SX8122: El heredero del NE555

Uno de los circuitos integrados que jamás pensé que podría llegar a ser sustituido es el

inmortal NE555. Introducido en el mercado en el año 1971 por Signetics Corporation,

fue llamado en su momento “La Máquina del Tiempo” y era el único circuito integrado

en su especie (Temporizador, Timer). La empresa Semtech Corp. acaba de anunciar el

SX8122, una nueva generación de circuitos integrados que reemplazarían en un futuro

(no muy lejano) a este verdadero ícono de la electrónica mundial. Capaces de trabajar

con tensiones de 0,9Volts (leíste bien, menos de 1Volt), esta nueva generación de

temporizadores llega para demostrar que la electrónica ha evolucionado. Con el NE555

se han podido desarrollar millones de circuitos útiles, ¿tú crees que este nuevo IC, el

SX8122, ¿podrá con él? Nos gustaría conocer tu opinión.

En una apreciación muy personal, y por supuesto sin ninguna clase de información que

lo confirme, podría apostar mi ordenador a que tanto las naves Voyager como el último

de los transbordadores poseen en algún rincón de su interior un circuito basado en un

NE555. Muy pocos emprendimientos industriales en el mundo no deben tener en

funcionamiento un NE555. Y debe ser muy raro, además, no encontrar este circuito

integrado dentro de cualquier cajón o gabinete de hasta el experimentador más pequeño

del mundo. Iniciarte en la electrónica, ¿qué ha sido para ti? LEDs, resistencias,

transistores, una batería, un operacional 741, ¡y un NE555 para hacer titilar un LED!

Pero como todo en la vida cambia, avanza y evoluciona, por estos días estamos

asistiendo a la aparición en el mercado de aquellos que serán los herederos de este

legendario circuito integrado. Con características muy superiores al ya viejo NE555,

Semtech Corp. nos acerca para que conozcamos al moderno SX8122.

Arquitectura interna del SX8122

El SX8122 es un nuevo tipo de temporizador basado en un reloj de precisión y un

convertidor analógico/digital de 8 bits. Su arquitectura es sencilla y permite obtener

resultados muy predecibles, incluso cuando este dispositivo esté utilizando una tensión

de alimentación muy baja. Al igual que un temporizador NE555, el SX8122 compara un

voltaje de entrada a dos tensiones de umbral para establecer o restablecer una célula de

memoria interna que se encarga de controlar una salida digital y un pin de descarga de

drenaje abierto. Entre otros aspectos similares, el SX8122 posee un pin de salida que

puede ser usado para generar voltajes más altos. Esto es, una salida digital que trabaja a

una frecuencia de 41Khz cuando se encuentra activa y permite obtener (mediante

componentes externos apropiados) una elevación de tensión respecto a la tensión de

alimentación, facilitando la conexión de pequeños motores de 1V o LEDs de colores

blancos o verdes (que requieren una tensión mayor a la de alimentación del SX8122).

Ejemplo típico de conexión de un SX8122

Otra de las curiosidades de este circuito integrado es que está diseñado para trabajar con

la alimentación de una batería AA o AAA de NiMH o de NiCd, que puede ser

recargada por el mismo circuito integrado cuando éste detecta un bajo nivel de

tensión en sus extremos. Suena difícil de comprender pero el funcionamiento es muy

simple: el dispositivo posee un detector de batería baja entre otras cosas. Un pin del

SX8122 puede estar conectado a una fuente de energía, como puede ser una conexión

USB o cualquier tensión superior a 1,4Volts, y cuando el circuito integrado detecta que

la alimentación que posee ha descendido por debajo de 0,9 Volt, activa el sistema de

carga de la batería que hace funcionar al circuito, pasando a funcionar como cargador de

batería. Este monitoreo de su tensión de alimentación es realizado cada 1 segundo, es

decir, el SX8122 está atento de manera permanente a su tensión de alimentación y

activa los circuitos necesarios para mantenerse siempre operativo en el momento que

sea necesario. Es decir, si construyes un "blinker" (intermitente de luz) que esté

alimentado por una batería AAA recargable, puedes conectarla a cualquier ordenador y

el SX8122 se encargará de recargarla por ti.

Operación interna del SX8122 para actuar como cargador de celdas NiMH o NiCd

Por supuesto, puede funcionar como oscilador astable, monostable o cualquier otra

función que ya le teníamos conocida al NE555, con casi los mismos criterios de diseño

en lo que respecta a los cálculos necesarios para obtener los valores de oscilación y/o

retardos de operación normal. La gran diferencia la genera la alta tecnología de

fabricación y las mejoras que se han agregado a este chip para lograr no sólo un

reemplazo de mejor desempeño sino también de nuevas características que lo sitúan en

un escalón tecnológico superior. Por ejemplo, en este IC los clásicos comparadores de

1/3 y 2/3 de VCC ahora son convertidores analógicos/digitales de 8 bits con pasos de

7mV fijos, algo imposible de concebir en un diseño tan elemental de 1971.

La teoría dice que el LED que menos tensión necesita para generar luminosidad es el de

color rojo, y esto sucede con una tensión directa de 1,8Volts. En cambio, el diodo LED

que más tensión requiere es el de color blanco con 3,6Volts. En esta aplicación de hoy

te mostramos cómo desarrollar un circuito capaz de trabajar con un LED blanco con

una batería de NiMh de 1,2Volts. Este desafío es una de las sorpresas que nos permite

lograr el circuito integrado SX8122 de Semtech. Aquí en NeoTeo te mostramos al

SX8122 en acción, ideal para trabajar con sistemas de baja tensión, donde la

administración de energía es fundamental. Cargador de su propia batería mediante una

conexión USB, LED intermitente, motor DC y generador diente de sierra. Las

aplicaciones típicas del NE555, ahora con el SX8122: El Timer del siglo XXI.

El SX8122 es un circuito integrado desarrollado por Semtech que, como mencionamos

en un artículo anterior, llega al mercado para brindar soluciones en montajes compactos

y en diseños modernos, donde antes había un solo rey indiscutido: el NE555. Capaz de

trabajar con una tensión comprendida entre 1Volt y 2,5Volts, este dispositivo está

orientado hacia pequeños gadgets, circuitos con LEDs, aplicaciones típicas que antes

eran propiedad exclusiva del NE555. Y además brinda al desarrollador herramientas

muy sencillas de utilizar para dotar a cualquier sistema de innovaciones muy llamativas

y útiles. NeoTeo tuvo acceso a muestras gratis de este novedoso componente y te

muestra en este artículo algunos de los montajes más sencillos y sorprendentes a la vez.

Muestras Gratis del SX8122

Para construir un cargador de baterías sencillo y austero (lento pero barato), el empleo

de una resistencia en serie con la tensión de alimentación es suficiente en cualquier

caso. De este modo se limita la corriente máxima de carga de la célula de NiMh o de

NiCd. En nuestro caso, cuando la célula está cargada por completo, el SX8122

desconecta la tensión de carga abriendo el circuito serie que permite este trabajo. Si se

utiliza una célula de NiMH, y debido a que no hay control de la temperatura para

suspender la corriente de carga dentro de márgenes de operación segura, la carga

máxima de corriente (medida en mA) deberá estar por debajo de una décima parte de

la capacidad total de la celda (medida en mAh) y por debajo de la calificación máxima

absoluta para el circuito cargador (IAMRISS), que es de -100mA a 100mA.

Niveles de tensión de trabajo del sistema de carga del SX8122

Es decir, en nuestro caso utilizamos una batería de 1,2Volts/1100mAh. Por lo tanto, la

corriente de carga máxima debiera estar establecida en no más de 110mAh. Pero como

el dispositivo no puede suministrar más de 100mAh, y como no queremos trabajar al

límite de corriente, decidimos seleccionar una corriente de carga de 15mA - 20mA para

un trabajo seguro y confiable. Para obtener este valor, una resistencia de 200Ohms (2 X

100Ohm) provee al sistema una corriente de casi 33mA, de los cuales la mitad se

utilizan para la carga de la batería y el resto para el funcionamiento del circuito.

Cuando la tensión observada en la batería supera el valor de 1,41Volts., la corriente de

carga se suspende de manera automática y el circuito pasa a trabajar en modo “batería”

hasta un descenso de tensión ubicado en 0,9Volts. Allí, el sistema vuelve a conectar la

recarga de la batería reiniciando el ciclo. El circuito, entonces, es el indicado en las

notas de aplicaciones del SX8122.

Esquema simplificado del sistema de carga

El resistor limitador de corriente que menciona el artículo deberá ser en función de la

aplicación que esté ejecutando el SX8122 al momento de realizar la conexión al puerto

USB del ordenador. Es decir, la corriente que tomemos del puerto se utilizará tanto para

recargar la batería como para hacer funcionar al sistema. Por lo tanto, si nuestro

desarrollo incluye consumos variables (periódicos o aleatorios), la mejor manera de

encontrar el valor óptimo para la resistencia de limitación será mediante un

procedimiento empírico, con una base inicial en la sencilla Ley de Ohm. Esto es muy

importante de tener en cuenta al momento de decidir utilizar este sistema de trabajo.

Valores muy bajos de resistencia de limitación pueden dañar el circuito integrado.

Maneja este tipo de diseños con precaución.

Esquema propuesto para utilizar un LED blanco

Para la activación del LED utilizamos la señal “burst” de 41Khz que entrega el SX8122

por el pin 5, y utilizamos un transistor y un inductor para recrear la misma

configuración que utilizan los convertidores DC-DC en modo Fly-Back o Boost. El

diodo D1 nos entrega una tensión continua, y C2 estabiliza el nivel para encender el

LED blanco “casi” en su máxima expresión. Sin carga a la salida de D1, podríamos

almacenar en C2 tensiones cercanas a los 7Volts u 8Volts. (Un dato interesante que

puede ser útil para otro tipo de aplicaciones). Aquí, el LED consume toda la energía

generada y obtenida sobre C2. El mismo circuito que utilizamos para activar el LED

(astable) puede ser usado para ver el funcionamiento de un motor pequeño.

Como se puede ver en la imagen anterior, el ciclo de trabajo del motor estará manejado

por los valores de R1 y C1. Y podemos ver cómo el SX8122 es capaz de mover

pequeños motores de los utilizados en lectores de CD/DVD. Por supuesto, la carga

mecánica que se le puede aplicar al eje del motor deberá ser muy pequeña ya que, de lo

contrario, la corriente absorbida por el sistema será elevada. Si deseamos activar

motores con cargas mecánicas más importantes, debemos utilizar la salida del pin 7 para

polarizar transistores de conmutación que trabajen con tensiones y corrientes superiores

a las que puede drenar el SX8122 y, por supuesto, a las que puede entregar una simple

batería recargable de 1,2Volts.

Por último, el generador de diente de sierra (Sawtooth Astable) es tan sencillo de

construir como el circuito anterior. Utilizando sólo una resistencia y un capacitor, el

SX8122 es capaz de generar una señal triangular tipo rampa. Si bien en los ensayos que

hemos realizado no utilizamos materiales de buena calidad sino los comunes, la

linealidad de crecimiento de la rampa (o diente de sierra) posee una pendiente

aceptable para trabajos de propósitos generales (sonidos de alarmas, luces y otras

aplicaciones donde la linealidad no sea crítica). El circuito es el que hace referencia la

hoja de datos, y el oscilograma está tomado en la unión de R1 y C1.

Diente de sierra con el SX8122