555-Timer Schmitt-Trigger aufbauen: Praktische Schaltung & Theorie

555-Timer Schmitt-Trigger aufbauen: Praktische Schaltung & Theorie

Benötigte Bauteile

• 1 × 9-V-Batterie
• Batterieclip (Radio Shack #270‑325)
• Mini-Hakenclips, an Batterieclip gelötet (Radio Shack #270‑372)
• 1 × 10 kΩ, 15-Gang-Potentiometer (Radio Shack #271‑343)
• 1 × 555-Timer-IC (Radio Shack #276‑1723)
• 1 × rote LED (Radio Shack #276‑041 oder gleichwertig)
• 1 × grüne LED (Radio Shack #276‑022 oder gleichwertig)
• 2 × 1 kΩ Widerstände
• 1 × DVM oder VOM zur Spannungsmessung

Lernziele

• Verstehen, wie ein Schmitt-Trigger Hysterese erzeugt.
• Einen 555-Timer als Schmitt-Trigger konfigurieren.

Schaltplan

In dieser Konfiguration bilden der interne Spannungsteiler und die Komparatoren des 555 einen klassischen Schmitt-Trigger, der die LEDs über eine niederohmige Ausgangsstufe ansteuert.

Betriebsillustration

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schaltung auf Steckbrett aufbauen, dabei korrekte Pin-Verbindungen für den 555 beachten (Pin 1 = GND, Pin 8 = VCC, Pin 3 = OUT, Pins 4 & 5 gemäß Schaltplan verbunden).
2. Schaltung mit der 9-V-Batterie versorgen.
3. Potentiometer justieren, bis die LEDs den Zustand wechseln. Eingangsspannung am Threshold-Pin des 555 (Pin 6) messen und Wert notieren.
4. Spannung aufzeichnen und mit Versorgungsspannung vergleichen. Potentiometer dann in entgegengesetzter Richtung drehen, bis LEDs erneut umschalten, und diese Spannung notieren.
5. Prüfen, wie nah diese Werte an den theoretischen 1/3 V_CC und 2/3 V_CC Schwellenwerten liegen.
6. Zum weiteren Experimentieren 9-V-Batterie durch 6-V-Versorgung oder zwei 6-V-Batterien in Reihe ersetzen. Beobachten, wie sich die Schwellenwerte relativ zur Versorgung verschieben.

Praktische Anwendungen

• Signalaufbereitung in rauschenden Umgebungen: Die Hysterese eines Schmitt-Triggers bereinigt Oszillationen und eliminiert Prellen.
• Einfache RC-Oszillatoren: Viele Niederfrequenzgeneratoren nutzen einen 555 im Schmitt-Trigger-Modus.

Funktionsweise

Der interne Spannungsteiler des 555 setzt zwei Referenzpegel bei etwa einem Drittel und zwei Dritteln von V_CC. Die Komparatoren überwachen den Eingang; wenn der Eingang den oberen Referenzpegel übersteigt, schaltet der Flip-Flop um und treibt den Ausgang Low. Fällt der Eingang unter den unteren Referenzpegel, schaltet der Flip-Flop wieder um und treibt den Ausgang High. Diese Hysterese gewährleistet saubere, stabile Übergänge.

Die Ausgangsstufe des 555 kann bis zu 200 mA sourcen oder sinken, was ihn ideal für direktes LED-Ansteuern macht. Die Widerstände in den LED-Zweigen halten den Strom in sicheren Grenzen.

Obwohl die 1-kΩ-Widerstände nicht hochpräzise sind, reichen ihre abgestimmten Werte aus, da die interne 555-Schaltung die Schwellenwertbestimmung dominiert.