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Ein Vogel

In diesem Kapitel wollen wir uns mit der Generierung von Impulsen beschäftigen. Zunächst fällt da die Frage: Was ist mit Impulsen gemeint? Nun, das ist eigentlich ganz einfach. Stellt euch einen Taster vor, den ihr in periodischen Abständen drückt. Es entsteht eine Impulsfolge oder genauer gesagt eine Impuls-/Pausenfolge, denn zwischen zwei Impulsen liegt ja immer auch eine Pause. Und die Zeit für einen Impuls und eine Pause bezeichnet man auch als Periodendauer.

Über die Periodendauer habt ihr schon etwas im Kapitel über die Wechselspannung gelesen. Im Gegensatz zur Wechselspannung, bei der die Polarität der Spannung ständig wechselt, ist das in diesem Fall "nur" eine pulsierende Gleichspannung. Das heißt, die Ausgangsspannung springt zwischen der Betriebsspannung und 0 Volt (Masse) hin und her. Sie wird niemals negativ.

Rechteckkurve1

Im Idealfall sieht der Spannungsverlauf so aus wie hier im "Window1". Die Spannung steigt so schnell an und fällt so schnell ab, daß sich ein Rechteck ergibt. In der Praxis wird aus diesem Rechteck eher ein Trapez werden, weil die Bauteile für den Spannungsanstieg immer eine gewisse Zeit benötigen.

In der Rubrik "Schaltungen" befindet sich ein LED-Wechselblinker. Genaugenommen wird auch dort solch eine Impuls-/Pausenfolge erzeugt.

NE555Hier im Digitalteil möchte ich aber auf ein interessantes IC zu sprechen kommen und zwar dem NE555, dem sogenannten Timer-IC. Es ist sehr universell einsetzbar und findet meistens Anwendung, wenn es um irgendwelche Zeitabläufe geht.
Das Timer-IC kann an einer Spannung von 4.5 bis 16 Volt betrieben werden, ist sehr temperaturstabil (0.005%/Grad Celsius) und einsetzbar von Mikrosekunden bis Stunden.


Sehen wir uns nun eine Schaltung an, bei der eine Periodendauer von knapp einer Sekunde erzeugt wird oder anders ausgedrückt: die LED blinkt im Sekundenrythmus.
ein-/ausschalten  
Ist der Schalter "S" geschlossen (an Pin 4 liegt Massepotential), so ist die Impulsgenerierung unterbrochen. Öffnet man den Schalter, so wird der Reseteingang freigegeben und die Schaltung arbeitet.
Diese Schaltung ist wieder interaktiv, ihr könnt also mit der linken Maustaste den Schalter umschalten.

R1, R2 und C bestimmen hierbei die Periodendauer und die errechnet sich wie folgt:
Diese Formel berechnet die Impulsdauer (R in Ohm, C in Farad).
Diese Formel berechnet die Pausendauer (R in Ohm, C in Farad).
Beides zusammen ergibt die Periodendauer, die sich aber auch gleich berechnen läßt:
Diese Formel berechnet die Periodendauer (R in Ohm, C in Farad).
und der Kehrwert der Periodendauer ergibt dann die Frequenz, aber das habt ihr ja bereits gewußt.

Ein Nachteil dieser Schaltung ist das ungleiche Impuls-/Pausenverhätnis, wie ihr an dem obigen Beispiel sehen könnt. Die Impulsdauer ist in dem Beispiel doppelt so lang wie die Pausendauer. Um das zu verringern muß man entweder R1 so klein wie möglich machen (100 Ohm sollte man aber nicht unterschreiten, weil sonst der Stromfluß zu groß wird) oder man fügt eine zusätzliche Diode zwischen Pin 7 und C ein (im Schaltplan gestrichelt eingezeichnet). C wird dann über R1 und die Diode geladen und über R2 entladen. Für die Berechnung der Impulsdauer ist dann nur noch R1 entscheidend.

R2 sollte auch nicht kleiner als 100 Ohm sein, um den Entladetransistor im Inneren des ICs nicht zu überlasten. Beide Widerstände sollten aber auch nicht größer als 10 MOhm sein. Der Wert von C ist hingegen nahezu beliebig. Damit bleibt genügend Spielraum für Experimente.

Auch wenn die Ergebnisse der Formeln etwas anderes vermuten lassen, solltet ihr im Bezug auf die Genauigkeit keine so großen Ansprüche stellen, denn die hängt im wesentlichen von R1, R2 und C ab und selbst wenn man für die Widerstände 1%-Typen verwendet, so bleibt immer noch C übrig und bei Elkos sieht es mit der Genauigkeit bei weitem nicht so gut aus. Mit 10 bis 20% solltet ihr da schon rechnen, vor allem, wenn es sich um solch relativ große Werte handelt.

Im schlimmsten Fall addieren sich die Toleranzen auch noch zu der einen oder anderen Seite. Wenn es aber nicht so sehr darauf ankommt (z.B. beim Einsatz als Alarmanlagen-Scharfschaltung), so ist dieses eine nützliche kleine Schaltung, die zudem mit wenigen Bauteilen auskommt.

 

 

 




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