¿Qué es la calculadora del temporizador 555?
El temporizador 555 es uno de los circuitos integrados más populares de la historia y se utiliza en osciladores, temporizadores, generadores de pulsos y circuitos PWM. Esta calculadora se centra en su modo astable (de funcionamiento libre), en el que el chip conmuta su salida de forma continua entre nivel ALTO y nivel BAJO. A partir de dos resistencias de temporización (R1, R2) y un condensador (C), te devuelve la frecuencia de oscilación, el periodo, los tiempos en ALTO y en BAJO, y el ciclo de trabajo.
Cómo usarla
Introduce R1 y R2 en ohmios (escribe 1000 para 1 kΩ y 10000 para 10 kΩ) y el valor del condensador en microfaradios (µF). Pulsa calcular para ver la frecuencia de la onda cuadrada resultante. Si quieres la frecuencia en kHz, basta con dividir el resultado en Hz entre 1000.
La fórmula explicada
En modo astable el condensador se carga a través de R1 + R2 y se descarga solo a través de R2. De ahí surge:
$$f = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2)\,C}$$
El tiempo que la salida permanece en ALTO es \(t_H = 0.693 \cdot (R_1 + R_2) \cdot C\) y el tiempo en BAJO es \(t_L = 0.693 \cdot R_2 \cdot C\). El ciclo de trabajo es \(D = \frac{R_1 + R_2}{R_1 + 2R_2}\). Como R1 siempre está en el camino de carga pero no en el de descarga, el ciclo de trabajo del astable clásico con el 555 es siempre superior al 50 %.
Ejemplo resuelto
Con R1 = 1 kΩ (1000 Ω), R2 = 10 kΩ (10000 Ω) y C = 1 µF (1×10⁻⁶ F): el denominador es \((1000 + 20000) \cdot 1 \times 10^{-6} = 0.021\). Por tanto, $$f = \frac{1.44}{0.021} \approx 68.57\ \text{Hz},$$ con un ciclo de trabajo de \(\frac{11000}{21000} \approx 52.4\%\).
Constantes y Valores Fijos Utilizados
Las constantes numéricas en las ecuaciones del astable 555 provienen directamente de la carga/descarga exponencial del capacitor de temporización entre los umbrales del comparador \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) y \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\).
| Símbolo / Valor | Significado | Origen |
|---|---|---|
| 0.693 | Coeficiente para \(t_H\) y \(t_L\) | \(\ln 2 \approx 0.6931\); el capacitor cruza un umbral del comparador en cada intervalo de constante de tiempo de \(\ln 2\,RC\) |
| 1.44 | Numerador en la fórmula de frecuencia | \(\dfrac{1}{\ln 2}\) distribuido entre carga + descarga, es decir \(\dfrac{1}{0.693(R_1+2R_2)C}\approx\dfrac{1.44}{(R_1+2R_2)C}\) |
| Ω (ohmio) | Unidad de resistencia para R1, R2 | Introduzca ohmios brutos (1 kΩ = 1000, 1 MΩ = 1 000 000) |
| F (faradio) | Unidad de capacitancia | Unidad base del SI utilizada dentro de la fórmula |
| µF → F | Escalado de entrada del capacitor | \(1\ \mu F = 1\times10^{-6}\ F\); el valor en µF introducido se multiplica por \(10^{-6}\) |
| Hz | Unidad de frecuencia | Ciclos por segundo; \(1\text{ kHz}=1000\text{ Hz}\) |
La constante 1.44 es simplemente el doble del manejo recíproco de \(\ln 2\): dado que \(0.693 \times 2 = 1.386\) y \(1/1.386 \approx 0.721\), el atajo comúnmente publicado \(f = 1.44/[(R_1+2R_2)C]\) es el redondeo estándar de la hoja de datos.
Términos Clave y Variables
- Modo astable
- Una configuración del 555 en funcionamiento libre sin estado de salida estable — oscila continuamente entre alto y bajo, generando un reloj de onda cuadrada repetida sin ningún disparador externo.
- R1
- La resistencia conectada entre \(V_{CC}\) y el nodo de descarga/umbral. La corriente fluye a través de \(R_1\) y \(R_2\) mientras se carga el capacitor, por lo que \(R_1\) afecta solo al tiempo alto.
- R2
- La resistencia entre el pin de descarga y el nodo de umbral/disparador. El capacitor se descarga solo a través de \(R_2\), por lo que \(R_2\) influye tanto en el tiempo alto como en el bajo.
- Capacitor de temporización C
- El capacitor que se carga y descarga entre \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) y \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\). Su valor establece la escala de tiempo general de la oscilación; se introduce aquí en microfaradios (µF).
- Frecuencia f
- Cuántos ciclos de salida completos ocurren por segundo, en hertz (Hz): \(f = 1.44/[(R_1+2R_2)C]\).
- Período T
- La duración de un ciclo completo, \(T = 1/f = t_H + t_L\), medida en segundos (o ms/µs).
- Ciclo de trabajo D
- La fracción de cada período en la que la salida es alta, \(D = (R_1+R_2)/(R_1+2R_2)\). Para el astable estándar de dos resistencias siempre supera el 50%.
- Tiempo alto \(t_H\)
- El tiempo que la salida permanece alta durante un ciclo: \(t_H = 0.693\,(R_1+R_2)\,C\).
- Tiempo bajo \(t_L\)
- El tiempo que la salida permanece baja durante un ciclo: \(t_L = 0.693\,R_2\,C\).
- Onda cuadrada
- La forma de onda rectangular producida en el pin 3, alternando entre cerca de \(V_{CC}\) y tierra. Una onda cuadrada perfectamente simétrica tiene un ciclo de trabajo del 50%, que el astable básico 555 no puede alcanzar sin un truco de diodo.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no consigo un ciclo de trabajo de exactamente el 50 %? El circuito astable clásico carga a través de R1+R2 pero descarga solo a través de R2, así que el ciclo de trabajo siempre supera el 50 %. Añade un diodo en paralelo con R2 o utiliza otra topología si necesitas un 50 % exacto.
¿En qué unidad debo introducir el condensador? Introduce el valor en microfaradios (µF). La calculadora lo convierte internamente a faradios.
¿Influye la tensión de alimentación? No. Los umbrales del 555 se fijan como fracciones de la tensión de alimentación, de modo que la frecuencia en astable es independiente de dicha tensión.
