Biestable con transistores y relé de salida

Foto del mutivibrador conectado a un pulsador y a un pequeño foco de baja tensión.
Foto del mutivibrador conectado a un pulsador y a un pequeño foco de baja tensión.

Un multivibrador biestable o simplemente flip flop es un circuito electrónico que, en base a un impulso externo sobre una o más entradas de control, asume un estado estable que puede ser “activo” o "no activo” (“1” o “0”). Podemos decir que un biestable es una memoria de 1 bit de información. En este post veremos como construir uno con transistores comunes y salida relé. 

Los multivibradores biestables, junto con las compuertas lógicas (AND, OR, NOT, etc.) son los ladrillos  de la electrónica digital y podemos encontrarlos en todos los dispositivos electrónicos que usamos actualmente.

Triple flip flop de un ordenador LGP-30, fabricado a mediados de los años 50 del siglo pasado.
Triple flip flop de un ordenador LGP-30, fabricado a mediados de los años 50 del siglo pasado.

Algo de historia

Los primeros multivibradores estaban hechos con relés y después, con válvulas termoiónicas. Eran voluminosos, lentos y poco eficientes a nivel energético. Gracias a los transistores, se construyeron multivibradores mucho más pequeños y esto permitió el extraordinario desarrollo de la era digital. Con la llegada de los circuitos integrados, en los años 70, los multivibradores fueron integrados en chips y se crearon diversas familias lógicas en base a la tecnología usada. Por ejemplo las familias TTL, hechas con tecnología de transistores bipolares o los CMOS hechas con tecnología de transistores MOSFET.

Circuito integrado que contiene un doble flip flop de tipo "D" de la familia TTL.
Circuito integrado que contiene un doble flip flop de tipo "D" de la familia TTL.

Posteriormente, la gran difusión de los microprocesadores y de los microcontroladores han hecho que los integrados lógicos "sueltos", tan usados en el pasado, perdieran su importancia en electrónica. Hoy en día, aunque si son disponibles en comercio, no se encuentran tan fácilmente como en el pasado.

Los multivibradores biestables de tipo "T"

 

Volviendo a los multivibradores biestables, existen de diverso tipo, en base a las entradas de control y al comportamiento de ellos. Son los “R-S”, los “J-K”, los “D” y los “T”. En este artículo veremos el tipo “T” (sigla que indica la palabra inglesa “Toggle”) que permite de alternar entre dos estados lógicos usando solamente una entrada de control. Esto significa que si el biestable se encuentra en estado “0”, un impulso externo lo llevará a “1” mientras que si se encuentra en “1” el impulso lo llevará a ”0”.

Multivibrador biestable "T" activado por un impulso negativo en su entrada "T".
Multivibrador biestable "T" activado por un impulso negativo en su entrada "T".

El biestable "T", debido a su funcionamiento, se comporta como un divisor digital x 2, es decir, como salida tendremos la mitad de los impulsos de entrada como podemos observar en la figura siguiente.

Multivibrador biestable "T" como divisor por 2.
Multivibrador biestable "T" como divisor por 2.

Los multivradores biestables "T" son muy útiles como contadores digitales si los conectamos en cascada como indicado en la figura.

Contador de 4 bits (o divisor por 16) con 4 multivibradores biestables "T" conectados en cascada.
Contador de 4 bits (o divisor por 16) con 4 multivibradores biestables "T" conectados en cascada.

Con un biestable "T" podemos encender una luz con un pulsador en lugar de un interruptor. Cuando lo accionamos la luz se enciende, si lo accionamos nuevamente la luz se apaga.

El impulso que hace cambiar el estado de los "T" puede ser generado no solo por un pulsador sino también por cualquier tipo de dispositivo electrónico, por ejemplo un micrófono amplificado. Gracias a él, podemos encender nuestra luz batiendo las palmas de las manos.

Un multivibrador biestable "T" puede ser hecho con componentes simples que ya tenemos en casa como por ejemplo los acostumbrados transistores BC548, algunas resistencias, diodos y capacitores.

Foto del mutivibrador biestable de tipo "T"montado.
Foto del mutivibrador biestable de tipo "T"montado.

El proyecto que les presento es de este tipo y relativamente fácil de hacer. Puede ser montado sobre una placa experimental o construyendo el circuito impreso que les dejo al final de este artículo. Para verificar su funcionamiento usaremos un pulsador. Después, podemos probar de activarlo con otros dispositivos electrónicos.

Foto del mutivibrador biestable de tipo "T"durante la fase de test.
Foto del mutivibrador biestable de tipo "T"durante la fase de test.

Como funciona

En condición de reposo, uno de los transistores BC548 se encuentra saturado (en conducción), con su colector a potencial de masa (en realidad 0,2V) por lo tanto, a través de la resistencia de 10K conectada a la base del otro transistor, bloquea este último. Como el otro transistor no conduce, la tensión en el colector será positiva, gracias a la resistencia de 4,7K y esta tensión mantiene a su vez, en conducción el primer transistor.

Circuito completo del multivibrador biestable "T".
Circuito completo del multivibrador biestable "T".

Si aplicamos un impulso negativo en la entrada de control, este llegará a la base del transistor que conducía a través del diodo 1N4148 y bloqueándolo momentáneamente y por lo tanto el segundo transistor empezará a conducir haciendo que el biestable cambie de estado.

Elenco de componentes:

1 resistencia de 1,8K
1 resistencia de 3,3K
3 resistencias de 4,7K
4 resistencias de 10K
3 capacitores de 100nF
1 capacitor electrolítico de 4,7uF 25V
1 capacitor electrolítico de 22uF 25V
1 diodo 1N4007
2 diodos 1N4148
2 transistores BC548
1 transistor BC337
1 led amarillo 3mm
1 relé de 12V
2 conectores con bornes de dos vías
1 conector con bornes de 3 vías
1 circuito impreso

El relé se encuentra conectado a un transistor BC337 que sirve como amplificador y su base se activa según el estado del biestable. Por lo tanto, cuando aplicamos un impulso a la entrada de control, el relé se activará mientras que con un impulso sucesivo el relé se desactivará. El capacitor de 4,7uF entre la entrada de control y masa sirve para evitar rebotes si el impulso de control no es limpio, por ejemplo en el caso de usar un pulsador. El led amarillo muestra cuando el relé está accionado.

Vista pictórica y circuito impreso del biestable "T" con transistores y salida relé.
Vista pictórica y circuito impreso del biestable "T" con transistores y salida relé.

En la figura podemos ver la vista pictórica y el diseño del circuito impreso. La distribución de los componentes es bastante amplia y permite, sin grandes modificaciones de montar el circuito en una placa universal de islas.

Aquí les dejo el link para bajar el circuito impreso en formato PDF:

Circuito impreso (PCB) del biestable (formato PDF)

Hasta la próxima!!

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Biestable con transistores y relé de salida ultima modifica: 2018-06-13T10:01:13+00:00 da inventable

11 comentarios sobre “Biestable con transistores y relé de salida”

  1. Que bien, práctico y sencillo explicando las cosas.
    cuanto te agradezco estas lecciones, sigue y mucho ánimo, aquí tienes un fiel seguidor. repito muchas gracias.

  2. Gabriel, la verdad que la información que subís es invaluable para muchos y te lo agradezco personalmente, me gustaría que me aclares algunas cosas ya que soy aficionado a la electrónica y recién empezando una carrera de ingeniero electrónico en Mar del plata, tengo conocimientos básicos y hay mucho que no comprendo todavía, que diferencia hay entre usar este circuito y activar el relé con un transistor y un microcontrolador, como mostrás en otro de tus post. Muchas gracias

    1. Hola Federico, este circuito se puede hacer también con un microcontolador pero con transistores es más sencillo y al alcance de todos. Los proyectos con microcontoladores necesitan conocimientos de programación, una plataforma para programarlos y una cierta experiencia en electrónica.

      Gabriel

  3. Hola Gabriel:
    Muy buen trabajo, como siempre. Estoy enamorado de tus vistas pictóricas.
    Por cierto, el pdf del enlace no se corresponde con el circuito del post.

  4. Hola:
    Siempre encuentro alguna solución a mis problemas en esta página… como en este caso.
    El circuito me parece muy interesante porque con pocos elementos resuelve algo de gran utilidad.
    Ahora bien. Tengo un pequeño problema.
    Al conectar la alimentación siempre inicia con el relé y transistor 337 desactivados (genial, es lo que necesito)
    Al pulsar el botón cambia de estado el relé (perfecto) pero al presionar nuevamente el botón no sucede nada… se queda así.
    Si con una punta metálica toco cualquiera de las bases de los 548 ahí se produce el cambio de estado.
    ¿cuál podrá ser el problema?
    Muchas gracias

  5. Hola, me encantan tus proyectos, tus explicaciones son claras y realmente me han ayudado mucho, ya que la electrónica es solo un hobby para mi. Sólo un detalle, el el PCB del circuito el negativo de la alimentación está conectado tanto al negativo de los capacitores de 100nF y 47uF (o 22uF según el esquemático y la lista de componentes) , creo que eso puede causar el problema del comentario anterior.
    Drsde ya muchas gracias y por favor seguí adelante con estos proyectos.

  6. Geniales todos los contenidos subidos ! Una pregunta : Que programa usas para hacer los esquemas tipo dibujo que subes ? Te agradeceria mucho por la informacion.

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