Der 555-Timer-IC ist ein einfacher Chip, der für Timing und Pulssteuerung verwendet wird. Es kann Verzögerungen, Einmalimpulse und sich wiederholende Rechteckwellensignale erzeugen. Im 8-poligen Gehäuse verwendet er Komparatoren, einen Flip-Flop und eine Entladestufe, um den Ausgang auf HOCH oder NIEDRIG zu schalten. Dieser Artikel gibt Informationen über Pinout, Modi, Einsatz, RC-Timing und Fehlersuche.
555 Timer IC Grundlagen
Der 555-Timer-IC ist ein einfacher Chip, der für Timing und Pulssteuerung verwendet wird. Er kann Verzögerungen, sich wiederholende Signale und gleichmäßige Ausgangswellen erzeugen. Im 8-poligen Gehäuse verwendet er Komparatoren, einen Flip-Flop und eine Ausgangsstufe, um zu steuern, wie das Signal ein- und ausgeschaltet wird.
555 Timer IC-Pinout
| Pin | Name | Funktionen |
|---|---|---|
| 1 | GND (Boden) | Erde, als Lowlevel (0V) |
| 2 | TRIG(Trigger) | Wenn diese Pin-Spannung auf 1 / 3VCC (oder die von der Steuerung bestimmte Schwellenspannung) abfällt, ist der Ausgang hoch. |
| 3 | AUS | Geben Sie hohe Pegel (+VCC) oder niedrige Pegel aus. |
| 4 | RST (Reset) | Wenn dieser Pin den Stromtimer empfängt, wird der Chip zurückgesetzt, wenn dieser Pin geerdet ist, und der Ausgang ist niedrig. |
| 5 | STRG (Steuerung) | Die Schwellenspannung des Chips wird geregelt. (Wenn der Pin leer ist, beträgt die Standardspannung für zwei Schwellenwerte 1 / 3 Vcc und 2 / 3 Vcc). |
| 6 | THR (Schwelle) | Wenn diese Pin-Spannung auf 2 / 3VCC (bzw. eine vom Steuer bestimmte Schwellenspannung) ansteigt, wird der Ausgang gesenkt. |
| 7 | DIS (Entladung) | Das interne OC-Gate wird verwendet, um den Kondensator zu entladen. |
| 8 | V +, VCC (Leistung) | Liefern Sie dem Chip hohe Energie. |
555-Zeitschaltschaltplan
Der 555-Timer funktioniert, indem er die Spannungen an den Schwellen- (Pin 6) und Trigger-(Pin 2)-Eingängen mit zwei festen Referenzpegeln vergleicht, die durch die drei internen 5-kΩ-Widerstände erzeugt werden. Diese Referenzen setzen Schaltpunkte bei etwa 2/3 VCC und 1/3 VCC. Wenn die Trigger-Spannung unter das untere Niveau fällt, setzt sich der interne Riegel ein, und die Ausgangsstufe treibt Pin 3 HIGH. Wenn die Schwellenspannung über das obere Niveau steigt, setzt sich der Riegel zurück und der Ausgang wird NIEDRIG. Der Entladetransistor (Pin 7) schaltet sich während des LOW-Ausgangszustands ein, um den externen Timing-Kondensator schnell über einen Widerstandsweg zu entladen und so den Zeitzyklus zu steuern.
555 Timer IC Technische Spezifikationen
| Stromversorgungsspannung (VCC) | 4,5-16 V |
|---|---|
| Nennstrom (VCC = +5 V) | 3-6 mA |
| Nennstrom (VCC = +15 V) | 10-15 mA |
| Maximaler Ausgangsstrom | 200 mA |
| Maximaler Stromverbrauch | 600MW |
| Minimaler Arbeitsstromverbrauch | 30 MW (5V), 225 MW (15V) |
| Temperaturbereich | 0-70 °C |
555-Timer-IC-Modi
Einzelstabilitätsmodus
Im Single-Stable-Modus erzeugt der 555-Timer-IC einen Ausgangsimpuls, nachdem er ein Triggersignal empfangen hat. Wenn der Trigger-Eingang unter ein Drittel des VCC fällt, schaltet der Ausgang auf HOCH und der Timing-Prozess beginnt. Ein Kondensator beginnt, über einen Widerstand zu laden, und der Ausgang bleibt währenddessen HOCH. Wenn die Kondensatorspannung auf 2/3 des VCC steigt, schaltet der Ausgang auf LOW und der Impuls endet. Die Pulslänge hängt von den Werten des Widerstands und des Kondensators ab, daher ändert die Änderung des RC-Netzwerks, wie lange der Ausgang HOCH bleibt. Vor dem erneuten Auslösen muss der Kondensator genug Zeit zum Entladen haben, damit der nächste Impuls korrekt funktioniert.
Doppel-Stationärer Modus
Im Double-Station-Modus funktioniert der 555-Timer-IC wie eine einfache ON/OFF-Speicherschaltung. Sie kann in einem Zustand bleiben, bis eine andere Eingabe sie verändert. In diesem Modus werden Pin 2 (Trigger) und Pin 4 (Reset) normalerweise über Pull-up-Verbindungen HOCH gehalten. Pin 6 (Schwelle) ist mit Masse verbunden. Pin 5 (Steuerung) ist über einen kleinen Kondensator, üblicherweise 0,01 bis 0,1 μF, mit Masse verbunden, um die Schaltung stabil zu halten. Pin 7 (Entladung) wird in diesem Aufbau nicht für die Zeitmessung verwendet. Wenn Pin 2 NIEDRIG gezogen wird, schaltet der Ausgang in den eingestellten Zustand. Wenn Pin 4 geerdet ist, setzt sich der Ausgang wieder in den entgegengesetzten Zustand zurück.
Kein stationärer Modus
In keinem stationären Modus erzeugt der 555-Timer-IC ein sich wiederholendes Rechtecksignal ohne Unterbrechung. Ein Kondensator lädt und entlädt wiederholt, wodurch der Ausgang kontinuierlich zwischen HOCH und NIEDRIG wechselt. Widerstand R1 verbindet von VCC mit Pin 7 (Entladung), und Widerstand R2 von Pin 7 zu Pin 2 (Trigger). Pin 2 (Trigger) und Pin 6 (Schwellewert) sind miteinander verbunden, sodass sie die Kondensatorspannung verfolgen. Der Kondensator lädt durch R1 und R2, bis er 2/3 des VCC erreicht, was den Ausgang umdreht. Dann entlädt der Kondensator durch R2, bis er auf ein Drittel des VCC fällt, und der Ausgang wechselt erneut. Die Werte von R1, R2 und dem Kondensator steuern die Frequenz und das HOCH-zu-NIEDRIG-Timing. Eine Diode kann auch über R2 gelegt werden, um den Ladeweg zu ändern und den Duty Cycle zu reduzieren, wenn eine kürzere HOCHZEIT benötigt wird.
Verschiedene Anwendungen des 555-Timer-ICs
LED-Blinker
Erzeugt einen einfachen ON-OFF-Blitzeffekt für eine oder mehrere LEDs unter Verwendung eines Zeitwiderstands und eines Kondensators.
Verzögerungstimer (Einschaltverzögerung)
Schaltet ein Gerät nach einer festgelegten Zeitverzögerung EIN, was nützlich ist, wenn man möchte, dass der Ausgang vor der Aktivierung wartet.
Einschuss-Impulsgenerator
Erzeugt einen einzelnen Impuls, wenn er ausgelöst wird, oft zur Erzeugung von kurzen Zeitsignalen.
Rechteckwellengenerator (Uhrsignal)
Erzeugt einen gleichmäßigen Rechteckwellenausgang, der als Taktsignal für digitale Schaltungen verwendet werden kann.
6,5 PWM-Generator (Helligkeits- oder Geschwindigkeitsregelung)
Regelt den Arbeitszyklus des Ausgangs, um die LED-Helligkeit oder die Gleichstrommotordrehzahl anzupassen.
6,6 Tongenerator (Buzzer-Geräusch)
Erzeugt ein einfaches Audiofrequenzsignal, das einen kleinen Lautsprecher oder Summer antreiben kann.
Alarm / Sirenenschaltung
Erzeugt sich wiederholende Schallmuster, indem die Frequenz im Laufe der Zeit verändert wird.
6,8 Pulsbreitenmodulation für Servosteuerung
Hilft, zeitgesteuerte Impulse zu erzeugen, die für einfache Servosteuerungsanwendungen verwendet werden können.
6,9 Frequenzteiler
Reduziert die Frequenz eines Eingangsimpulssignals durch die Erzeugung langsamerer Ausgangsimpulse.
Fehlender Pulsdetektor
Erkennt, wenn ein wiederholtes Impulssignal stoppt, und löst dann den Ausgang aus.
555-Timer-IC-Familie und abgeleitete Chips
| Hersteller (Mfr) | Teilenummer (Mfr Nr.) | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Avago Technologies | Av-555M | - |
| Individuelle Siliziumlösungen | CSS555 / CSS555C | CMOS, minimale Betriebsspannung 1,2 V, IDD < 5 μA |
| CEMI | ULY7855 | - |
| ECG Philips | ECG955M | - |
| Exar | XR-555 | - |
| Fairchild Halbleiter | NE555 / KA555 | - |
| Harris | HA555 | - |
| IK Semicon | ILC555 | CMOS, minimale Arbeitsspannung 2 V |
| Intersil Corporation | SE555 / NE555 | - |
| Intersil Corporation | ICM7555 | CMOS |
| Lithische Systeme | LC555 | - |
| Meixin | ICM7555 | CMOS, minimale Arbeitsspannung 2 V |
| Motorola | MC1455 / MC1555 | - |
| NTE Sylvania | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| STMicroelectronics | NE555N / K3T647 | - |
| TI (Texas Instruments) | SN52555 / SN72555 | - |
| TI (Texas Instruments) | TLC555 | CMOS, minimale Arbeitsspannung 2 V |
| Zetex | ZSCT1555 | Minimale Betriebsspannung 0,9 V |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| HITACHI | HA17555 | - |
555-Timer-IC-Substitute und kompatible Alternativen
Direkte Ersatz (Pin-kompatibel)
• NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
CMOS 555 Alternativen (geringere Leistung)
• TLC555
• LMC555
• ICM7555
• 7555
Wahl von 555-Timer-RC-Zeitwerten
• Verwenden Sie wann immer möglich stabile Kondensatoren, um das Timing des 555-Timers genauer und konsistenter zu halten.
• Vermeiden Sie die Verwendung sehr kleiner Kondensatorwerte, da diese die Schaltung rauschempfindlicher machen und unerwünschte Auslösungen verursachen können.
• Verwenden Sie keine sehr hohen Widerstandswerte, da diese zu Zeitfehlern führen und den Ausgang weniger stabil machen können.
• Verbinde den RESET-Pin immer richtig, denn wenn du ihn schweben lässt, kann der 555-Timer-IC zufällig zurückgesetzt oder nicht mehr richtig funktionieren.
555 Timer IC Fehlersuche und Fehlerbehebungen
| Problem | Mögliche Ursache | Fix |
|---|---|---|
| Ausgabe immer HOCH | Abzugsstift steckt TIEF fest | Stelle sicher, dass Pin 2 nicht heruntergezogen wird |
| Ausgabe immer NIEDRIG | RESET-Pin NIEDRIG gehalten | Zieh den RESET-Pin HOCH, damit der Timer laufen kann |
| Keine Schwingung | Falsche Widerstands-/Kondensatorverkabelung | Überprüfe die R1-, R2- und C-Verbindungen noch einmal |
| Instabiler Ausgang | Rauschen, das Pin 2 oder Pin 5 beeinflusst | Fügen Sie einen kleinen Kondensator zur Filterung hinzu |
| Falsche Frequenz | Falsche R- oder C-Werte | Berechnen Sie die Zeitwerte mit den richtigen Formeln neu |
Fazit
Der 555-Timer-IC funktioniert, indem er Trigger- und Schwellenspannungen mit festen Pegeln bei 1/3 VCC und 2/3 VCC vergleicht. Sie kann in monostabilen, bistabilen und stabilen Modi betrieben werden, um Impulse oder gleichmäßige Schwingungen zu erzeugen. Mit korrekten RC-Werten und der korrekten RESET und CONTROL-Pin-Handhabung bleibt der Ausgang stabil und das Timing bleibt genau.
Häufig gestellte Fragen [FAQ]
Welcher Kondensatorwert wird am CONTROL-Pin (Pin 5) verwendet?
Verwenden Sie einen 0,01 μF (10 nF) Kondensator von Pin 5 bis GND, um Rauschen zu reduzieren und die Stabilität zu verbessern.
Erreicht der 555-Ausgang den vollen VCC, wenn er HOCH ist?
Nicht immer. Der Ausgang HOCH liegt nahe am VCC, kann aber beim Antreiben einer Last weiter sinken.
Warum wird ein 555-Timer-IC heiß?
Er erhitzt sich, wenn er hohen Ausgangsstrom erzeugt, mit hoher Spannung läuft oder sehr häufig schaltet.
Kann der 555-Timer ein Relais direkt steuern?
Nur ein paar kleine Relais. Viele Relais benötigen mehr Strom, daher sind ein Transistortreiber und eine Flyback-Diode sicherer.
Warum wird der 555 zufällig ausgelöst?
Zufälliges Auslösen wird durch Rauschen, schlechte Erdung oder schwache Stromfilterung verursacht.
Was ist der Hauptunterschied zwischen Bipolar 555 und CMOS 555?
Bipolar 555 verbraucht mehr Strom und erzeugt viel besser. Das CMOS 555 verbraucht weniger Strom und eignet sich besser für Timing mit geringer Energieversorgung.