Diseño de un pulsador con C++

Diseño de un pulsador utilizando el circuito integrado NE555.

Categoría: 1. Programación y electrónica.

Se desarrolló un programa en C++ que calcula la frecuencia, el tiempo del ciclo o periodo (T, en s), el tiempo en HIGH (t1, en s) y el tiempo en LOW (t2, en s). Genera una tabla que se despliega en la consola de Visual C++ y al mismo tiempo genera un archivo, pulsda06.txt, con un formato separado por tabuladores. Este archivo de texto puede abrirse con el programa Excel, de manera que se pueden manejar sus valores para elaborar diferentes tipos de gráficos.

El diagrama del circuito es el siguiente:

Las ecuaciones de diseño según la hoja de datos para este circuito integrado son las siguientes:

t1 = 0.693*(RA+RB)*C
t2 = 0.693*(RB)*C
T = t1+t2 = 0.693*(RA+2RB)*C
f = 1.44 / (RA+2RB)*C
Output driver duty cycle = t1 / (t2+t1) = RB / (RA+2RB)

El programa se corre con un valor inicial de 2200ohm para Ra y termina con 10Mohm con incrementos de 50000ohm en cada ciclo. Para Rb se toma un valor inicial de 2200ohm y se incrementa en 1000ohm en cada ciclo. Se utilizó un capacitor de 2.2uF.
En el archivo de salida la primera columna corresponde al número de ciclo de cálculo, la segunda columna es el valor de Ra (ohm), la tercera columna es el valor de Rb (ohm), la cuarta columna es el valor de t1 (s), la quinta columna es el valor de t2 (s), la sexta columna es el valor de T (s), la séptima columna es el valor de f (s-1) y la octava columna es el valor del ciclo de trabajo (número fraccionario).
El código del programa es el siguiente:

// PulsadorNE555_04.cpp: define el punto de entrada de la aplicación de consola.
//
// PulsadorNE555_03.cpp: archivo de proyecto principal.
// despliega los valores de #corrida, Ra, Rb, t1, t2, T, freq y dutyCycle separados por punto y coma
// se trata que el archivo de texto pueda ser leido por el programa Excel con columnas
// separadas por tabulador

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cstdlib>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
 float t1;
 float t2;
 float Time;
 float freq;
 float dutyCycle;
 float Ra = 2200;
 float Rb = 2200;
 float c = 0.0000022;
 int caso = 1;
 ofstream out("D:\\pulsda06.txt");
 while (Ra < 10000000)  {
 t1 = 0.693*(Ra + Rb)*c;
 t2 = 0.693*Rb*c;
 Time = t1+t2;
 freq = 1/Time;
 dutyCycle = (Ra + Rb) / (Ra + 2*Rb);

 cout << caso;
 cout << ";\t";
 cout << Ra;
 cout << ";\t";
 cout << Rb;
 cout << ";\t";
 cout << t1;
 cout << ";\t";
 cout << t2;
 cout << ";\t";
 cout << Time;
 cout << ";\t";
 cout << freq;
 cout << ";\t";
 cout << dutyCycle;
 cout << ";\n";
 // escribeArchivo:
 if (!out)  {
  cout << "cannot open file...\n";
  return 1; }
 out << caso;
 out << "\t";
 out << Ra;
 out << "\t";
 out << Rb;
 out << "\t";
 out << t1;
 out << "\t";
 out << t2;
 out << "\t";
 out << Time;
 out << "\t";
 out << freq;
 out << "\t";
 out << dutyCycle;
 out << "\n";
 Ra = Ra + 50000;
 Rb = Rb + 1000;
 caso++;  }
 out.close();
 system("pause");
 return 0; }

Para este ejemplo se registran 200 ciclos de cálculo que quedan guardados en el archivo pulsda06.txt. Este archivo se abrió desde Excel donde se generaron tres gráficos que se muestran a continuación:

 Gráfico 1. Valores de t1 y t2 en función del valor de Ra

 Gráfico 2. Valor de la frecuencia en función de Ra

Gráfico 3. Valor del ciclo de trabajo en función de Ra

Con los datos generados se puede obtener para un ciclo de 1.04s, un ciclo de trabajo de 0.978, con duración de t1 de 1.018s y t2 de 0.022s. Para ello se requiere valores de Ra= 652200ohm y para Rb= 15200ohm. El valor de f será de 0.96 s^-1.

Por lo pronto es todo. Saludos y hasta la próxima.

Referencias bibliográficas:
2010. Texas Instruments. NA555, NE555, SA555, SE555. Data Sheet. USA.
1998. STMicroelectronics NE555, SA555, SE555. Data Sheet. USA.
2004. Applied digital circuits: 555 timer, analog to digital (ADC) and digital to analog (DAC) conversion (DAC). University of California at Berkeley. Physics 111 Laboratory. Basic semiconductor circuits. Lab 11 & 12. USA.
http://www.bgsu.edu/departments/compsci/docs/write.html