Temporitzadors i el circuit integrat 555

Un condensador es carrega a través d'una resistència. Explica per què la càrrega no és instantània i què li passa al temps de càrrega si s'augmenta el valor de la resistència.

La constant de temps d'un circuit RC és $\tau = R \cdot C$. Sense fer càlculs, raona què els passa a $\tau$ i al ritme del temporitzador si es duplica el valor del condensador, i què passa si es duplica la resistència.

Un circuit RC té una resistència $R = 10\ \text{k}\Omega$ i un condensador $C = 100\ \mu\text{F}$. Calcula la constant de temps $\tau = R \cdot C$ en segons i raona per a quin tipus de retard podria servir aquest temporitzador.

Explica què és un temporitzador dins d'un circuit electrònic i anomena dos aparells quotidians que en portin, indicant quin temps controla cadascun.

El 555 és un temporitzador en forma de circuit integrat. Explica què és un circuit integrat i què fa cadascuna de les dues configuracions bàsiques del 555: l'astable i la monoestable.

En configuració monoestable, el 555 dóna un únic pols de durada fixa en rebre un senyal de disparament. Explica el cicle complet d'un llum d'escala muntat així: què passa en prémer el botó i què passa quan s'acaba el temps.

Un avisador amb 555 monoestable sona durant 5 segons encara que el polsador es deixi anar a l'instant. Descriu el cicle complet (disparament, pols i retorn al repòs) i explica per què el circuit «ignora» el polsador durant aquests 5 segons.

El motor de corrent continu de la rampa d'una maqueta industrial s'avaria sovint perquè la sotragada del parell d'arrencada deteriora els engranatges reductors. Per solucionar-ho, has de dissenyar un circuit de retard a la connexió mitjançant un circuit $RC$ i un transistor NPN que exciti un relé de control.

1. a) Explica la seqüència de funcionament des que l'usuari acciona l'interruptor general: per què la base del transistor no rep prou corrent de manera immediata i com evoluciona la tensió fins a la commutació?
2. b) Si empres un condensador $C = 100\ \mu\text{F}$ i obtens un retard de $3,5\ \text{s}$ amb una resistència fixa de $47\ \text{k}\Omega$, calcula el valor que hauria de tenir la resistència si el departament de seguretat exigeix augmentar el retard a $7\ \text{s}$.
3. c) Dissenya una modificació sobre el circuit anterior que permeti a l'operari calibrar el temps d'espera de manera contínua entre $2\ \text{s}$ i $10\ \text{s}$, indicant quin component comercial concret hi afegiries i quin risc correria el transistor si aquest component s'ajustés a $0\ \Omega$ sense una resistència de protecció en sèrie.

En configuració astable, el 555 no té cap estat estable: la seva sortida canvia sola una vegada i una altra. Explica què s'observa en un LED connectat a aquesta sortida i posa dues aplicacions d'aquest comportament.

En un astable, el LED està encès un temps i apagat un altre. Explica quina relació hi ha entre aquests dos temps i les resistències de temporització, i com aconseguiries un parpelleig amb l'encesa molt més llarga que l'apagada.

Has de dissenyar el mòdul de control per al senyal d'advertència lluminosa d'un pas de vianants escolar. Es requereix que dos llums parpellegin de manera alterna i ininterrompuda a una freqüència d'exactament $1\ \text{Hz}$ (un cicle complet per segon).

1. a) Justifica si has de configurar el circuit integrat 555 en mode monoestable o en mode astable.
2. b) Si disposes d'un condensador electrolític de $C = 10\ \mu\text{F}$ i fixes per disseny $R_A = 1\ \text{k}\Omega$, calcula el valor teòric de $R_B$ sabent que el període d'oscil·lació respon a $T \approx 0,7 \cdot (R_A + 2R_B) \cdot C$.
3. c) Després de fer el muntatge a la protoboard, comproves que el circuit oscil·la al doble de velocitat de l'esperada ($2\ \text{Hz}$). Prediu quin ajust pràctic has de fer sobre els components passius (sense canviar la tensió d'alimentació) per corregir el desfasament i aconseguir un calibratge exacte.