Tutorial CI 555: Gerador PWM

Gerador PWM com CI 555

CI 555, o coringa da eletrônica parte 3

Se você ainda não sabe o que é o CI 555 sugiro que veja a primeira parte um deste tutorial clicando aqui.

Introdução

Como já mencionamos na parte 1 e 2, este CI é muito versátil e neste tutorial iremos explorar mais um modo de aplicação deste circuito integrado, modo astável, amplamente utilizado como gerador de onda quadrada, gerador de pulso, gerador PWM para controle de intensidade de luz, velocidade de motores, sinalizadores, osciladores, entre outros. Assim como os outros circuitos apresentados nos outros tutoriais, este possui dois níveis lógicos de atuação (nível alto ou nível baixo). O que os diferencia basicamente é a frequência da saída.

Entendendo o projeto

No modo de operação astável o 555 funciona como um oscilador. Assim que energizado, são gerados pulsos de duração e frequência específicas na saída de acordo com os valores de C1 e dos resistores do circuito.

O circuito astável produz ondas quadradas em sua saída, oscilando entre 0V e VCC. A configuração básica do circuito astável está demonstrado abaixo:

No circuito astável pode-se alterar o tempo Tm (tempo em +Vs) e o Ts (tempo em 0V). Quando o capacitor carrega até (1/3)*Vs, o 555 dispara pelo trigger e tensão de saída vai para +Vs, e quando chega a (2/3)*Vs, o 555 corta e a saída vai para 0V. Os tempos Tm e Ts podem ser calculadas pelas fórmulas abaixo:

Tm=0.693*(R1+R2)*C1

Ts=0.693*R2*C1

E o Período T da forma de onda quadrada e a frequência f podem ser calculadas pelas fórmulas abaixo:

T=0.693*(R1+2*R2)*C1

f=1.44/((R1+2*R2)*C1)

Sendo: T = Tm + Ts – tempos em segundos

              f – frequência em Hertz

              R1 – resistência em Ohm

              R2 – resistência em Ohm

              C1 – capacitância em Farad

Escolha o capacitor C1. Escolha os períodos Tm e Ts e com as fórmulas dadas, calcule R1 e R2. Escolha os componentes de acordo com a posição de C1, R1 e R2 da imagem acima.

Existem dois principais modos de montagem astável do CI 555, o primeiro com potenciômetro sendo a saída em alta frequência para controle PWM. 

O segundo com resistores comuns e saída em baixa frequência para controle de sinaleiros e osciladores em geral.

Materiais

 

Executando o projeto

Em primeiro lugar, com a fonte de alimentação desligada, conecte os jumpers nos terminais positivo e negativo da protoboard. Veja a seguir:

Conecte o circuito integrado na protoboard juntamente com os jumpers de alimentação. Não se esqueça de inserir jumpers entre os pinos 4 e 8, e também entre os pinos 2 e 6. Como na imagem.

A seguir, conecte os diodos de sinal ligados entre sí e no pino 7 do CI, da mesma forma da imagem, atente à polaridade dos diodos. O resistor de 1k OHM deve ser conectado entre VCC e os terminais em comum dos diodos. Este resistor serve para polarizar os diodos juntamente com o potenciômetro.

Os terminais laterais dos potenciômetros podem ser conectados nos diodos sem se preocupar com polaridade, porém, o terminal central deve ser conectado no pino 6, pois é este o terminal responsável por repassar a variação de resistência para o circuito.

Neste passo iremos conectar os capacitores cerâmicos, estes componentes não possuem polaridade. Um dos terminais do capacitor de 100 nf vai conectado ao pino 5 do CI, enquanto o outro vai ligado em GND.  Da mesma forma o capacitor de 10 nf, porém, um de seus terminais é conectado no pino 2 e o outro em GND.

Por último, conecte um dos terminais do resistor de 330 OHM no pino 3 do CI, o outro é ligado no terminal positivo do led. O terminal negativo do led é conectado em GND.

Se após a montagem seu circuito se parece como o abaixo, significa que finalizamos a montagem do circuito. Vamos aos testes.

Testes

Ao energizar o circuito com 5V, gire o potenciômetro para alterar a frequência, consequentemente o brilho do led. Repare que mesmo com  o potenciômetro no mínimo, o led não se apaga, isso acontece devido ao resistor de 10k OHM que mantém a saída sempre ativa. 

Observe que a forma de onda quadrada muda sua largura de pulso ao variarmos o potenciômetro, pois estamos gerando um sinal PWM (modulação por largura de pulso) de frequência variável.

Observe o circuito abaixo:

Repare que substituímos o resistor de 10k OHM do circuito anterior por um resistor de 1k OHM, o potenciômetro por um resistor de 10k OHM e o capacitor de 10 nf por um eletrolítico de 10uf. Nesta configuração não produzimos uma frequência variável na saída, e sim um frequência fixa na saída. Substituímos também o led anterior por dois outros led’s, de modo que, quando a saída estiver em nível baixo o led verde acenderá, quando em nível alto o led amarelo acenderá.

Observe que a forma de onda quadrada mantém sua largura de pulso, pois estamos gerando um sinal PWM (modulação por largura de pulso) de frequência fixa  devido a resistência fixa do circuito.

Conclusão

O circuito que acabamos de desenvolver é utilizado há muito tempo em pequenas aplicações devido seu baixo custo, fácil montagem e precisão.

Troque os valores dos resistores e capacitores para obter diferentes resultados, não se esqueça de prever os resultados utilizando as fórmula apresentadas na introdução deste post.

Esperamos que você tenha entendido e conseguido montar nosso projeto. Veja nossos outros posts explorando as diversas funções e aplicações do CI 555.

Referências:

50 – 555 Circuits

http://www.talkingelectronics.com/projects/50%20-%20555%20Circuits/50%20-%20555%20Circuits.html#HH

555 Timer IC

https://electronicsclub.info/555timer.htm

The electronics club

https://dlb.sa.edu.au/rehsmoodle/file.php/466/kpsec.freeuk.com/555timer.htm

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Enzo Morelli
Enzo Morelli
Técnico em Eletrônica pelo SENAI, cursando Engenharia da Computação, Militar, hobbysta nas áreas de eletrônica, automação, inteligência artificial e domótica.
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