.
Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.

7.     Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).

Chip N555:

El 555 viene en paquete de ocho pines de doble línea. En el interior del chip hay un conjunto de circuitos que sirven como bloques de construcción para un interruptor electrónico de alta velocidad. En total, el CI tiene 28 transistores. No funciona como un temporizador por sí mismo, sino que depende de un puñado de condensadores y resistencias externas para ello; la forma en la que estén conectados estos componentes externos determinará lo que el 555 hará. El 555 tiene un componente hermano, el 556, que combina dos temporizadores independientes de 555 en un paquetede 14 pines.

Este excepcional Circuito Integrado muy difundido en nuestros días nació hace 30 años y continúa utilizándose actualmente, veamos una muy breve reseña histórica de este C.I..

Jack Kilby ingeniero de Texas Instrument en el año de 1950 se las ingenió para darle vida al primer circuito integrado, una compuerta lógica, desde entonces y hasta nuestros tiempos han aparecido innumerables circuitos integrados, en Julio de 1972, apareció en la fabrica de circuitos integrados SIGNETICS CORP., un microcircuito de tiempo el NE555V, inventado por el grupo que dirigió el Jefe de Producción en ese tiempo, Gene Hanateck, este integrado se puede aplicar a diversas aplicaciones, tales como; 

· Control de sistemas secuenciales, 

· Generación de tiempos de retraso, 

· Divisor de frecuencias, 

· Modulación por anchura de pulsos, 

· Repetición de pulsos, 

· Generación de pulsos controlados por tensión, etc.

Además de ser tan versátil contiene una precisión aceptable para la mayoría de los circuitos que requieren controlar el tiempo, su funcionamiento depende únicamente de los componentes pasivos externos que se le interconectan al microcircuito 555.

Descripción del Timer 555:

Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales (8) positiva y (1) tierra; el valor de la fuente de alimentación se extiende desde 4.5 Volts hasta 18.0 Volts de corriente continua, la misma fuente exterior se conecta a un circuito pasivo RC exterior, que proporciona por medio de la descarga de su Capacitor una señal de voltaje que esta en función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal (2) que es la entrada de un comparador como se puede apreciar en la gráfica anterior. 

La terminal (6) se ofrece como la entrada de otro comparador, en la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud de señal externa que le sirve de disparo. 

La terminal (5) se dispone para producir (PAM) modulación por anchura de pulsos, la descarga del condensador exterior se hace por medio de la terminal (7), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se encuentra en saturación, se puede descargar prematuramente el Capacitor por medio de la polarización del transistor (PNP) T2. 

Se dispone de la base de T2 en la terminal (4) del circuito integrado 555, si no se desea descargar antes de que se termine el periodo, esta terminal debe conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida involuntariamente, aun cuando no se desee. 

La salida esta provista en la terminal (3) del microcircuito y es además la salida de un amplificador de corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al circuito de tiempo 555, ya que la corriente máxima que se puede obtener cuando la terminal (3) sea conecta directamente al nivel de tierra es de 200 mA. 

La salida del comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas al Reset y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como señal de entrada para el amplificador de corriente (Buffer), mientras que en la terminal (6) el nivel de tensión sea más pequeño que el nivel de voltaje contra el que se compara la entrada reset del FF-SR no se activará, por otra parte mientras que el nivel de tensión presente en la terminal 2 sea más grande que el nivel de tensión contra el que se compara la entrada Set del FF-SR no se activará. 

El microcircuito 555 es un circuito de tiempo que tiene las siguientes características: 

· La corriente máxima de salida es de 200 mA cuando la terminal (3) de salida se encuentra conectada directamente a tierra.

· Los retardos de tiempo de ascenso y descenso son idénticos y tienen un valor de 100 nseg.

· La fuente de alimentación puede tener un rango que va desde 4.5 Volts hasta 16 Volts de CD.

· Los valores de las resistencias R1 y R2 conectadas exteriormente van desde 1 ohm hasta 100 kohms para obtener una corrimiento de temperatura de 0.5% a 1% de error en la precisión, el valor máximo a utilizarse en la suma de las dos resistencias es de 20 Mohms.

· El valor del Capacitor externo contiene únicamente las limitaciones proporcionadas por su fabricante.

· La temperatura máxima que soporta cuando se están soldando sus terminales es de 330 centígrados durante 19 segundos.

· La disipación de potencia o transferencia de energía que se pierde en la terminal de salida por medio de calor es de 600 mW.

El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador. 

Sus características más destacables son:

• Temporización desde microsegundos hasta horas.
• Modos de funcionamiento:
  • Monoestable.
  • Astable.
• Aplicaciones:
  • Temporizador.
  • Oscilador.
  • Divisor de frecuencia.
  • Modulador de frecuencia.
  • Generador de señales triangulares.

Las aplicaciones del 555 son tan numerosas que prácticamente no existe un sistema electrónico que no lo utilice de alguna forma. Su versatilidad, bajo costo y sencillez de uso lo hacen imprescindible en muchos casos. Además sobre el se ha escrito mucha literatura y existen cientos de libros, artículos y documentos sobre sus aplicaciones reales y potenciales.

El circuito integrado 555 en su presentación usual de cápsula plástica dispone de 8 pines. Puede estar etiquetado bajo distintos nombres o referencias dependiendo del fabricante (NE555, µA555, LM555, SN72555, XR-555, CA555, HA1755, NC1455, TA7555P, ECG955, etc). También se consigue en otras presentaciones incluyendo cápsulas metálicas para aplicaciones de montaje superficial (SMT).

El 555 convencional consta internamente de 23 transistores, 2 diodos y 12 resistencias de las cuales 3 son de 5 Kohms por eso tiene el nombre de 555. Este circuito tiene una capacidad suficiente para impulsar directamente leds, zumbadores, bobinas de relé, paralantes, piezoeléctricos y otros componentes, además, es directamente compatible con circuitos integrados digitales estándares, que es otra de sus grandes ventajas.

a) Configuración de pines

Se puede ver de la figura que independientemente del tipo de encapsulado la numeración de las pines es la misma.

El 556 es un C.I con 2 temporizadores tipo 555 en una sola unidad de 14 pines y el 558 es un C.I. con 4 temporizadores tipo 555 en una sola unidad de 14 pines

Descripción de las pines del 555

1 Tierra o masa: ( Ground ) Conexión a tierra del circuito en general. 

2 Disparo: ( Trigger ) Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado comomonostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

3 Salida: ( Output ) Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que este conectado como monostable,astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla # 4 (reset)

4 Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee"

5 Control de voltaje: ( Control ) Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la practica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios ). Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 esta en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555) . El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la configuraciónmonostable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un capacitor de 0.01uF para evitar las interferencias

6 Umbral: ( Threshold) Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo bajo

7 Descarga: ( Discharge ) Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8 V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

Especificaciones generales del 555

Vcc 

5-Voltios

10-Voltios

15-Voltios

Notas

Frecuencia máxima (Astable)

500-kHz a 2-MHz

Varia con el Mfg y el diseño

Nivel de tensión Vc (medio)

3.3-V

6.6-V

10.0-V

Nominal

Error de frecuencia (Astable)

~ 5%

~ 5%

~ 5%

Temperatura 25° C

Error de temporización (Monoestable)

~ 1%

~ 1%

~ 1%

Temperatura 25° C

Máximo valor de Ra + Rb

3.4-Meg

6.2-Meg

10-Meg

Valor mínimo de Ra

5-K

5-K

5-K

Valor mínimo de Rb

3-K

3-K

3-K

Reset VH/VL (pin-4)

0.4/<0.3

0.4/<0.3

0.4/<0.3

Corriente de salida (pin-3)

~200ma

~200ma

~200ma

b) El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los más importantes están: como multivibrador astable y como multivibrador monoestable 

Multivibrador astable: Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión e s el que se muestra. La señal, de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2. Los tiempos de duración dependen de los valores de R1 y R2.

T1 = 0.693(R1+R2)C1 (seg) y T2 = 0.693 x R2 x C1 (seg)

La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula:

f = 1/(0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2)) f = 1 / (T1 + T2 )

y el período es simplemente T = 1 / f

Hay que recordar que el período es el tiempo que dura la señal

hasta que ésta se vuelve a repetir (Tb - Ta), ver gráfico.

Cuando la señal de disparo está a nivel alto (ej. 5V con Vcc 5V) la salida se mantiene a nivel bajo (0V), que es el estado de reposo. 

Una vez se produce el flanco descendente de la señal de disparo y se pasa por el valor de disparo, la salida se mantiene a nivel alto (Vcc) hasta transcurrido el tiempo determinado por la ecuación: 

T = 1.1 x R1 x C ( seg )

Es recomendable, para no tener problemas de sincronización que el flanco de bajada de la señal de disparo sea de una pendiente elevada, pasando lo más rápidamente posible a un nivel bajo (idealmente 0V). 

NOTA: en el modo monoestable, el disparo debería ser puesto nuevamente a nivel alto antes que termine la temporización.

Multivibrador Monostable: En este caso el circuito entrega a su salida un sólo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración). El esquema de conexión es el que se muestra. La Fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo que la salida esta en nivel alto) es: T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos). Observa que es necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en el PIN # 2 del C.I. para iniciar la señal de salida.

Este circuito funciona con el muy conocido integrado: El temporizador 555. Se utilizan 2 C.I. 555 o 1 C.I. 556 (tiene dos temporizadores en uno sola integrado).

Chip 4017:

El muy interesante circuito integrado CMOS cuyo nombre completo es CD4017BC, aunque a menudo se lo llama simplemente 4017, es un contador y divisor con 10 salidas. Existe también una versión en tecnología TTL llamado 74HC4017. Con solo 16 pines, contiene en su interior un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9 los pulsos que se ingresan por una de sus entradas, llamada CLOCK (reloj). En efecto, si tenemos una etapa de reloj que sea capaz de entregar un tren de pulsos regulares, y los ingresamos por el pin 14 (CLOCK) del CD 4017, podremos obtener en sus salidas un pulso por cada 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 que se apliquen en la entrada.

Esta propiedad, unida a la facilidad de uso que brindan características como un RESET y un pin de habilitación (ENABLE), hace que sea muy sencillo implementar circuitos contadores, luces para fiestas, etc. utilizando muy pocos (o ningún) componentes externos.

El voltaje máximo de alimentación que podemos usar con el 4017 es de 18v (7v en el caso del 74HC4017). Si bien puede funcionar con solamente 5V, se comporta mejor a altas velocidades si se alimenta con al menos 9v. En su versión CMOS no es realmente un chip muy rápido, ya que alimentado con 5v puede funcionar a un máximo de 2 Mhz, y a 15v puede alcanzar los 6Mhz. El 74HC4017 tiene la ventaja, dado que pertenece a una familia de chips de alta velocidad, de lograr unos respetables 25Mhz alimentado con 5v.
Si en nuestros diseños necesitamos utilizar el 4017 junto a circuitos de la familia LSTTL, debemos recordar que la baja capacidad para entregar corriente en sus salidas hace que solo se puede conectar un LSTTL a las salidas del 4017. En caso de necesitar conectar mas dispositivos, deberemos usar “buffers” (ver articulo sobre compuertas digitales). Las entradas del 4017 versión CMOS pueden ser manejadas desde algún chip TTL si utilizamos una resistencia pull-up de unos 4.7k. Recordemos que un resistor en pull-up no es mas que una resistencia conectada entre el punto donde se conecta el chip TTL al CMOS y el positivo de la alimentación (que deberá ser de 5v si estamos utilizando chips TTL).
Por ultimo, no es mala idea conectar un pequeño capacitor cerámico de 0.1 µF entre los pines de alimentación del 4017.
De los 16 pines del integrado, dos se destinan a su alimentación. En efecto, el pin numero 8 se conecta al negativo, y el 16 al positivo, sin olvidar que la fuente de alimentación debe entregar entre 3 y 15 volts.
Un grupo de 10 pines ofician de salidas del contador. Estas salidas, llamadas “Output Q0” a “Output Q9” van pasando de estado bajo a alto con cada pulso de clock. No se corresponden con pines consecutivos, sino que la salida Q0 esta en el pin 3, Q1 en el 2, Q2 en el 4, Q3 en el 7, Q4 en el 10, Q5 en el 1, Q6 en el 5, Q7 en el 6, Q8 en el 9 y finalmente Q9 en el pin 11. La figura al final de esta página nos muestra la función de cada pin.
El hecho de usar diez pines como salida y dos como alimentación, en un integrado de solo 16 pines deja solo 4 pines para utilizar como control, lo que facilita un poco las cosas.
El pin 14, llamado CLOCK, es el que recibe los pulsos de reloj que deseamos contar.
El pin 13 (DISABLE) permite seleccionar o deseleccionar el 4017. En efecto, una de las condiciones para que el chip funcione es que este pin este conectado a 0v. Esto permite conectar varios 4017 a una misma fuente de pulsos, y mediante el pin DISABLE elegir en cualquier momento cual es el que se encargara de contar/dividir.
El pin 15 (RESET) debe conectarse a 0v para que contar de 0 a 9. Si ponemos el RESET momentáneamente a +V, la cuenta se reinicia (OUTPUT Q0 pasa a estado alto, y todas las demás salidas a bajo). Esto puede hacerse manualmente mediante un pulsador conectado a +v y mediante un resistor de 10k a 0v.
Por ultimo, el pin 12, llamado ÷10 OUTPUT permanece en estado alto cuando las salidas Q0 a Q4 están en alto, y pasa a estado bajo cuando las salidas Q5 a Q9 están en alto. Esto significa que el pin 12 generara pulsos con una frecuencia que es un décimo de la de reloj, pudiendo aplicarse a la entrada de otro 4017 que se encargue de contar las decenas.

Veamos como debemos conectar el CD4017 para usarlo como contador. Es muy recomendable, como hemos dicho ya en otros artículos de esta serie, el tener a mano un protoboard y algunos componentes como para armar los circuitos de ejemplo, de manera que no nos queden dudas. En el caso del CD4017, solo necesitaremos el integrado, un par de pulsadores, diez diodos LED, y si queremos montar un generador de pulsos de reloj podemos utilizar un NE555 como se explico en el articulo publicado sobre ese circuito integrado.

La conexión básica del 4017 es la que se muestra en la figura 2, donde podemos ver 10 leds conectados a cada una de las salidas (prestar atención al orden de los mismos, recordemos que las salidas no están en pines consecutivos), el pin 16 conectado directamente al positivo de la fuente de alimentación y el 8 al negativo, el pin 14 podría estar conectado también a +v mediante un pulsador (si no tenemos el generador de pulsos), y los pines RESET y DISABLE (15 y 13) a 0v, para que el integrado cuente los pulsos de la entrada.

Con esta configuración, por cada pulso que apliquemos en el pin 14 mediante el pulsador, se irán iluminando los pines de la salida de uno en uno. Estando encendido el ultimo (el conectado al pin 11), si aplicamos otro pulso de CLOCK, se apagara y se encenderá el primero, dando comienzo a otra cuenta.

Seria interesante experimentar conectando un LED entre la salida del pin 12 y 0v para verificar que enciende cuando las salidas Q0, Q1, Q2, Q3 o Q4 están en alto.

Si queremos que la cuenta sea mas corta, por ejemplo contar solo hasta cuatro en lugar de hasta diez, podemos utilizar para ello el RESET. En lugar de conectar ese pin de control directamente a 0V, lo podemos conectar al pin correspondiente a la salida Q4 (pin 10), de manera que luego de contar cuatro pulsos, al introducir el pulso numero 5, en lugar de encenderse el quinto LED (salida Q4) se producirá el RESET del chip comenzando la cuenta de nuevo desde cero. Este conexionado se puede ver en la figura 3.

Otra prueba puede consistir en conectar los leds de las salidas a +V, mediante resistores de 470 ohms (si estamos alimentando el circuito con una pila de 9V). De esta manera, veremos que los LEDs permanecen encendidos y solo el correspondiente a la salida activada permanece apagado (ver figura 4).

Finalmente, la figura 5 nos muestra como conectar entre si varios CD4017 para que cada uno cuente un décimo de lo que cuenta el anterior. De esta manera, usando las entradas de CLOCK y ÷10 OUTPUT (pines 14 y 12) podemos encadenar varios chips para contar unidades, decenas, centenas, etc.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Figura 5.

Para finalizar el artículo, veamos algunos circuitos prácticos que utilizan este circuito integrado.

En la figura 6 incluimos junto al CD4017 un NE555 que funciona en modo astable, generando los pulsos de reloj que entran por el pin 14 al CD4017. La alimentación se puede hacer mediante 3 o 4 pilas de 1.5V o mediante un transformador.

En cada LED se uso un transistor NPN para aumentar la corriente que entrega el CD4017 en cada uno de sus pines. Dado que no hay en ningún momento más de un LED encendido, solamente utilizamos un resistor de 120 ohms para todos ellos. Con los valores de la resistencia de 47k y el capacitor de 1 uF, la frecuencia es de unos 15 Hz. La formula F = 1.44/(2xRxC) nos permitirá elegir frecuencias diferentes (se puede aprender mas sobre este tema en el articulo sobre el NE555).

La corriente que circula por cada LED es de unos 20 mA, lo cual permite un brillo intenso de los mismos. Si cambiamos la resistencia de 120 ohms por una algo mayor, el brillo de los LEDs disminuirá.

En la figura 7 vemos un circuito que controla cinco salidas que consisten en un transistor BC548 que comanda un triac TIC216D o TIC226D, a los cuales podemos conectar directamente lámparas de 110V/220V, cuya potencia no supere los 400W. Si dotamos a los triacs de un disipador de calor, la potencia de las lámparas puede ser mayor (consultar las hojas de datos de los triacs empleados para conocer la potencia máxima que soportan). 

El encendido de las luces será secuencial, dado que están conectadas a las salidas del CD4017. En este circuito, utilizamos como generador de los pulsos de reloj un transistor 2N2646 y unos pocos componentes adicionales, entre los cuales hay un potenciómetro de 100k, que permite que variemos la velocidad con las que las lámparas de encienden.

El interruptor que vemos conectado al pin 15 permite variar el sentido en que se desplazan las luces (ida o vuelta).

Con cada pulso en la pata 14 el integrado avanza un paso en las terminales (como vimos antes, el orden de los pines es 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11 y luego repite). Si se aplica un pulso en la pata 15 el integrado vuelve a comenzar desde el terminal 3, por lo que el interruptor en posición I, cuando la cuenta llega al terminal 1 reinicia y, cuando el interruptor esta en I/V la cuenta se efectúa completa. Los diez diodos 4148 hacen que la corriente solo vaya del integrado a las bases y no vuelva de regreso cuando se pasa de vuelta o de ida. Si se colocan capacitores en las bases de los transistores de valores que pueden rondar los 47µF (este valor debe ser experimentado) se logra un efecto de apagado suave (dimmer) muy agradable a la vista. Mientras más alto sea el valor de estos capacitores mas tiempo permanecerá encendido el canal y mas suave será el apagado.

En el circuito figura un transformador con un bobinado primario de 220V, que debe ser cambiado por uno de 110V (con el mismo secundario) si en nuestro país la red eléctrica es de ese voltaje.

PRECAUCION: Este circuito trabaja con 110/220V, lo que implica un serio peligro de shock eléctrico si se toca cualquier parte eléctrica o electrónica. Tomar las medidas adecuadas para aislar TODAS las pistas y cables así como los triacs y sus disipadores. Incluso en el transistor del oscilador y en el integrado hay 220Vca.

Figura 6.

 

Protoboard

Placa Fenolica