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Der Timer 555 im Detail.


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Timer 555 Details

Astabiler Multivibrator

Im Praktikum Timer 555 haben wir uns angesehen, wie mit dem Timer 555 Impulse erzeugt werden können. Wir haben den Timer 555 als astabilen Multivibrator betrieben.

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Bild 1: Timer 555 als astabiler Multivibrator
f = 1.44 / ((R1 + 2 * R2) * C)
T = 0.7 * (R1 + 2 * R2) * C

Zur Berechnung kann das Tool Astabiler Timer 555 verwendet werden.

Monostabiler Multivibrator

In Impulse erzeugen wurde der Timer 555 als monostabiler Multivibrator betrieben.

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Bild 2: Timer 555 als monostabiler Multivibrator
t = 1.1 * R * C

Zur Berechnung kann das Tool Monostabiler Multivibrator verwendet werden.

Ein Trigger wird ausgelöst, wenn die Spannung an TR unter Uv/3 fällt. Der Eingang TR verhält sich wie ein Schmitt-Trigger.

Solange die Spannung am Trigger-Eingang TR unter Uv/3 ist, bleibt der Ausgang Q aktiv, d.h. 1.

Durch den Kondensator C1 wird ein kurzer Impuls von 10µs auf den Eingang gelegt.

Der Kondensator C1 kann am Triggereingang eine Spannung bewirken, die höher als die Betriebsspannung ist. Laut Datenblatt darf die Spannung an TR maximal 0,3V höher sein als die Betriebsspannung.

Andererseits ist der Triggereingang durch eine interne Diode gegen Überspannung geschützt. Sie kann kurzzeitig Ströme nach VCC ableiten.

  • Kleine Kondensatoren C1 ≤ 1nF am Triggereingang bewirken keine Überlastung der internen Diode.
  • Bei größeren Kondensatoren ist eine Diode parallel zu R2 notwendig.
  • Genau genommen muss es eine Schottky-Diode sein.

Reset

Durch den Reset-Eingang (R) kann der Timer 555 einfach zurückgesetzt werden. Damit ist gemeint, das der Timer 555 auf seinen Ausgangszustand zurückgesetzt wird ;-)

Der Ausgang des Timers 555 wird 0 und die aktuelle Aktivität des Timers unterbrochen.

  • der Reset-Eingang ist invertiert, er ist aktiv, wenn er 0 ist.

Wenn der Reset-Eingang nicht benötigt wird, muss er an die Versorgungsspannung gelegt werden. Dieses kann auch über einen Widerstand von z.B. 100kΩ erfolgen.

Reset beim astabilen Multivibrator

Wird beim astabilen Multivibrator Reset=0, wird der Ausgang 0. Mit Reset=0 kann der astabile Multivibrator angehalten werden.

Reset beim monostabilen Multivibrator

Wird beim monostabilen Multivibrator Reset=0, wird der Ausgang 0. Mit Reset=0 kann der Impuls eines monostabile Multivibrator abgebrochen werden. Solange Reset=0 ist, kann auch kein weiterer Impuls gestartet werden.

Oft soll der Impuls eines monostabilen Multivibrators nur bei der fallenden Flanke an Reset unterbrochen werden. Dann muss ein Kondensator zur Erzeugung der Flanke verwendet werden.

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Bild 3: Monostabiler Multivibrator mit Reset

Mit Bild 3 können wir die Wirkung von Trigger und Reset einfach verfolgen. Dafür muss die Impulsdauer des Timers ein paar Sekunden lang sein. Mit R=1MΩ und C=10µF haben wir etwa 10 Sekunden.

Übungen

  • Wann wirkt Trigger (bei LED an/aus)?
  • Wann wirkt Reset (bei LED an/aus)?


Für die, die es genau wissen wollen:

Die Kondensatoren für Trigger und Reset (C1 und C2) durch eine Verbindung ersetzen.

  • Wie wirken Trigger und Reset?

Trigger per Taster

Der monostabilen Multivibrator in Bild 3 wird durch den Taster gestartet. Wir wissen bereits, das Taster beim Öffnen und Schließen prellen.

Beim Schließen des Tasters erzeugt der Taster also mehrere Impulse. Sie liegen im Bereich von 1ms bis 10ms. Beim Prellen des Tasters werden dann mehrere Impulse von 10µs Dauer mit einem Abstand von etwa 1ms auf den Triggereingang des Timers gegeben. Dieses ist kein Problem, wenn die Impulsdauer des Timers länger als 10ms ist.

Das Prellen beim Öffnen des Tasters wirkt schlimmer. Wenn die Impulsdauer des Timers bereits abgelaufen ist und dann der Taster losgelassen wird, wird der monostabile Multivibrator noch einmal gestartet.

  • Die Triggerschaltung von Bild 3 ist nicht geeignet.
  • Die Resetschaltung ist fehlerfrei.
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Bild 5: Monostabiler Multivibrator für Taster

Die Schaltung in Bild 5 bewirkt ein sauberes Triggern eines monostabilen Multivibrators mit einem 555 Timer.

Beim Betätigen des Tasters wird durch den Kondensator der Triggereingang des Timers 555 für 2µs aktiviert: Die Spannung am Eingang ist unter Uv/3. Der Kondensator wird über R1 in 2µs geladen. Wenn der Kontakt öffnet, entlädt sich der Kondensator langsam über R2 in 22ms. Für diese Zeit hat das Prellen, kurzzeitiges Öffnen, keine Wirkung.

Die Schaltung in Bild 5 eignet sich sowohl für lange Impulse als auch für sehr kurze bis hinab zu 10µs.