Ejercicios: Temporizadores y el circuito integrado 555

Explica qué es un temporizador dentro de un circuito electrónico y nombra dos aparatos cotidianos que lo lleven, indicando qué tiempo controla cada uno.

Un condensador se carga a través de una resistencia. Explica por qué la carga no es instantánea y qué le ocurre al tiempo de carga si se aumenta el valor de la resistencia.

Distingue entre un temporizador con retardo a la conexión y otro con retardo a la desconexión, poniendo un ejemplo de uso de cada tipo.

La gráfica muestra dos procesos con un condensador: en uno se carga a través de una resistencia y en otro se descarga. Indica qué curva corresponde a cada proceso y razona por qué la tensión no varía en línea recta.

El 555 es un temporizador en forma de circuito integrado. Explica qué es un circuito integrado y qué hace cada una de las dos configuraciones básicas del 555: la astable y la monostable.

En configuración astable, el 555 no tiene ningún estado estable: su salida cambia sola una y otra vez. Explica qué se observa en un LED conectado a esa salida y pon dos aplicaciones de ese comportamiento.

En configuración monostable, el 555 da un único pulso de duración fija al recibir una señal de disparo. Explica el ciclo completo de una luz de escalera montada así: qué pasa al pulsar el botón y qué pasa cuando termina el tiempo.

La constante de tiempo de un circuito RC es $\tau = R \cdot C$. Sin hacer cálculos, razona qué les ocurre a $\tau$ y al ritmo del temporizador si se duplica el valor del condensador, y qué ocurre si se duplica la resistencia.

Describe cómo evolucionan la corriente y la tensión durante la carga de un condensador a través de una resistencia: por qué al principio la carga es rápida y luego se frena, y qué valor alcanza la tensión del condensador al final del proceso.

El ventilador de un baño sigue girando unos minutos después de apagar la luz (retardo a la desconexión). Explica qué papel puede jugar un condensador cargado en ese comportamiento y qué cambiaría si su capacidad fuera el doble.

El esquema muestra un intermitente con el 555 en configuración astable: la salida enciende y apaga el LED con un ritmo que fijan dos resistencias y un condensador. Uno de los componentes está marcado con ?. Indica cuál es y explica qué le pasaría al parpadeo si su valor fuera el doble de grande.

El intermitente de un coche es un circuito astable. Explica por qué el ritmo de parpadeo depende de los componentes de temporización y razona por qué, cuando se funde una de las bombillas, el intermitente suele parpadear más deprisa (qué ha cambiado en el circuito).

Un circuito RC tiene una resistencia $R = 10\ \text{k}\Omega$ y un condensador $C = 100\ \mu\text{F}$. Calcula la constante de tiempo $\tau = R \cdot C$ en segundos y razona para qué tipo de retardo podría servir ese temporizador.

Un lavavajillas espera unos minutos antes de arrancar tras cerrar la puerta (retardo a la conexión), mientras que el ventilador del baño sigue un rato tras apagar la luz (retardo a la desconexión). Dibuja o describe las dos cronologías (qué hace la salida en cada instante) y explica la diferencia entre ambos retardos.

En un astable, el LED está encendido un tiempo y apagado otro. Explica qué relación hay entre esos dos tiempos y las resistencias de temporización, y cómo conseguirías un parpadeo con el encendido mucho más largo que el apagado.

Un avisador con 555 monostable suena durante 5 segundos aunque el pulsador se suelte al instante. Describe el ciclo completo (disparo, pulso y vuelta al reposo) y explica por qué el circuito «ignora» al pulsador durante esos 5 segundos.

La gráfica muestra la carga del mismo condensador a través de dos resistencias distintas, una doble que la otra. Identifica qué curva corresponde a cada resistencia, razona la relación entre sus constantes de tiempo y estima sobre la gráfica cuánto tarda cada curva en llegar a la mitad de la tensión final.

Se quiere un intermitente para la maqueta de un paso de cebra que parpadee una vez por segundo, más o menos. Razona qué configuración del 555 usarías, qué valores aproximados de $R$ y $C$ elegirías sabiendo que el ritmo depende del producto $R \cdot C$ (apunta a $\tau \approx 1\ \text{s}$) y cómo lo ajustarías con precisión en la práctica.

El LED de un astable con 555 se queda siempre encendido, sin parpadear. Da tres causas posibles relacionadas con el montaje (condensador en cortocircuito, patilla de disparo mal conectada, resistencia de temporización cortada) y explica cómo comprobarías cada una.

El motor de una maqueta no debe arrancar de golpe al darle corriente, sino unos segundos después, para evitar tirones en la transmisión. Diseña la solución con un retardo a la conexión: qué elementos usas, cómo se ajusta el tiempo y qué mejora aporta frente a conectar el motor directamente.

Compara un interruptor clásico con un monostable y pulsador para la luz de una escalera: analiza consumo, olvidos, seguridad y comodidad, y razona por qué los edificios modernos usan temporizadores o detectores de presencia.

Se encadenan dos temporizadores: al pulsar un botón, un monostable mantiene activo un astable durante 10 segundos, y el astable hace parpadear un LED. Describe la secuencia completa de lo que se observa desde que se pulsa y propón una aplicación real para ese montaje.

Al quitar la pila de un montaje, el LED no se apaga al instante: se apaga despacio mientras el condensador se descarga a través de él y de su resistencia. Con $C = 1.000\ \mu\text{F}$ y una resistencia de $1\ \text{k}\Omega$, calcula $\tau$ y explica si el efecto sería visible a simple vista.

El 555 se fabrica desde hace décadas y sigue usándose. Analiza sus ventajas frente a construir el mismo temporizador con transistores sueltos (número de componentes, ajuste del tiempo, fiabilidad y coste) y razona por qué se sigue enseñando en los talleres.