CD 4017B

Contador divisor Johnson.

Prologo.

En muchas ocasiones nos encontramos ante la necesidad de realizar un contador de eventos con el mínimo de componentes y además debe ser económico. En ese momento debemos pensar en una serie de circuitos integrados que consumen muy poco y que puedan dar un margen adecuado de corriente de salida. Aquí, voy a conducir al principiante, hacia una serie de experiencias con las que adquirir los conocimientos adecuados que, le sirvan de base para sus propios proyectos.

El contador HC4017B.

Vamos a aprender algunas cosas relativas al contador HC4017B, también conocido como, divisor por 10. Los HC4017B y HC4022B, son circuitos integrados monolíticos, disponibles en 16 pines en línea doble, cápsula de plástico o de cerámica y el paquete smd de plástico.

Encapsulado y Símbolos

Los HC4017B y HC4022B son contadores Johnson de cinco etapas el primero y cuatro etapas el segundo, con 10 y 8 salidas decodificadas, respectivamente. Las entradas incluyen un reloj, un reset y una señal de inhibición de reloj, para ambos modelos de circuitos integrados.

La acción del disparador Schmitt en el circuito de entrada del pulso de reloj, proporciona la conformación del pulso de subida reloj que permite la entrada ilimitada y tiempos de caída. Estos contadores avanza una cuenta, en la transición de la señal positiva de reloj si la señal de inhibición de reloj es baja. El contador progresa, vía línea de reloj, si está inhibida, es decir, cuando la señal de inhibición de reloj es alta. Cada vez que una señal de reset (reinicio) es alta, pone a cero, el contador en su conteo.

Usar la configuración del contador de décadas Johnson, permite el funcionamiento a alta velocidad, una puerta de dos entradas decodifican a decimal y liberan salidas decodificadas. Se ha previsto un antibloqueo de disparo, asegurando así, la secuencia correcta de contar. Las salidas decodificadas son normalmente bajas y van a alto, solamente en su tiempo correspondiente al decodificado. Cada salida decodificada, sigue siendo alta durante un ciclo completo de reloj.

Cada 10 ciclos de reloj de entrada al HC4017B, se completa un ciclo y se produce una señal de acarreo de salida (Carry-Out), en el caso del HC4022B, esto se produce cada 8 ciclos de reloj de entrada y se utiliza para rizado del reloj del dispositivo logrando una cadena de conteo multidispositivo.

Internamente, el 4017 contiene cinco unidades biestable. Estos biestables están interconectados en un patrón conocido como contador Johnson. Las salidas de los biestables son decodificadas para dar diez salidas individuales.

Gráfica

Sólo una de las salidas individuales es alta a la vez. Como se puede apreciar, la salida ÷10, es ALTA para conteos de 0-4 y BAJA, para conteos de 5-9. Estas son la disposición y nombres de las patillas del dispositivo HC4017B.

Patillaje

Como Divisor.

El HC4017 es un dispositivo muy versátil para su aplicación en proyectos y habitualmente se utiliza en temporizadores de juegos y en otras muchas y variadas construcciones. Cuando esté familiarizado con el HC4017, usted será capaz de pensar en un montón de aplicaciones útiles con las que usar este dispositivo.

El HC4017, está diseñado para enviar una mayor carga de corriente, lo que está bien para conectar LEDs con resistencias en serie directamente en sus salidas. La idea de contador, nos introduce la idea de divisor, ya que si llegados a una cuenta n, volvemos a empezar la cuenta (con un reset), obtenemos un divisor por dicho número n.

Para lograr hacer un divisor por un número menor de 10, necesitaremos ayudarnos de un circuito integrado con puertas, como es el HC4093B (es un cuatro puertas con disparador Schmitt de dos entradas cada una que, se pueden utilizar de forma independiente), con la combinación de algunas de estas puertas y su conexión adecuada, podemos obtener un oscilador, para probar la veracidad de ciertos divisores, en los ejemplos que veremos, en los siguientes ejercicios.

Aplicaciones.

Aquí, voy a apuntar unas pocas aplicaciones que son más didácticas que otra cosa. Como ya he dicho, si tiene conocimiento de cómo trabaja este circuito integrado, tanto como contador como divisor, usted estará preparado para poder aplicarlo sin ningún tipo de problema.

El contador de década HC4017B dispone de diez salidas en secuencia que, se ponen a ALTO, cuando una fuente de impulsos se conecta a la entrada de reloj y cuando los niveles lógicos adecuados se aplican al RESET y la entrada Habilitar (Enable).

Dicho esto, si observamos la gráfica anterior, podemos imaginar, como construir un secuenciador de luces, con sólo aplicar una señal de reloj en la entrada adecuada y aplicando una resistencia en serie con un LED en cada salida, pronto veremos como avanza una de las salidas, seguida de la siguiente al tiempo que aplicamos un nuevo impulso de entrada, esto simplemente es un contador.

También vemos que al llegar a la salida 9, patilla 11 (corresponde al número 10), vuelve a empezar. Lo que confirma que cuenta hasta 10. Esto, no es del todo cierto, me explico, puesto que, si hacemos una pequeña combinación en sus patillas de reloj, enable y reset, podemos modificar el conteo obtenido. Así mismo, se observa que la patilla de salida 12 (etiquetada con ÷10), tiene un ciclo del 50% en una cuenta de 10, ya que es Alto entre 0-4 y Bajo entre 5-9, esto nos servirá para nuestros proyectos.

Esta es una propuesta del propio fabricante, en ella se aprecia el uso de un HC4001B que, le da unas prestaciones para casos de altas frecuencias, lo que no es estrictamente necesario. Veamos unas cuantas opciones sencillas.

Divisor por n

En este circuito se analiza que, cuando se alcanza la enésima salida decodificada (enésimo pulso de reloj), el S-R del flip-flop (construido a partir de dos puertas NOR del HC4001B) genera un pulso de reset, que borra al HC4017B y pone su cuenta a cero. En este momento, si la salida decodificada n es mayor o igual a 6, la línea de salida Cout va a Alto, al reloj de la siguiente sección contador HCF4017B. La salida "0" decodificada, también va a Alto en este momento. La coincidencia del reloj Bajo y decodificado "0" salida Alto, reinicia el flip-flop para habilitar al HC4017B. Si la salida decodificada n es inferior a 6, la línea de Cout no va Alto y por lo tanto, no pueden utilizarse. En este caso, la salida decodificada "0" puede ser utilizada para realizar la función de temporización para el siguiente contador.

Espero que se haya entendido, esto es sólo una forma de utilidad, la cual requiere de otro circuito integrado. Nosotros sólo utilizaremos HC4017B como contado o divisor, el HC4093B, lo usaré para lograr un oscilador. Las salidas del HC4017, se realizan con una resistencia de 680Ω y un LED ámbar, cada una, los valores de los componentes vienen en el propio esquema.

Ejercicios.

Con una puerta NAND, una resistencia y un condensador, obtenemos un oscilador, cuya salida presenta un impulso bastante fiable, el cual será suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Con otra puerta y un dido LED con su resistencia, realizaremos un señalizador de los pulsos que alimentarán al contador o divisor.

ejercicio 1

En estas condiciones. ¿Qué sucede, cuando se conecta con un cable flexible la entrada RESET temporalmente a +V?

Esto devuelve el contador a 0 y si tenemos un el LED en la salida 0, se ilumina. A pesar que sigan llegando los impulsos a la entrada de reloj, éste, ha dejado de contar.

Ahora, como divisor.

Realice el montaje del siguiente esquema eléctrico en su tablero protoboard. Este difiere respecto al anterior en dos resistencias de 10kΩ conectadas desde masa a RESET y ENABLE, respectivamente. Inicialmente, el comportamiento del circuito no se modificará. A éstas patillas, les conectaremos sendos hilos flexibles, para poder conectar libremente, a los distintos pines del propio HC4017B, según lo requiera el ejercicio, como veremos a continuación.

Divisor

Intente conectar la entrada de RESET al lugar de la salida 5 (o sea, al pin 1) del HC4017B. Conecte el SW1 para empezar a contar de nuevo, pero vemos que, no todas las salidas están activas. Los LEDs de las salidas 0, 1, 2, 3 y 4 luce como antes. Usted, no verá que pase nada en la salida 5, porque en el instante en que ésta salida pasa a ALTO, el contador se pone a cero y el conteo vuelve a empezar de 0.

Intente conectar ahora, el pin HABILITAR a la salida 7 (pin 6 del HC4017B). Conecte el SW1 para empezar a contar brevemente, pero se detiene tan pronto como la cuenta llega a 7. Ahora trate de tocar el cable REINICIAR, brevemente a + V. El HC4017B se resetea a 0 y luego cuenta arriba, parando de nuevo hasta llegar a 7. Este es el efecto necesario para un temporizador de cuenta atrás, como un reloj de arena o el tiempo de juego. De este modo, se puede dividir por un número en cualquier aplicación particular.

Desconecte el cable RESET para que el HC4017, una vez más, sea de funcionamiento libre. ¿Qué sucede cuando se conecta el extremo libre del cable ENABLE a + V? Deja de contar, pero esta vez iluminando el último LED, se mantiene encendido. El conteo se detiene allí donde esté, cuando el pin HABILITAR pasa a ser ALTO.

Luces de semáforo.

El montaje que utilizaremos, se muestra a continuación y nos permite ver la evolución de las luces de un semáforo de circulación.

Semaforo

En el circuito se utilizan tres grupos de diodos 1N4148, para formar tres puertas O (OR) cableadas. La primera comprende las correspondientes a las salidas 0 a 3, la segunda puerta corresponde a las salidas 4 y 9 y la tercera a las salidas 5 a 9. Estas salidas, no se refieren a las patillas del HC4017B.

Se le ocurre otras aplicaciones para este contador/divisor. La práctica, es la mejor forma de adquirir conocimiento, también, sobre los circuitos integrados. Hay un gran número de aplicaciones que se apoyan en los divisores y los contadores.

Esto es todo, por este simple tutorial. Como siempre, comentarios, criticas y sugerencias para mejorar este artículo, son bienvenidos y apreciados.