Construye un mando ON-OFF para tus proyectos

Con este sencillo circuito puedes decirle adiós a las llaves mecánicas de encendido de tus proyectos. Con un simple pulsador soft-touch, la ayuda del siempre vigente NE555, y algunos pocos componentes más, podrás transformar tus diseños brindándoles una terminación profesional. Activar relés, encender luces, cargas eléctricas y mucho más. Hazlo tú mismo: botón ON-OFF con un pulsador y sin rebotes.

Tal como fue explicado anteriormente, el circuito integrado NE555 sigue siendo una inagotable fuente de sorpresas para aquellos que, con pocos conocimientos de electrónica, tengan el deseo de armar circuitos útiles, educativos y adaptables a muchas aplicaciones de la vida diaria. Si ya has trabajado con microcontroladores y has desarrollado circuitos complejos, sumar un interruptor de encendido dentro del hardware y el firmware, será una tarea sencilla. En cambio, cuando se trata de sistemas autónomos y elementales, como el encendido o activación de una luminaria simple, de un sencillo ventilador, o de una fuente de alimentación, el siguiente proyecto puede significar una importante ayuda en el aprendizaje de muchos y, tal vez, una iniciación vocacional para otros.

El Circuito

Una de las características destacables del NE555 es que puede suministrar o absorber por su salida, en el pin 3 del encapsulado, una corriente de hasta 200 mA, a diferencia de los IC construidos bajo la tecnología CMOS. Estos pueden drenar corrientes de hasta 50 mA y, quizás, esta corriente sea insuficiente para ciertas aplicaciones. Ten en cuenta este dato al diseñar un circuito ya que, al terminarlo, el mismo puede no funcionar como esperas. Leyendo las hojas de datos que abundan en la Web podrás identificar los que sean de tecnología bipolar y determinar así una elección correcta. El hecho de ser tecnología bipolar no significa obsoleto o antiguo, significa otro método de fabricación. Un ejemplo de esto es que National Semiconductor dispone actualmente del LM555 en tecnología bipolar y también en tecnología CMOS, en producción simultánea.

Los pines 2 y 6 del IC son las referencias de 1/3 y 2/3 de la tensión de alimentación para el divisor resistivo interno que poseen, en la entrada, los comparadores de tensión incluidos en el  circuito integrado. Estos pines se unen entre sí y se conectan a V+/2 mediante R1 y R2, que poseen el mismo valor. Para que puedas comprenderlo y asimilarlo mejor, observa el diagrama interno del IC en el circuito inicial donde verás que: Pin 1 = GND, Pin 2 = 1/3 V+, Pin 6 = 2/3 V+, y finalmente Pin 8 = V+.

Esta polarización que mencionábamos a V+/2 obliga a colocar a estas entradas en lo que se conoce como “zona muerta” (ni menor a 1/3, ni superior a 2/3 de V+, sino en un estado intermedio). Para prevenir un resultado incierto a la salida al momento de inicializar el funcionamiento del circuito, se conecta el pin 4 (Reset) a V+, mientras que el pin 5 se conecta a través de C2, a GND, para garantizar un estado bajo al inicio. Por lo tanto, C3 se encuentra descargado (sin energía almacenada), y su descarga es asegurada por el circuito formado a través de R3 y la conexión interna del NE555 a un estado bajo (GND).
Al pulsar el botón ON-OFF, esta tensión cercana a cero (menor a 1/3 de la tensión de alimentación) activará el cambio de estado del flip-flop interno del IC. Este suceso provocará que el pin 3 pase a tener un potencial alto y cercano a V+, situación que significará la activación de la carga conectada a esta salida. Por lo tanto, un estado alto en el pin 3 cargará a C3 a través de R3 y lo mantendrá cargado colocando al circuito en un estado de “stand-by” o de espera hasta que sea pulsado nuevamente el botón ON-OFF. Aquí la tensión superior al 2/3 de V+ y muy próxima a V+ (almacenada en C3) provocará un nuevo cambio de estado a la salida del flip-flop interno. Esto redundará en un pasaje a un potencial cercano a GND en la salida del pin 3, reiniciando el ciclo nuevamente.

Cuando se habla de pequeños pulsadores aparece siempre el fantasma del “rebote” que, en este caso, sería una secuencia de varios cambios de estados en la salida del IC, justo en el instante de la pulsación del botón debido a un mal funcionamiento del mismo. El sistema propuesto está exento de dicha posibilidad ya que la carga y descarga de C3 no es un suceso instantáneo debido al alto valor R3. El tiempo tangible que le llevará a C3 cargarse o descargarse a más de 2/3 de V+, o a menos de 1/3 de V+, anula cualquier posibilidad de rebote. 

Los componentes involucrados en el diseño no necesitan ser de precisión por lo que estamos hablando de un circuito económico y construido con materiales muy sencillos de adquirir en cualquier tienda. Lo mismo ocurre con el pulsador que puede ser del estilo soft-touch o de estilo industrial. Tú sabrás elegir el modelo ideal para cada diseño en particular.

Es importante remarcar que los ruidos eléctricos siempre presentes en los circuitos de control al conectar cargas, como son los contactos móviles de un relé al energizarse o desconectarse, pueden activar de manera indeseada al interruptor. Es por esto que debemos procurar una alimentación al NE555 altamente inmune a los mencionados ruidos. La inclusión de un capacitor de 100nF en los pines de alimentación del IC, montado físicamente lo más próximo que se pueda al circuito integrado, constituye un buen filtro para atenuar los ruidos. Tal vez en aplicaciones especiales necesitemos extremar los recaudos y debamos apelar a blindajes metálicos para proteger al circuito de los ruidos eléctricos. Por último destacamos el amplio margen de tensiones en que podemos trabajar (4,5 a 16 Volts) obteniendo, de esta manera, un circuito muy versátil y funcional, adaptable a innumerables aplicaciones a reformar o por crear, pero por sobre todo, útil para nuestro aprendizaje.

Manejando distintas cargas
La salida de tensión disponible en el pin 3 del NE555 es un cambio de estado entre nivel bajo y alto (que equivale a V+), tal como vimos anteriormente. Con esta señal podemos manejar y activar distintos tipos de cargas que van desde sencillos LEDs hasta importantes sistemas eléctricos. En los dos primeros ejemplos vemos la activación de relés por parte de transistores NPN. En el primer ejemplo encontramos la activación mediante un BJT de hasta 1 Amper de corriente de colector, como es el BC639, permitiéndonos activar relés de pequeña potencia y suficientes para el consumo de una lámpara, algún pequeño soplador en un sistema ventilado, y motores CC de no más de 2 Amper de consumo. Estamos hablando de manejar relés no muy grandes, que pueden considerarse de tamaño medio.

Otras opciones posibles son las mostradas en los circuitos siguientes donde vemos un MOSFET de potencia (IRFZ44) que es capaz de manejar picos de hasta 50 Amper, según su hoja de datos. Un importante motor de corriente continua puede ser conectado a través de un circuito de estas características. Podemos mencionar el ejemplo de los motores de los lavalunas de los coches, o también los utilizados en los sistemas de elevalunas. Otra buena aplicación puede ser el control de luces halógenas. La conexión es muy sencilla pero no debemos dejar de colocar un disipador de calor de buenas proporciones en el montaje del transistor para irradiar la alta temperatura que pueda generar un trabajo intenso.

En el último ejemplo que te ofrecemos puedes utilizar un optotriac (MOC3041) y un triac en conjunto para activar cargas eléctricas que se conecten directamente a la tensión de línea domiciliaria. También deberás dotar al triac de un disipador de calor pertinente y adecuado para poder disipar el calor que provocará la conexión de cargas importantes. Por otro lado, también debes replantear el modelo de triac a utilizar. El propuesto en el esquema puede manejar potencias de algo más de 1KW (1000 Watts) cuando se instala en forma correcta en un disipador de calor.
R6 y C2 forman lo que se conoce como “Red Snubber” o “Snubber Network” y su función en el circuito es la de proteger al triac cuando utilices el circuito con cargas inductivas, como pueden ser grandes motores, electroimanes potentes de AC, lámparas que requieran balastos para funcionar, etc.

Es muy importante que seas consciente al manipular la energía de red ya que la misma es muy peligrosa si no se toman las precauciones correspondientes.