Zeitschaltungen für die Modellbahn mit dem NE 555

Verschiedene Schaltungen mit dem elektronischen Baustein NE 555 von Wilhelm Genz.

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Hinweise

Hinweis 1

Es sind alle Arten von Schalter, Kontakte, Taster oder Schaltungen (z.B. Lichtschranken) zum Ansteuern der hier gezeigten Schaltungen geeignet.

Hinweis 2

Da der NE 555 nur mit negativen Impulsen angesteuert werden kann, ist es manchmal nötig, positive Impulse in negative umzuwandeln. Dazu ist z.B. folgende Hilfsschaltung geeignet:

1) Aufenthaltsschaltung

Hier arbeitet der NE 555 als Aufenthaltsschalter. Nach einem Impuls vom Reedkontakt lädt sich C1 über R3 und P1 auf und Pin 3 schaltet durch, worauf das Relais anzieht und die Fahrspannung für die Zeit des Ladevorganges von C1 unterbricht. Bei Erreichen von 2/3 der Versorgungsspannung an Pin 6 kippt die Schaltung in die Ausgangslage: C1 entlädt sich über Pin 7 und das Relais fällt auf seinen Ruhekontakt.

2) Taktschaltung (langer Takt)

Der NE 555 als Taktlieferant für eine Pendelstrecke: Kondensator C1 läd und entläd sich im Bereich 1/3 und 2/3 der Versorgungsspannung über P1 und P2, wobei mit P1 das Taktverhältnis und mit P2 (+P1) die Taktdauer (hier zwischen ca. 110 und 330 Sek.) eingestellt werden. Im Takt des Kondensators schaltet auch Ausgang Pin 3.

Verändert man diese Schaltung nun ein wenig, in dem man beispielsweise C1 auf 2,2 µF und P1 auf 250 Kilo-Ohm reduziert, so erhöht sich die Frequenz auf einen Sekundentakt (0,5 - 3 Sek) und man erhält eine...

3) Blinkschaltung

... zum Ansteuern von Andreaskreuzen und ähnlichem. Mit S1 kann die Funktion unterbrochen werden.
Ergänzt man die Blinkschaltung um einen Zähler-IC vom Typ 4017, so wird daraus ein...

4) Lauflicht

... mit maximal 10 Kanälen, z.B. als Warnbalkenkette.

Wissenswertes über das Timer–IC NE 555: Daten und Funktion

Das IC NE / SE 555 ist ein monolithisch aufgebautes Timer-IC, das als Zeitverzögerungsglied (monostabiler Multivibrator - MMV) oder als Oszillator (astabiler Multivibrator - AMV) Verwendung findet. Der Timer verfügt außerdem über einen Trigger- und einen Reset-Eingang. Als Zeitverzögerungsglied (MMV) kommt der Timer mit nur zwei externen Bauelementen aus: einem Kondensator und einem Widerstand. Frequenz und Tastverhältnis des Oszillators (AMV) werden mit zwei externen Widerständen und einem externen Kondensator eingestellt. Triggerung und Reset erfolgen mit abfallender Impulsflanke. Er kann in vielfältiger Weise Verwendung finden:
Präzisionstimer, Impulserzeugung, Zeitverzögerung, Pulsbreitenmodulation, Pulslagemodulation, Störimpulsunterdrückung uvm.

Anmerkung: Der IC NE 556 ist eine Zusammenfassung von 2 NE 555 in einem Gehäuse.

Innenbeschaltung:

Grenzdaten (absolute Werte):

Versorgungsspannung: NE555 16 V; SE555 18 V
Ausgangsstrom: 200 mA
Verlustleistung: 600 mW
Arbeitstemperaturbereich: NE555 0...+70°C; SE555 -55...+125°C
Löttemperatur (max. 60 s): 300 °C

Eigenschaften:

Abschaltzeit weniger als 2 µs
Maximale Arbeitsfrequenz höher als 500 kHz
Impulsdauer von µs bis h
Arbeitet als astabiler und monostabiler Multivibrator
Hoher Ausgangsstrom
Einstellbares Impuls-/Pausenverhältnis
Temperaturstabilität 0,005 % pro °C

Anschlussbelegung:

Wahrheitstabelle

 

Eingänge (Pin)			Ausgänge (Pin)
RESET (4)	TRIGGER (2)	THRESHOLD (6)	OUTPUT (3)	DISCHARGE (7)
Low (-)	beliebig	beliebig	Low (-)	leitend
High (+)	kleiner 1/3 Vcc	beliebig	High (+)	gesperrt
High (+)	größer 1/3 Vcc	größer 2/3 Vcc	Low (-)	leitend
High (+)	kleiner 1/3 Vcc	kleiner 2/3 Vcc	Keine Zustandsänderung

Wird Anschluss 4 zeitweise (Impuls) oder dauerhaft gegen Masse (-) gelegt, so werden alle Vorgänge ab- bzw. unterbrochen!

Standardbeschaltung und Funktion:

A) als Zeitverzögerungsglied (monostabiler Multivibrator - MMV)

Verzögerungsdauer T = 1,1 * R1 * C1



Erhält Anschluss 2 einen negativen Impuls (Masse), so sperrt der hinter Anschluss 7 liegende Transistor (s. Innenschaltbild) und Kondensator C 1 kann sich über Widerstand R1 aufladen.
Gleichzeitig wird Anschluss 3 positiv (leitend). Ist jedoch 2/3 der Versorgungsspannung erreicht, was durch Anschluss 6 registriert wird, so öffnet der hinter Anschluss 7 liegende Transistor und Kondensator C 1 entlädt sich zur Masse. Gleichzeitig wird Anschluss 3 negativ (sperrt).

Die Schaltung ist re-triggerbar, d.h. wird während der Ladephase von C 1 ein neuer Impuls empfangen,so verlängert sich die Zeitverzögerung.

B) als Oszillator (astabiler Multivibrator (AMV))

Anstieg: t1 = 0,693 * (R1 + R2) * C1
Periodendauer: T = t1 + t2 = 0,693 * (R1 + 2 * R2) * C1
Abfall: t2 = 0,693 * R2 * C1
Frequenz: f = 1/T = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Tastverhältnis: D = R2 / (R1 + 2R2)



Nach Anlegen der Versorgungsspannung beginnt der Ablauf: da Kondensator C 1 entladen ist, ist die Spannung an Anschluss 2 kleiner als 1/3 der Versorgungspannung. Somit sperrt Anschluss 7 und der Kondensator C 1 wird über R 1 und R 2 aufgeladen. Gleichzeitig wird Anschluss 3 positiv (leitend).
Ist jedoch 2/3 der Versorgungsspannung erreicht, was durch Anschluss 6 registriert wird, so öffnet der hinter Anschluss 7 liegende Transistor und Kondensator C 1 entlädt sich über Widerstand R 2 zur Masse. Gleichzeitig wird Anschluss 3 negativ (sperrt).
Wird 1/3 der Versorgungsspannung erreicht, was durch Anschluss 2 registriert wird, so beginnt der Ablauf von neuem.

Autorenhinweis

Der Artikel wurde von Willi Genz erarbeitet und zur Verfügung gestellt, der leider kurz danach verstorben ist.
Willi Genz, im Oktober 2005

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