Generador de diente de sierra con NE555

¿Qué podríamos agregar de novedoso en este sumario respecto al NE555 que ya no sepamos? Las mil y una aplicaciones que se le encuentran a este circuito integrado lo transforman en eterno, en un ícono de la electrónica. Junto a los reguladores fijos 78XX, el NE555 debe ser el componente más fabricado y vendido en toda la historia de la electrónica de estado sólido. Quizás sea superado por algún transistor NPN o PNP, pero no creas que por mucha ventaja. Hoy vamos a ver una aplicación sencilla y fácil de implementar: un generador de diente de sierra. Para aquellos que nunca construyeron uno van a tener la oportunidad de conocer de qué se trata, y para los más experimentados les prometo que no se van a arrepentir de este artículo. Hazme caso, no lo dejes pasar como un circuito más. Artículo de colección.

Un generador de diente de sierra es un circuito encargado de generar un tipo de señal particular que se repite en el tiempo. También se lo conoce como circuito “generador de rampa”. Como en muchos casos que vemos a diario, en la electrónica hay diversas formas de lograr una rampa acorde a nuestras necesidades. Podemos generar una rampa con un crecimiento abrupto y una caída lenta o viceversa. Podemos ver este caso en las imágenes inferiores donde t1 es mayor a t2 y donde se encuentra la situación contraria. También podemos generar una señal resultante que tenga el mismo tiempo de subida que de bajada o descenso (t1 = t2). Es decir, las posibilidades dentro del mundo de los generadores de diente de sierra o de rampa son muy variadas, y nosotros trabajaremos sólo sobre una en especial que será el punto de partida de un desarrollo que promete ser el mejor del año.

Para nuestra aplicación principal debemos obtener una rampa de lento y continuo crecimiento que posea la mayor y mejor linealidad que se pueda lograr desde un valor mínimo hasta alcanzar un máximo y que, por supuesto, mantenga la frecuencia de oscilación en forma constante. Luego de ese lento crecimiento, señalado en el gráfico anterior como “t1”, la señal debe finalizar (“t2”) en una rampa descendente tan rápida como sea posible. Todos estos parámetros o consignas serán fundamentales para lograr un buen desempeño final en la aplicación principal. Para cumplir con las premisas enunciadas podríamos haber recorrido una infinidad de circuitos osciladores pero, como bien dijimos en el sumario del artículo, el NE555 ha demostrado tener la calidad suficiente como para brindarnos una señal diente de sierra estable en forma y frecuencia, con muy pocos componentes discretos a su alrededor. Observa cómo debe ser la señal que necesitamos.

Una suave rampa ascendente con crecimiento lineal es posible, de manera muy sencilla y sin necesidad de recurrir a componentes especiales. Sólo el capacitor electrolítico C1, ubicado desde los pines 2 – 6 y 7 respecto a GND, debe ser de Tantalio para asegurar una carga lineal. El resto de los componentes son tres resistencias de carbón y un transistor PNP del tipo A1015, como utilizamos en todos nuestros desarrollos. Por supuesto, un BC558 es el reemplazo ideal para esta aplicación. Por último, un buffer o seguidor formado por una sección de un amplificador operacional TL082 completan el circuito que hoy te presentamos. Por supuesto, es de vital importancia que puedas comprobar el funcionamiento que te expresamos en este artículo observándolo en un osciloscopio. Con él podrás “jugar” alterando valores de las resistencias y del capacitor C1 antes mencionado para ensayar cómo evoluciona la frecuencia y la linealidad de la onda resultante.

La frecuencia obtenida es baja y el período de la señal debe estar entre los 60 y 70 milisegundos para un funcionamiento correcto. Pero, como te dijimos antes, tú puedes variar la frecuencia “jugando” con los valores de C1 – R2 y R3. A C1 puedes bajarlo de valor para obtener mayor frecuencia, objetivo que lograrás si incrementas el valor de R2 a 47K, por ejemplo, o si aumentas R3 a valores de hasta 470K. Esta práctica no sólo te ayudará a encontrar la mejor linealidad de la rampa en toda su extensión sino que también te será muy útil para cuando pongas a punto el desarrollo final del cual este generador de diente de sierra es una de las partes iniciales a construir. Recuerda, esto es sólo una parte de un gran equipo final que te sorprenderá. Además, y como es lógico, también puedes ensayar la versión CMOS del 555.

Para el montaje en los ensayos hemos utilizado nuestra fuente para protoboard NeoTeo de la que utilizamos (por ahora) la salida de 12Volts que servirá para esta etapa del proyecto. Quizás luego utilicemos otras tensiones para alimentar otras partes adicionales del circuito final, y es por esto que para esta aplicación inicial no te brindamos el diseño del circuito impreso. Lo importante ahora es que conozcas este circuito, lo experimentes, juegues con él cambiando valores como te indicamos antes y hasta puedas intentar utilizar otras tensiones de alimentación. Recuerda que el 555 tiene un límite máximo de tensión y si lo sobrepasas puedes destruirlo. Pero sería interesante que tú también seas parte del proyecto ensayando diferentes tensiones de alimentación (12V, 15V, 18V, 20V, etc.) ¿Cuál es la misión de experimentar?: buscar la mejor linealidad posible de la rampa ascendente. Recuerda que tienes una semana para trabajar en esta parte del proyecto. En la próxima entrega avanzaremos hacia otra etapa del equipo a construir. Es decir, si logramos los mejores resultados, todos nos veremos beneficiados con un equipo de prestaciones muy interesantes.

El equipo que vamos a construir se vende en las grandes tiendas y cuesta muchos (pero muchos) billetes. Además, estos equipos que se compran tienen prestaciones a las que no podremos ni intentaremos alcanzar, aunque estamos seguros que los resultados no dejarán de sorprenderte. Por supuesto que no vamos a decir de qué equipo se trata, aunque lo adivines antes de tiempo. Lo que te podemos asegurar es que no vas a poder creer que sea tan sencillo de construir. Por ahora, esto es sólo un circuito generador de diente de sierra con un 555, y me imagino que no debe sugerir demasiadas ideas acerca del final de este gran trabajo.