Como funciona realmente el CI555

El temporizador 555 es un circuito integrado ampliamente utilizado en electrónica para generar señales de tiempo precisas. Fue diseñado originalmente por Hans R. Camenzind en 1970 y desde entonces se ha convertido en uno de los componentes más populares y versátiles en el campo de la electrónica.

El temporizador 555 tiene diferentes modos de funcionamiento, pero el más común y básico es el modo de monoestable. En este modo, el temporizador 555 genera una salida de temporización de duración fija cuando se activa.

El funcionamiento básico del temporizador 555 se basa en la carga y descarga de un condensador utilizando resistencias y transistores internos. Aquí hay una descripción paso a paso de cómo funciona:

1. Alimentación: Conecta los pines de alimentación del temporizador 555 a la fuente de alimentación. El pin 1 (GND) se conecta a tierra (0V) y el pin 8 (VCC) se conecta a la fuente de alimentación positiva (+VCC).
2. Resistencia de temporización (R1): Conecta una resistencia entre el pin 7 (Descarga/Ve) y el pin 8 (VCC). Esta resistencia determina la duración del tiempo de temporización.
3. Condensador de temporización (C1): Conecta un condensador entre el pin 6 (Threshold/Umbral) y el pin 1 (GND). El condensador se carga y descarga durante el ciclo de temporización.
4. Disparo (Trigger): Conecta una señal de disparo (por ejemplo, un interruptor o un sensor) al pin 2 (Trigger/Disparo). Cuando el pin 2 detecta una caída de voltaje por debajo de cierto umbral, se inicia el temporizador.
5. Salida (Out/Salida): La salida del temporizador 555 se encuentra en el pin 3 (Out/Salida). En el modo monoestable, la salida normalmente está en estado bajo (0V) y se activa a un estado alto (VCC) cuando se inicia el temporizador.

Funcionamiento: Cuando se activa el temporizador 555, el condensador C1 se carga a través de la resistencia R1 hasta que alcance un voltaje umbral en el pin 6 (Threshold/Umbral). En ese momento, la salida se activa y cambia a un estado alto.

Duración del tiempo: La duración del tiempo de temporización está determinada por la constante de tiempo del circuito, que es el producto de la resistencia R1 y el condensador C1. Puedes calcular el tiempo aproximado utilizando la fórmula T = 1.1 x R1 x C1, donde T está en segundos.

Una vez que el tiempo de temporización ha transcurrido, el condensador C1 se descarga rápidamente a través del pin 7 (Descarga/Ve), lo que hace que la salida vuelva a su estado bajo original. El temporizador 555 está listo para un nuevo ciclo de temporización cuando recibe otro pulso de disparo en el pin 2 (Trigger/Disparo).

Es importante mencionar que el temporizador 555 tiene otros modos de funcionamiento, como el astable (generador de oscilaciones) y el biestable (flip-flop), que permiten generar

ANALISIS MATEMATICO DEL CIRCUITO MONOESTABLE:

La ecuación $T = 1.1 \times R \times C$ para el tiempo en el modo monoestable del 555 se deriva del análisis del circuito basado en la carga y descarga del condensador $C$ a través de la resistencia $R$. A continuación, se explica el proceso de derivación:

Análisis del Circuito Monoestable

1. Circuito y Componentes:

   • El temporizador 555 tiene tres pines principales en modo monoestable: el pin de disparo (pin 2), el pin de descarga (pin 7), y el pin de umbral (pin 6).
   • La resistencia $R$ está conectada entre el pin 7 y $V_{CC}$.
   • El condensador $C$ está conectado entre el pin 6 y tierra.

2. Condiciones Iniciales:

   • Cuando se aplica un pulso al pin 2 (disparo), el 555 genera un pulso alto en su salida (pin 3).
   • El condensador $C$ comienza a cargarse a través de la resistencia $R$.

3. Carga del Condensador:

   • La carga del condensador $C$ a través de la resistencia $R$ sigue una curva exponencial. La ecuación para la carga de un condensador es: $$V_C(t) = V_{CC} \left(1 - e^{-\frac{t}{R \cdot C}}\right)$$ Donde $V_C(t)$ es el voltaje en el condensador en el tiempo $t$.

4. Voltaje de Umbral y Terminación del Pulso:

   • El temporizador 555 considera que el condensador está cargado cuando su voltaje alcanza el 2/3 del voltaje de suministro ($V_{CC}$).
   • En el punto en que el voltaje del condensador alcanza el 2/3 de $V_{CC}$, el 555 cambia su salida de alto a bajo.

5. Tiempo de Carga:

   • Para encontrar el tiempo $T$ cuando el voltaje del condensador alcanza 2/3 de $V_{CC}$, resolvemos la ecuación de carga: $$\frac{2}{3} V_{CC} = V_{CC} \left(1 - e^{-\frac{T}{R \cdot C}}\right)$$
   • Simplificando, obtenemos: $$\frac{2}{3} = 1 - e^{-\frac{T}{R \cdot C}}$$ $$e^{-\frac{T}{R \cdot C}} = \frac{1}{3}$$
   • Tomando el logaritmo natural en ambos lados: $$-\frac{T}{R \cdot C} = \ln\left(\frac{1}{3}\right)$$ $$\frac{T}{R \cdot C} = -\ln\left(\frac{1}{3}\right)$$
   • $\ln\left(\frac{1}{3}\right)$ es aproximadamente -1.1, así que: $$T = 1.1 \times R \cdot C$$

Resultado

La constante 1.1 proviene del valor específico de $\ln(3)$, que se utiliza en la ecuación para el voltaje del condensador cuando alcanza 2/3 del voltaje de suministro. Este factor es fundamental para la determinación precisa del tiempo de salida del temporizador 555 en modo monoestable.

ANALISIS MATEMATICO DEL CIRCUITO BIESTABLE:

Modo Astable del 555

En el modo astable, el 555 actúa como un oscilador y genera una señal de onda cuadrada continua. El temporizador alterna entre estados alto y bajo en función de las resistencias $R_A$, $R_B$ y el condensador $C$ conectados al circuito.

Circuito del 555 en Modo Astable

1. Configuración del Circuito:
   • Resistencia $R_A$: Conectada entre el pin de descarga (pin 7) y $V_{CC}$.
   • Resistencia $R_B$: Conectada entre el pin 7 y el pin 6 (umbral).
   • Condensador $C$: Conectado entre el pin 6 (umbral) y tierra.

1. Cálculo del Tiempo Alto ($T_{on}$)

Cuando el 555 está en modo astable, el condensador $C$ se carga a través de $R_A$ y $R_B$. La carga del condensador sigue una curva exponencial, y el temporizador cambia de estado cuando el voltaje del condensador alcanza 2/3 del voltaje de suministro ($V_{CC}$).

• Carga del Condensador:

  La ecuación para el voltaje $V_C$ en el condensador durante la carga es:

  $$V_C(t) = V_{CC} \left(1 - e^{-\frac{t}{(R_A + R_B) \cdot C}}\right)$$

  El temporizador cambia su salida de bajo a alto cuando el voltaje del condensador alcanza $\frac{2}{3} V_{CC}$.

  Resolviendo para $t$:

  $$\frac{2}{3} V_{CC} = V_{CC} \left(1 - e^{-\frac{t_{on}}{(R_A + R_B) \cdot C}}\right)$$ $$\frac{2}{3} = 1 - e^{-\frac{t_{on}}{(R_A + R_B) \cdot C}}$$ $$e^{-\frac{t_{on}}{(R_A + R_B) \cdot C}} = \frac{1}{3}$$ $$-\frac{t_{on}}{(R_A + R_B) \cdot C} = \ln\left(\frac{1}{3}\right)$$ $$t_{on} = -\ln\left(\frac{1}{3}\right) \times (R_A + R_B) \cdot C$$

  La constante $\ln\left(\frac{1}{3}\right) \approx -1.1$, así que:

  $$t_{on} = 1.1 \times (R_A + R_B) \cdot C$$

2. Cálculo del Tiempo Bajo ($T_{off}$)

El condensador $C$ se descarga a través de $R_B$ cuando el temporizador está en el estado alto. La ecuación para la descarga del condensador es:

$$V_C(t) = V_{CC} \cdot e^{-\frac{t_{off}}{R_B \cdot C}}$$

El temporizador cambia de estado bajo a alto cuando el voltaje del condensador cae por debajo de 1/3 $V_{CC}$:

$$\frac{1}{3} V_{CC} = V_{CC} \cdot e^{-\frac{t_{off}}{R_B \cdot C}}$$ $$e^{-\frac{t_{off}}{R_B \cdot C}} = \frac{1}{3}$$ $$-\frac{t_{off}}{R_B \cdot C} = \ln\left(\frac{1}{3}\right)$$ $$t_{off} = -\ln\left(\frac{1}{3}\right) \times R_B \cdot C$$

De nuevo, usando $\ln\left(\frac{1}{3}\right) \approx -1.1$:

$$t_{off} = 1.1 \times R_B \cdot C$$

3. Frecuencia de Oscilación

La frecuencia de oscilación $f$ es el inverso del período total $T$, que es la suma del tiempo alto y el tiempo bajo:

$$T = t_{on} + t_{off}$$ $$T = 1.1 \times (R_A + R_B) \cdot C + 1.1 \times R_B \cdot C$$ $$T = 1.1 \times (R_A + 2R_B) \cdot C$$ $$f = \frac{1}{T}$$ $$f = \frac{1}{1.1 \times (R_A + 2R_B) \cdot C}$$

Entonces, la frecuencia $f$ del oscilador astable del 555 es:

$$f = \frac{1.44}{(R_A + 2R_B) \cdot C}$$

Estas ecuaciones proporcionan una base sólida para calcular la frecuencia de oscilación y los tiempos de encendido y apagado en el modo astable del 555.

Que significa la palabra cibernetica ?

La cibernética es una ciencia transdisciplinaria que se ocupa del estudio del control y la comunicación en sistemas tanto naturales como artificiales. La palabra "cibernética" proviene de la palabra griega "kybernetes", que significa "timonel".

La cibernética tiene sus raíces en el trabajo de Norbert Wiener, un matemático e ingeniero eléctrico que acuñó el término en 1948. Wiener estaba interesado en las similitudes entre los sistemas de control de las máquinas y los sistemas nerviosos de los animales. Vio que ambos sistemas utilizan circuitos de retroalimentación para mantener la estabilidad y alcanzar los objetivos.

Desde entonces, la cibernética se ha aplicado a una amplia gama de campos, incluidos la ingeniería, la economía, la biología y la psicología. Se ha utilizado para desarrollar nuevas tecnologías, como computadoras y robots, y para mejorar nuestra comprensión de los sistemas naturales, como el cerebro humano.

Algunos de los conceptos clave de la cibernética incluyen:

• Retroalimentación: La retroalimentación es el proceso de usar información sobre la salida de un sistema para controlar su entrada. Por ejemplo, un termostato usa retroalimentación para mantener una temperatura constante en una habitación.
• Autoorganización: La autoorganización es la capacidad de un sistema para ordenarse espontáneamente sin ninguna intervención externa. Por ejemplo, una bandada de pájaros puede organizarse espontáneamente en una bandada sin líder.
• Adaptación: La adaptación es la capacidad de un sistema para cambiar su comportamiento en respuesta a los cambios en su entorno. Por ejemplo, un virus puede adaptarse a un nuevo huésped mutando su código genético.
• La cibernética es un campo complejo e interdisciplinario, pero ha tenido un profundo impacto en nuestra comprensión del mundo. Nos ha ayudado a desarrollar nuevas tecnologías, mejorar nuestra comprensión de los sistemas naturales y crear nuevas formas de pensar sobre el mundo.

Estas son algunas de las aplicaciones de la cibernética:

• Ingeniería: la cibernética se ha utilizado para desarrollar nuevas tecnologías, como computadoras, robots e inteligencia artificial.
• Economía: la cibernética se ha utilizado para estudiar sistemas económicos y desarrollar nuevos modelos económicos.
• Biología: la cibernética se ha utilizado para estudiar sistemas biológicos, como el cerebro humano y el sistema inmunitario.
• Psicología: la cibernética se ha utilizado para estudiar los sistemas psicológicos, como el aprendizaje y la memoria.
• Sociología: la cibernética se ha utilizado para estudiar sistemas sociales, como organizaciones y comunidades.

La cibernética es un campo en rápido crecimiento con el potencial de revolucionar nuestra comprensión del mundo y crear nuevas tecnologías que cambiarán nuestras vidas.

Algunos reemplazos para el 555

Hay una serie de reemplazos modernos para el circuito integrado 555

Algunas de las opciones más populares incluyen:

• El 74HC123: esta es una versión CMOS de alta velocidad del temporizador 555 que ofrece un menor consumo de energía y velocidades de conmutación más rápidas.
• El LMC555: esta es una versión CMOS de bajo consumo del temporizador 555 que ofrece un consumo de energía incluso menor que el 74HC123.
• El TLC555: esta es una versión CMOS de alta precisión del temporizador 555 que ofrece mayor precisión y estabilidad que el 74HC123 o el LMC555.
• La elección de qué reemplazo usar dependerá de la aplicación específica. Por ejemplo, si el bajo consumo de energía es importante, el LMC555 o el TLC555 pueden ser una buena opción. Si la alta velocidad es importante, el 74HC123 puede ser una mejor opción.

Además de estos reemplazos específicos, también hay una serie de microcontroladores que incluyen temporizadores 555 incorporados. Estos microcontroladores pueden ser una buena opción para aplicaciones donde el temporizador 555 es solo uno de varios componentes en el circuito.

Estas son algunas de las ventajas de usar un reemplazo moderno para el temporizador 555:

• Menor consumo de energía
• Velocidades de conmutación más rápidas
• Mejor precisión y estabilidad.
• tamaño más pequeño
• Costo más bajo

Si está buscando un reemplazo para el temporizador 555, una de estas opciones puede ser una buena opción para su aplicación.

Alarma de monitoreo remoto para gases usando aplicaciones web

Presentación:

El presente recurso presenta el la documentacion y estado lo mas acertado posible para el analisis, diseño desarrollo y creación de prototipo de un sistema digital domotico (sensorica , actuadores) Para n canales digitales de entrada y m canales analogos de entrada y X canales digitales de salida y Y canales analogos de salida, ( donde m,n,X,Y) son numeros que dependen del microcontrolador a usar

1 Puesta a punto de proyecto en Github y ClickUp

2 Concepto Investigación y prediseño

la arquitectura de un sistema domótica usando protocolos de comunicación es muy amplia y para ello se debe elegir el mejor protocolo de acuerdo a los requerimientos del proyecto

Grafica : algunos protocolos IOT

Comparacion protocolos inalambricos

fuente: https://dispositivoinalambrico.com/%F0%9F%8C%90-como-habilitar-el-internet-de-las-cosas-inalambricas/

Las opciones mas opcionadas son RF WiFi y BLE (Bluetooth low Energy) se propone hasta este momento RF entre los sensores y la central y entre la central y la nube usal BLE, WIFI u otro protocolo con altra transferencia de datos

3 Elección de placas y micro controlador

Placas a evaluar:

ESP8266

https://es.wikipedia.org/wiki/ESP8266

Microchip PIC BLE

https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/DT100112

4 Desarrollo de la arquitectura de Hardware y Soft

Una guia de pasos para realizar proyectos electrónicos

 Diseñe y simplifique su producto

Estrategias de desarrollo

1 Trate de manejar la complejidad de su producto

2 Busque la ayuda de otros que tengan experiencia en la su area del desarrollo

3 Contrate freelancers por outsourcing

4 Contrate una empresa outsourcing , aunque puede ser muy costoso

5 Desarrolle alianza con un partner que desarrolle productos similares.

Desarrollo electronico

1 Crear un diseño preliminar del producto

2 Haga un diagrama de bloques de su diseño

3 haga una selección de componentes o BOM (Bill of Materials)

4 Estime los costos de producción

5 Diseñe el circuito esquemático

6 Diseñe el Printed Circuit Board

6 Ordene PCD de prueba

7 Evaluar programar debug y repetir

Desarrolle la caja en la cual ira su producto

1 Crear el modelo 3d

2 Adquiera prototypos o consiga una impresora 3d

3 Evalue los prototipos y seleccione el mejor

4 De paso al molde de inyeccion

5 Busque ceertificaciones de calidad de su producto

 

Fuentes

1. https://predictabledesigns.com/how-to-develop-and-prototype-a-new-product/
2. https://predictabledesigns.com/how-to-prototype-hardware-product/
3. https://predictabledesigns.com/5-steps-product-development-electronic-device/
4. https://intrepidsourcing.com/trade-wiki/how-to-new-product-development-process-for-electronics/
5. https://www.rs-online.com/designspark/heres-how-to-design-electronics-for-a-new-device

Etapas de un sistema de seguridad electronica realimentado

A continuacion vamos a ver las etapas de un sistema generico de seguridad electronica 

1 Etapa de fijacion de referencias (valores, horarios, permisos, sensores biometricos, teclados, tableros de control)

2 Etapa de las entrada. (Canales analogos , conversion A/D , canales digitales , protocolos seriales , protocolos en paralelo)

3 Etapa del procesamiento o controlador (Microcontrolador, microprocesador, PLC) 

4 Etapa de sistema o Planta (sistema al que vamos a medir y controlar sus variables fisicas)

5 Etapa de salida (Conversion D/A)

6 Etapa de sensorica (Sensores de variables físicas, sensores analogos, sensores digitales: movimiento,pir,ultrasonidos,infrarojo, magnetico perimetral, de vibracion, sensores de humo)

7 Etapa de actuadores (potencia,  PWM,actuadores , dimmers, relevos)