Multivibradores Monoestables (One-Shots): Diseño, Temporización y Aplicaciones Industriales

Ya hemos encontrado un multivibrador monoestable en práctica: el detector de pulso dentro de un flip-flop que alimenta momentáneamente el latch durante un flanco de reloj.

Un detector de pulso se clasifica como multivibrador monoestable porque tiene solo un estado de salida estable. En este estado el dispositivo mantiene su salida indefinidamente sin intervención externa.

Por contraste, un dispositivo bistable como latch o flip-flop puede mantener tanto un estado "set" como "reset" por tiempo arbitrario. Una vez seteado o reseteado, permanece en ese estado hasta que una señal externa fuerza un cambio.

Un dispositivo monoestable solo puede mantener un estado particular indefinidamente; su otro estado solo puede sostenerse brevemente cuando es disparado externamente.

Una analogía mecánica común es un pulsador de contacto momentáneo que vuelve a su posición normal al liberar la fuerza. Un interruptor de pared estándar, por otro lado, es bistable porque traba en posición encendido o apagado.

Todos los multivibradores monoestables son dispositivos temporizados. Su estado de salida inestable dura una duración mínima predeterminada antes de que el circuito regrese automáticamente al estado estable.

En circuitos monoestables semiconductor, el temporizado se logra usando resistores y capacitores que explotan las características exponenciales de carga y descarga de redes RC. Un comparador típicamente mide el voltaje del capacitor contra un nivel de referencia, y su salida lógica determina el estado alto o bajo.

En lógica de escalera, los retardos temporales se implementan con relés de retardo temporal. Estos pueden construirse con circuitos RC como se describe arriba o con dispositivos mecánicos de retardo que ralentizan el movimiento del armadura del relé.

Abajo está la representación en lógica de escalera de un detector de pulso básico. Independientemente de cuánto tiempo la entrada permanezca alta, la salida se mantiene alta exactamente un segundo antes de volver al estado bajo estable.

En muchas aplicaciones, necesita un monoestable que produzca pulso más largo que la entrada disparadora. El siguiente circuito de lógica de escalera demuestra una salida de 10 segundos que inicia cuando los contactos de entrada cierran y persiste 10 segundos tras abrirse la entrada.

Esta configuración se conoce como one-shot. Cuando el pulso de entrada termina, el temporizador comienza, y cualquier pulso subsiguiente dentro de esa ventana de 10 segundos simplemente reinicia el temporizador, manteniendo la salida alta —característica de un one-shot re-disparable (retriggerable).

Un one-shot re-disparable es particularmente útil para desrebote (debouncing) de un contacto mecánico único. La salida permanece alta a pesar del rápido rebote on/off de la entrada. En un desrebote práctico, el temporizado sería típicamente pocos milisegundos en lugar de 10 segundos.

¿Qué pasa si quiere un pulso de 10 segundos sin importar cuántos pulsos de entrada ocurran? En ese caso, acople un detector de pulso a un one-shot no re-disparable, como se ilustra abajo.

El primer relé de retardo temporal (TD₁) energiza la segunda bobina de relé (TD₂) por al menos 0.5 s siempre que la entrada active. Tan pronto como TD₂ se energiza, su contacto normalmente cerrado temporizado previene cualquier energización adicional de la bobina por el período completo de 10 segundos, haciendo el circuito no re-disparable.

Tanto one-shots re-disparables como no re-disparables son ampliamente usados en industria —por ejemplo, en actuación de sirenas, secuenciación de máquinas, y cualquier aplicación donde entrada intermitente debe generar pulso de salida de longitud fija.

Repaso

• Un multivibrador monoestable tiene solo un estado de salida estable; el estado alterno solo puede sostenerse temporalmente.
• One-shots vienen en dos formas: re-disparable y no re-disparable.
• One-shots de corta duración son ideales para desrebote de interruptores mecánicos.

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