En este sencillo proyecto vamos a construir una sirena tipo “policial” con dos integrados LM555 que nos permitirá poner en práctica nuestros conocimientos y habilidades en Electrónica.
Introducción
El circuito integrado 555 (LM555, NE555, depende de la fábrica) es un integrado que tiene ya muchos años pero es sumamente versátil y por lo tanto aplicable a una gran variedad de proyectos.
Las aplicaciones mas comunes son las de oscilador astable o monoestable, pero también se lo puede usar como generador de diente de sierra, oscilador controlado por tensión (VCO), etc.
En este proyecto vamos a hacer uso de esa versatilidad para construir una sencilla sirena tipo “policial” que nos permitirá realizar distintas prácticas de electrónica.
Circuito
El circuito completo se puede ver a continuación.
Consiste en dos integrados LM555 (cualquier marca de 555 sirve) designados como U1 y U2.
R2 y R4 son dos trimpots, pero pueden ser reemplazados por presets o potenciometros de valores similares.
El capacitor C4 bloquea la componente de continua de la salida para que no circule CC por el parlante. Puede tener otros valores, desde unos 10 uF aproximadamente.
El parlante debe ser de 8 ohms o mas para no consumir una corriente excesiva del pin 3 de salida. Si tiene ese valor, no es necesario conectar R6. Sin embargo, si el parlante tiene una resistencia menor (como 2 o 4 ohms) es conveniente que R6 tenga un valor distinto de cero (68 ohms por ejemplo) para no dañar el 555, aunque esto disminuirá el nivel del sonido a la salida.
Importante
Usar un parlante con una resistencia muy baja y sin resistencia serie puede dañar el LM555
La tensión de alimentación es de 9V pero funciona perfectamente con tensiones menores, desde aproximadamente 5V.
Funcionamiento
El circuito integrado U2 tiene la configuración típica de un oscilador astable, solo que el pin 5 (Control) está conectado a U1 en vez de a un capacitor como es habitual. Esto permite modificar la frecuencia de oscilación de U2 según el valor de tensión presente en ese pin.
Para entender como funciona, mira la siguiente simulación, en la que tenemos la misma configuración para U2, sólo que los componentes están dispuestos de una manera diferente y el pin 5 está a masa con un capacitor.
Con estas conexiones, el circuito oscila libremente y en la salida tenemos una onda cuadrada. Si pudieramos conectar el parlante, escuchariamos un pitido con una frecuencia de algo mas de 1 kHz.
Para ver el funcionamiento del pin 5, voy a modificar ligeramente el circuito y en vez de un capacitor le voy a conectar un potenciometro como divisor de tensión. Mira lo que sucede al variar la resistencia del pote y por tanto la tensión en el pin 5:
Es evidente que la frecuencia depende de la tensión en el pin 5 y que al variar la tensión, también varía la frecuencia.
Barrido en frecuencia
Veamos ahora el funcionamiento de U1. También está configurado como un oscilador astable, pero si te fijas bien, no se usa el pin 3 de salida sino que se toma la señal del pin 2.
En la siguiente simulación podemos ver como se comporta el pin 2:
Como se puede apreciar, en el pin2 tenemos una tensión variable que tiene la forma característica de la carga del capacitor de 10 nF. La frecuencia de esta tensión depende del valor de R2, el trimpot de 50K.
¿Qué pasará si completamos el circuito, uniendo el pin 2 de U1 con el pin 5 de U2?
Lo que sucederá es que la frecuencia de oscilación de U2 será “barrida” por U1, dando el sonido característico de la sirena, que va de una frecuencia mayor a una menor:
Entonces el trimpot R4 establece la frecuencia “base” de la sirena y R2 la velocidad a la que es barrida esa frecuencia.
Listado de componentes
Info adicional
Las simulaciones fueron realizadas con el programa Circuits JS que puedes usar online aquí o puedes descargar para usar en tu PC aquí.
Puedes descargar el circuito para la simulación aquí
El circuito de la Fig. 1 fué dibujado con Easy EDA, que también permite diseñar placas (PCBs).
Armado
Puedes armar el circuito sobre una placa de tipo protoboard o soldarla en una placa multiproposito.
En el siguiente video puedes ver el prototipo en funcionamiento
Este es el diseño de la PCB y mas abajo la puedes ver en funcionamiento
Todo el proyecto (esquemático y PCB) está publicado OSHWLab (Open Source Hardware Lab) y puedes verlo en esta dirección:
Y aquí también te dejo el PDF de la placa, listo para imprimir en escala 1:1 (lo puedes descargar)
Conclusiones
Vimos en este artículo un proyecto sencillo pero entretenido que consiste en una sirena con dos circuitos integrados 555. Revisamos el funcionamiento a través de simulaciones y los distintos componentes que forman el circuito.
Puedes armar este proyecto con pequeñas modificaciones para que la sirena sea activada por otro circuito, por ejemplo, algún tipo de alarma.
Cualquier duda o sugerencia puedes dejarla mas abajo en la sección de comentarios.