555 Timer meistern: Monostabile Kippstufe (One-Shot) umfassend erklärt
1. Was ist der 555 Timer?
Der NE555 (und Varianten wie LM555, TLC555) ist einer der meistgenutzten ICs in der DIY-Elektronik. Klein, günstig, vielseitig. Der Name stammt von den drei internen 5-kΩ-Widerständen, die ein Spannungsteiler-Netzwerk für die zwei Komparatoren bilden (2/3 VCC und 1/3 VCC). Er arbeitet als präzises Timing-Element: Monostabil (One-Shot), Astabil (Oszillator), Bistabil (Flip-Flop).
2. Blockschaltbild & Pin-Belegung (8 Pins, DIP-8/SO-8)
| Pin | Name | Funktion |
|---|---|---|
| 1 | GND | Masse (0 V) |
| 2 | TRIG (Trigger) | Low-aktiv: Fall unter 1/3 VCC setzt Flip-Flop → Out High |
| 3 | OUT (Output) | Push-Pull: treibt Last (Sink/Source bis 200 mA). Impulsbreite = Timing |
| 4 | RESET | Low-aktiv: Low setzt Flip-Flop zurück → Out Low. Nicht genutzt → auf VCC |
| 5 | CTRL (Control Voltage) | Überschreibt 2/3 VCC Schwelle → Pulsbreitenmodulation. Nicht genutzt → 10 nF auf GND (Entkopplung) |
| 6 | THRES (Threshold) | Steigt über 2/3 VCC → Flip-Flop zurückgesetzt → Out Low |
| 7 | DISCH (Discharge) | Kollektor interner NPN-Transistor → entlädt Timing-C auf GND bei Out Low |
| 8 | VCC | Versorgung: 4,5–15 V (Standard), CMOS-Versionen bis 18 V |
3. Monostabiler Betrieb (One-Shot / Monoflop)
Ruhezustand: Out Low, Entladetransistor (Pin 7) leitend → Timing-C entladen.
Auslösung: Negativer Impuls an Pin 2 (< 1/3 VCC) → Flip-Flop setzt → Out High, Entladetransistor sperrt → C lädt über R auf.
Ende: C-Spannung erreicht 2/3 VCC (Pin 6) → Komparator 2 schaltet → Flip-Flop zurückgesetzt → Out Low, Entladetransistor leitend → C entlädt schnell.
Der Ausgangsimpuls ist einmalig pro Trigger. Neuer Impuls erfordert neuen Trigger. Nur ein stabiler Zustand (Out Low) → "Monostabil".
4. Timing-Gleichung (Pulsdauer)
t = 1,1 · R · C
- t = Pulsdauer in Sekunden
- R = Timing-Widerstand in Ω (Pin 7 → VCC)
- C = Timing-Kondensator in F (Pin 6/7 → GND)
Größere R oder C → längerer Impuls. Kleinere → kürzerer. Typisch: 1 µs bis Stunden (mit großem C, Leckströme beachten).
Ausgangsverhalten (Sink vs. Source)
- LED zwischen Pin 3 & GND (Source): LED an bei Out High
- LED zwischen VCC & Pin 3 (Sink): LED an bei Out Low (Strom fließt in Pin 3)
- Beide gleichzeitig möglich → zwei LEDs wechselweise (eine an, eine aus)
Praxis-Tipps
- Pin 5 (CTRL) immer mit 10 nF auf GND entkoppeln (Störfestigkeit)
- Trigger-Impuls < Output-Impuls (sonst Retrigger-Probleme)
- Für lange Zeiten: CMOS-555 (TLC555, LMC555) nutzen – geringere Leckströme, höhere R-Werte möglich
- Entladewiderstand an Pin 7 begrenzt Entladestrom (intern ca. 10–50 Ω)
Abschlussgedanken
Der 555 im Monostabil-Modus liefert einen präzisen Einzelimpuls. Das Timing bestimmen R und C extern. Der Ausgang (Pin 3) kann Relais, LEDs, Treiberstufen oder Mikrocontroller-Interrupts ansteuern. Über einen Relais-Ausgang lassen sich sogar Netzspannungsgeräte (AC/DC) schalten.
Der 555 ist das "Herz" unzähliger Timer-Schaltungen. Verständnis seiner Pins und Modi öffnet die Tür zu eigenen Designs. Fragen? Kontaktieren Sie uns!
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