Die hier erläuterten Schaltungen sind die 10 besten kleinen Zeitgeberschaltungen unter Verwendung des vielseitigen Chip-IC 555, der als Reaktion auf kurzzeitige Eingangsauslöser vorbestimmte Zeitintervalle erzeugt.
Die Zeitintervalle können zum Halten von a verwendet werden relaisgesteuerte Last EIN oder aktiviert für die gewünschte Zeit und ein automatisches Ausschalten nach Ablauf der Verzögerungszeit. Das Zeitintervall kann durch Auswahl geeigneter Werte für ein externes Widerstands- und Kondensatornetzwerk eingestellt werden.
IC 555 Interne Schaltung
Das folgende Bild zeigt das interne Schema eines Standard-IC 555. Wir können sehen, dass es aus 21 Transistoren, 4 Dioden und 15 Widerständen besteht.
Die Stufe mit den drei 5-kOhm-Widerständen arbeitet wie eine Spannungsteilerstufe, die am nichtinvertierenden Eingang des Triggerkomparator-Operationsverstärkers einen 1/3-Spannungspegel und am invertierenden Eingang des Schwellenwertkomparator-Operationsverstärkers eine 2/3-Spannungsteilung erzeugt .
Mit diesen Triggereingängen steuern die beiden Operationsverstärker die R / S-Flipflopstufe (Zurücksetzen / Setzen), die die EIN / AUS-Bedingungen der komplementären Ausgangsstufe und des Treibertransistors Q6 weiter steuert
Der Ausgangszustand des Flipflops kann auch durch Auslösen des Rücksetzstifts 4 des IC eingestellt werden.
Funktionsweise von IC 555-Timern
Wann Der IC 555 ist im monostabilen Zeitgebermodus konfiguriert wird der TRIGGER-Pin 2 über einen externen Widerstand RT auf dem Versorgungspegelpotential gehalten.
In dieser Situation bleibt Q6 gesättigt, wodurch der externe Zeitkondensator CD gegen Masse kurzgeschlossen bleibt und der OUTPUT-Pin 3 auf einem niedrigen Logik- oder 0-V-Pegel liegt.
Die Standard-Timer-Aktion des IC 555 wird durch Einleiten eines 0-V-Triggerimpulses an Pin 2 eingeleitet. Dieser 0-V-Impuls, der unter dem 1/3-Pegel der DC-Versorgungsspannung oder des Vcc liegt, zwingt den Ausgang des Triggerkomparators, den Zustand zu ändern .
Aus diesem Grund ist das R / S. Flip-Flop ändert auch seinen Ausgangszustand, schaltet Q6 aus und treibt OUTPUT Pin 3 hoch. Bei ausgeschaltetem Q6 wird der Kurzschluss über der CD getrennt. Dies ermöglicht es dem Kondensator CD, sich über den Zeitsteuerungswiderstand RD aufzuladen, bis die Spannung über CD 2/3 Versorgungspegel oder Vcc erreicht.
Sobald dies geschieht, kehrt das R / S-Flipflop in seinen vorherigen Zustand zurück, schaltet Q6 ein und bewirkt eine schnelle Entladung der CD. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Ausgangspin 3 wieder in seinen früheren niedrigen Zustand zurück. Und so vollendet der IC 555 einen Zeitzyklus.
Gemäß einer der Eigenschaften reagiert der IC nach dem Auslösen nicht mehr auf nachfolgende Auslöser, bis der Zeitzyklus abgeschlossen ist. Wenn man jedoch den Zeitzyklus beenden möchte, kann dies jederzeit durch Anlegen eines negativen Impulses oder 0 V an den Reststift 4 erfolgen.
Der am IC-Ausgang erzeugte Zeitsteuerungsimpuls hat meist die Form einer Rechteckwelle, deren Zeitintervall durch die Größen von R und C definiert ist.
Die Formel zur Berechnung hierfür lautet: tD (Zeitverzögerung) = 1,1 (Wert von R x Wert von C) Mit anderen Worten ist das von IC 555 erzeugte Zeitintervall direkt proportional zum Produkt von R und C.
Das folgende Diagramm zeigt die Auftragung der Zeitverzögerung gegen den Widerstand und der Kapazität unter Verwendung der obigen Zeitverzögerungsformel. Hier ist tD in Millisekunden, R in Kilo Ω und C in μfarad.
Es zeigt eine Reihe von Zeitverzögerung Kurven und die sich linear ändernden Werte in Bezug auf die entsprechenden Werte von RT und C.
Es ist möglich, Verzögerungen im Bereich von 10 µs bis 100 µs Sekunden einzustellen, indem geeignete Werte für Kondensatoren von 0,001 µF bis 100 µF und Widerstände von 1 kΩ bis 10 mΩ ausgewählt werden.
Einfache IC 555 Timer-Schaltungen
Die erste Abbildung unten zeigt, wie ein IC 555-Timer mit einer festen Periodenausgabe hergestellt wird. Hier ist es auf 50 Sekunden eingestellt.
Es handelt sich im Grunde genommen um ein monostabiles IC 555-Design.
Die nebenstehende Abbildung zeigt die Wellenformen, die während des Schaltvorgangs über die angezeigten Pinbelegungen des IC erhalten wurden.
Die im Wellenformbild beschriebenen Aktionen werden ausgelöst, sobald der TRIGGER-Pin 2 durch Drücken des momentanen START-Schalters S1 geerdet ist.
Dies bewirkt sofort, dass ein Rechteckimpuls an Pin 3 erscheint und erzeugt gleichzeitig einen exponentiellen Sägezahn an ENTLADUNG Pin 7.
Die Zeitdauer, für die dieser Rechteckimpuls aktiv bleibt, wird durch die Werte von R1 und C1 bestimmt. Wenn R1 durch einen variablen Widerstand ersetzt wird, kann dieser Ausgangszeitpunkt gemäß den Benutzerpräferenzen eingestellt werden.
Die LED-Beleuchtung zeigt das Ein- und Ausschalten des Ausgangspins 3 des IC an
Der variable Widerstand kann die Form a haben Potentiometer wie in der folgenden Abbildung 2 gezeigt.
Bei dieser Konstruktion kann der Ausgang so eingestellt werden, dass durch verschiedene Einstellungen des Topfes R1 Zeiträume von 1,1 Sekunden bis 120 Sekunden erzeugt werden.
Beachten Sie den 10K-Serienwiderstand, der sehr wichtig ist, da er den IC vor Verbrennungen schützt, falls der Topf auf den niedrigsten Wert gestellt wird. Der 10 K-Serienwiderstand gewährleistet auch den minimalen Widerstandswert, der für das korrekte Funktionieren der Schaltung bei minimaler Topfeinstellung erforderlich ist.
Drücken Sie die Schalter S1 ermöglicht es dem IC vorübergehend, die Zeitsteuerungssequenz zu starten (Pin 3 geht hoch und LED leuchtet), während das Drücken der S2-Reset-Taste das sofortige Beenden oder Zurücksetzen der Zeitsteuerungssequenz ermöglicht, so dass der Ausgangsstift 3 in seine ursprüngliche 0-V-Situation zurückkehrt (LED) dauerhaft ausschalten)
Der IC 555 ermöglicht die Verwendung von Lasten mit maximalen Stromspezifikationen von bis zu 200 mA. Obwohl diese Lasten normalerweise nicht induktiv sind, kann eine induktive Last wie ein Relais auch effektiv direkt über Pin 3 und Masse verwendet werden, wie in den folgenden Diagrammen gezeigt.
Die dritte Abbildung unten zeigt, dass das Relais über Pin 3 und Masse sowie über Pin 3 und Plus verdrahtet werden kann. Beachten Sie die Freilaufdiode, die über die Relaisspule angeschlossen ist. Es wird dringend empfohlen, die gefährlichen Gegen-EMK von der Relaisspule während des Ausschaltens zu neutralisieren.
Das Relaiskontakte können verdrahtet werden mit einer vorgesehenen Last zum Ein- und Ausschalten als Reaktion auf die eingestellten Zeitintervalle.
Das 4. Schaltbild zeigt den Standard IC 555 einstellbare Zeitschaltung mit zwei Sätzen von Zeitbereichen und einem Ausgangsrelais zum Umschalten der gewünschten Last.
Obwohl das Schema korrekt aussieht, kann diese Grundschaltung tatsächlich einige negative Aspekte haben.
- Erstens wird durch diese Konstruktion kontinuierlich Strom abgeführt, selbst wenn der Ausgang der Schaltung ausgeschaltet ist.
- Zweitens, da die beiden Kondensatoren C1 und C3 breite Toleranzspezifikationen haben, müssen die Potentiometer mit zwei einzelnen Einstellskalen kalibriert werden.
Die oben diskutierten Fehler können tatsächlich überwunden werden, indem die Schaltung auf die folgende Weise konfiguriert wird. Hier verwenden wir ein DPDT-Relais für die Prozeduren.
In diesem 5. IC 555-Timer-Diagramm können wir sehen, dass die Relaiskontakte parallel zum START-Schalter S1 geschaltet sind, die sich beide im Modus 'Normal geöffnet' befinden, und sicherstellen, dass bei ausgeschaltetem Stromkreis kein Strom verbraucht wird.
Um den Zeitzyklus zu starten, wird S1 kurz gedrückt.
Dadurch wird der IC 555 sofort mit Strom versorgt. Zu Beginn kann erwartet werden, dass C2 vollständig entladen ist. Aus diesem Grund wird an Pin 2 des IC ein negativer ON-Trigger erzeugt, der den Zeitzyklus einleitet, und das Relais RY1 schaltet sich ein.
Die parallel zu S1 geschalteten Relaiskontakte ermöglichen es dem IC 555, auch nach dem Loslassen von S2 mit Strom versorgt zu bleiben.
Nach Ablauf der eingestellten Zeitspanne wird das Relais deaktiviert und seine Kontakte kehren in die Position N / C zurück, wodurch die Stromversorgung vom gesamten Stromkreis getrennt wird.
Der Zeitverzögerungsausgang der Schaltung wird im Wesentlichen durch die Werte von R1 und Potentiometer R5 zusammen mit den Werten von entweder C1 oder C2 und abhängig von der Position des Wahlschalters S3a bestimmt.
Allerdings müssen wir auch beachten, dass das Timing zusätzlich davon abhängt, wie die Potentiometer R6 und R7 eingestellt werden.
Sie werden über den Schalter S3b geschaltet und in den CONTROL-Spannungsstift 5 des IC integriert.
Diese Potentiometer werden eingeführt, um die interne Spannung des IC 555 effektiv zu überbrücken, was andernfalls den Ausgangszeitpunkt des Systems stören könnte.
Aufgrund dieser Verbesserung kann die Schaltung jetzt auch mit höchster Genauigkeit arbeiten Kondensatoren mit inkonsistenten Toleranzwerten .
Darüber hinaus ermöglicht die Funktion auch, dass die Schaltung mit einer einzelnen Zeitskala arbeitet, die so kalibriert ist, dass zwei einzelne Zeitbereiche gemäß der Positionierung des Wahlschalters gelesen werden.
Zum Einrichten der oben genannten genauen IC 555-Zeitschaltung muss R5 zunächst auf den maximalen Bereich eingestellt werden. Danach kann S3 auf Position 1 gewählt werden.
Stellen Sie als nächstes R6 ein, um eine 10-Sekunden-ON-Timing-Ausgangsskala mit einigem Ausprobieren zu erhalten. Befolgen Sie die gleichen Verfahren für die Auswahl von Position 2 durch den Topf R7, um eine genaue Skala von 100 Sekunden zu erhalten
Timer für Autolichter
Diese 6. einfache Autoscheinwerfer Der auf IC 555 basierende Timer verhindert, dass die Autoscheinwerfer ausgeschaltet werden, sobald die Zündung ausgeschaltet wird.
Stattdessen dürfen die Scheinwerfer für eine voreingestellte Verzögerung beleuchtet bleiben, sobald der Fahrer die verriegelt Autozündung und geht zu seinem Ziel, das sein Zuhause oder Büro sein kann. Auf diese Weise kann der Eigentümer den Weg sehen und das Ziel bequem mit sichtbarer Beleuchtung durch die Scheinwerfer betreten.
Anschließend, wenn die Verzögerungszeit abgelaufen ist, schaltet die IC 555-Schaltung die Scheinwerfer aus.
Wie es funktioniert
Wenn der Zündschalter S2 eingeschaltet ist, zieht das Relais RY1 über D3 an. Das Relais ermöglicht den Scheinwerferbetrieb über die oberen Relaiskontakte und den Schalter S1, so dass die Scheinwerfer über S1 normal arbeiten.
Zu diesem Zeitpunkt bleibt der dem Pin 2 des IC zugeordnete Kondensator C3 vollständig entladen, da beide Leitungen auf dem positiven Potential liegen.
Wenn jedoch der Zündschalter S2 ausgeschaltet wird, wird der Kondensator C3 über die Relaisspule einem Massepotential ausgesetzt, wodurch plötzlich ein negativer Trigger an Pin 2 auftritt.
Dies löst EIN am IC 555-Ausgangspin 3 aus und ermöglicht es dem Relais, angezogen zu bleiben, obwohl die Zündung ausgeschaltet ist. Abhängig von den Werten der Steuerkomponenten R1 und C1 bleibt das Relais angezogen, während die Scheinwerfer eingeschaltet bleiben (für 50 Sekunden), bis schließlich die Zeitspanne abgelaufen ist und Pin 3 des ICs das Relais und die Lichter ausschaltet.
Die Schaltung stört die normale Funktion der Scheinwerfer bei laufendem Fahrzeug nicht.
Die nächste unten gezeigte 7. Zeitschaltuhr ist ebenfalls eine Autoscheinwerfer-Zeitschaltuhr, die anstelle des Zündschalters manuell gesteuert wird.
Die Schaltung verwendet ein DPDT-Relais mit zwei Kontaktsätzen. Die monostabile Aktion des IC 555 wird durch kurzes Drücken von S1 ausgelöst. Dadurch wird das Relais erregt, und beide Kontakte bewegen sich nach oben und verbinden sich mit der positiven Versorgung.
Das Kontaktpaar auf der rechten Seite aktiviert die Scheinwerfer, während die Kontakte auf der linken Seite die IC 555-Schaltung mit Strom versorgen. Der C3 bewirkt, dass an Pin 2 ein kurzzeitiger negativer Impuls auftritt, der den Zählmodus des IC auslöst, und Pin 3 wird hochrastend am Relais.
Die Scheinwerfer sind jetzt eingeschaltet. Abhängig von den Werten von R1 und C1 hält der Pin 3-Ausgang das Relais und die Scheinwerfer eingeschaltet (in diesem Fall 50 Sekunden lang), bis der C1 bis zur 2/3 Vcc aufgeladen wird, Pin 3 niedrig dreht und das Relais ausschaltet und die Scheinwerfer.
1 Minute Veranda Licht Timer
Diese 8. Schaltung zeigt einfache Veranda Licht Timer-Schaltung, die nur nachts für eine Minute aktiviert werden kann. Tagsüber die LDR-Resistenz wird niedrig, wodurch die Verbindung mit R5 hoch bleibt.
Aus diesem Grund hat das Drücken von S1 keine Auswirkung auf Pin 2 des IC. Wenn jedoch die Dunkelheit hereinbricht, wird der LDR-Widerstand unendlich und entwickelt an der Verbindungsstelle von R4 und R5 eine Spannung von nahezu 0 V.
In diesem Zustand verursacht das Drücken des Schalters S1 einen negativen Trigger an Pin 2 des IC 555, der Pin 3 zu hoch aktiviert und auch das Relais einschaltet. Das mit den Relaiskontakten angebrachte Verandalicht leuchtet auf.
Die Schaltung bleibt ca. 1 Minute lang ausgelöst, bis C1 auf die 2/3 Vcc aufgeladen wird. Der IC wird nun auf den niedrigen Drehstift 3 zurückgesetzt und das Relais abgeschaltet und das Licht der Veranda ausgeschaltet.
Der Schalter S1 kann in Form eines kleinen versteckten Schalters in der Nähe des Türgriffs / Scharniers oder unter der Matte vorliegen, der aktiviert wird, wenn der Besitzer auf die Matte tritt.
Drehzahlmesser-Anwendung
Eine monostabile Zeitgeberschaltung unter Verwendung des IC 555 kann auch effektiv implementiert werden, um a Drehzahlmesserschaltung Dadurch erhält der Benutzer genaue Informationen zu Frequenz und Motorsteuerung.
Die vom Motor eingehende Frequenz wird zuerst über ein RC-Differenzierungsnetzwerk in eine gut dimensionierte Rechteckwelle umgewandelt und dann an Pin 2 des Monostabils weitergeleitet.
Das Differenzierungsnetzwerk wandelt die Vorder- oder Hinterflanken des Rechtecksignals in geeignete Triggerimpulse um.
Eine 9. praktische Schaltung unten zeigt, wie ein RC-Netzwerk und ein Transistor jedes Eingangssignal mit beliebiger Amplitude in wohlgeformte Rechteckwellen umwandeln, um ideale Triggerimpulse zu erzeugen und zwischen dem vollen IC Vcc-Pegel und Masse umzuschalten.
Fazit
In allen bisher vorgestellten Schaltungen fungiert der 555 als monostabiler (One-Shot-) Zeitperiodengenerator. Die erforderlichen Triggersignale werden dem TRIGGER-Pin 2 zugeführt und ein zeitgesteuerter Impuls am Ausgangs-Pin 3 wird geliefert.
Bei allen Konstruktionen ist das am TRIGGER-Pin 2 angelegte Signal entsprechend dimensioniert, um einen negativen Impuls zu bilden.
Es stellt sicher, dass die Triggeramplitude von einem 'Aus' -Pegel über 2/3 der Versorgungsspannung auf einen 'Ein' -Pegel unter 1/3 des Versorgungspegels umschaltet.
Das Auslösen des monostabilen IC One-Shot erfolgt tatsächlich, wenn das Potential an Pin 2 auf 1/3 des Versorgungsspannungspegels heruntergezogen wird.
Dies erfordert, dass die Triggerimpulsbreite an Pin 2 höher als 100 Nanosekunden, aber niedriger als der Impuls ist, der am Ausgangspin 3 auftreten soll.
Dies stellt die Eliminierung des Triggerimpulses bis zum Ablauf der eingestellten monostabilen Periode sicher.
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