Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Berechnung von NE555


von Peter S. (petershaw)


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Hallo Forum,

Ich habe einige Berechnungsprogramme für den 555 gefunden, sowie 
Erklärungen. Dennoch gehen alle Programme davon aus, das ich für eine 
astable Schaltung die beiden Wiederstände und die Kondensatorgröße kenne 
und brechnen dann die Frequenz und den Dutycycle.
Ich benötige aber auf eine gewünschte Frequenz hin und den ideal 
Dutycycle von 50% die zu verwendenden Bauteile.

Vielleicht könnt ihr mir helfen. Im speziellen möchte ich 8 Hertz mit 
50% erreichen. Wenn ihr mir sagen könnt, was ich dazu an Wiederständen 
und Kondensatoren verwende würde mich brennend interessieren, wie ihr 
auf die Werte gekommen seit, damit ich das in Zukunft selber rechnen 
kann.

Vielen lieben Dank,
Peter

von Johannes O. (jojo_2)


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wie genau solls denn sein?
wenn du exakte 8 Hz bei 50% brauchst (und dir das Tastverhältnis 
speziell wichtig ist), dann kannst du auch 16Hz erzeugen und mit einem 
T-Flipflop runterteilen.
Bin mir grad gar nicht sicher welche Tastverhältnisse bei einem NE555 
überhaupt möglich sind... Wie sieht denn deine Schaltung bisher aus? Da 
gibts verschiedene Arten den zu beschalten.

von MaWin (Gast)


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> Ich benötige aber auf eine gewünschte Frequenz hin und den ideal
> Dutycycle von 50% die zu verwendenden Bauteile

Auf Grund der blöden Formel EIN=(Ra+Rb)*C und AUS=Rb*C
KANN der Duty-Cycle nicht 50% betragen, denn Ra darf nicht 0 sein.

Mit einer anderen Schaltung und einem CMOS-555 wie
LMC555 oder CA555 geht es aber


OUTPUT--R--+-- THRESHOLD
           |
           +-- TRIGGER
           |
           C
           |
          GND

zumindest so lange man den Ausgang nicht zu sehr belastet.

Bei R=100k ist C=160uF für 8Hz (R*C=t, 2*t pro Hz)

von MaWin (Gast)


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Kommt mir jetzt merkwürdig vor, daß da eine 16 drinsteckt,
wohl eher 40uF, Kopfrechnen schwach.

von MaWin (Gast)


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Ich sollte mir das Kopfrechnen abgewöhnen, dritte Schätzung:
62.5nF. Och menno, rechne doch selber R*C*2 damit 1/8 rauskommt

von Peter S. (petershaw)


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Der Dutycycle ist nicht wirklich exakt wichtig. Wichtig ist die genaue 
Frequenz. was mir noch unklar ist ist der zweite R. Ich brauch doch 2 
oder?

von MaWin (Gast)


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> was mir noch unklar ist ist der zweite R. Ich brauch doch 2 oder?

Beim normalen NE555 ja, in meiner Schaltung für den CMOS-555
gibt's nur einen.

Der R nach + in der normalen Schaltung sollte nicht zu
niederohmig sein, sagen wir nicht 1k unterschreiten.
Damit dann der Dutycycle wenigstens 49% betragen kann,
muss der andere Widerstand mindestens 49k haben, sagen
wir 100k. Dann bleibt nur noch der Kondensator für
die Frequenz offen (nein, ich rechne nicht noch mal
falsch) aber da Kondensatorwerte eh um 20% schwanken
und auch die Schaltschwellen des NE555, muß man für eine
Genauigkeit die besser als 1.4 mal der errechneten bis
0.7 mal der errechneten liegt, eh den genauen Wert anpassen.
Das wiederum tut man möglichst mit dem zweiten Widerstand,
denn da kann man ein einstellbares Trimmpoti nehmen,
einstellbare Elkos wären nämlich nicht so handelsüblich.
Hat man das justiert, ist die Genauigkeit besser 1% egal
wie Temperatur oder Spannung schwankt.

von Peter S. (petershaw)


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Cool.
Vielen Dank.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Wenn die 8Hz recht genau sein sollen, kannst Du auch den 555 weg lassen 
und einen 4060 mit einem 32768Hz (Uhren-)Quarz benutzen.
Hat dann allerdings nichts mehr mit dem NE555 zu tun ...


Gruß

Jobst

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Da MaWin es mit dem Rechnen gerade nicht so hat ;-), ist hier noch die
richtige Formel für die Schaltung mit dem CMOS-555er:

Mit 270kΩ und 330nF erhältst du 8,1Hz. Mit 110kΩ und 820nF wird's
theoretisch noch genauer, nämlich 7,997Hz. Aber die Toleranzen der
Kondensatoren sind übelicherweise so groß, dass es die erste Lösung mit
den etwas gängigeren Werten  (E12 für den Widerstand und E6 für den
Kondensator) genauso tut. Für eine höhere Genauigkeit kannst du ja noch
ein Trimmpoti vorsehen.

von Peter S. (petershaw)


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Sehr fein. Ich habe das mal für meine Anwendung zusammengefasst:


BPM Berechnung für den NE555

Um den NE555 als Taktgeber für einen 16-Step-Sequenzer zu nutzen muss 
man ihn im Astable-Betrieb betreiben.
Prinzipiell wäre die CMOS Variante sauberer, da exakter. Der von mir 
gebaute Step-Sequenzer soll jedoch atmen, und muss nicht akkurat sein. 
Die Verwendung eines NE555 scheint mir genau richtig.
Der NE555 sollte im Idealfall 50% Duty-Cycle liefern. Das ist so nicht 
möglich, bietet jedoch ein Anhaltspunkt an dem man sich orientieren 
kann.

Die Normalposition soll 120 BPM liefern. Um den NE555 zu berechnen wir 
auf die entsprechende Hertz-Zahl gerechnet.

120 Beats Per Minute im 16 Step Sequenzer, sind:
  120 Vollschläge pro Minute = 120 * 4 (16‘tel) Hits pro Minute = 480 
Hits/m
  in Sekunden: 480 / 60 = 8 Hits pro Sekunde

Bei dem gewünschten Aufbau sind das also 8 Hz die der NE555 liefern 
muss.

Wenn der Kondensator C1 eine Dimension von 0.01 uF (also, 10nF, oder 
10000pF) besitzt und der Wiederstand R1 mit 1000 Ohm (1kO) betrieben 
wird,  dann muss der zweite Wiederstand (R2) eine Größe von 8500 Ohm 
(8.5 kO) besitzen.

Nach dem Rechenbeispiel wird die Frequenz 8 Hz betragen und der 
Dutycicle liegt bei 52,78%

Ich habe mal ein Bild von dem Testaufbau gesteckt und werde das, sofern 
ihr es für gut befindet die Woche testen.
Die Parts in der Grafik:

Label  Part Type
C1  Ceramic Capacitor  capacitance 10nF
C2  Ceramic Capacitor  capacitance 100nF
LED1  Red LED - 5mm  package 5 mm [THT]; color red
R1  8.5kΩ
R2  1kΩ
R3  470Ω
U1  555 Timer
VCC1  Battery block 9V


Wenn das soweit funktioniert würde ich gerne überlegen, wie ich den 
8.5kO dazu bringe, +8% und +8% zu erzeugen. Sprich ich habe einen 
Schieberegler, der in der Mitte steht und habe 50% nach oben und unten 
platz. Das kommt dann aber wenn ich den 555 erstmal dazu gebracht habe 
in der Ausgangsstellung so zu funktionieren.

Danke euch vielmals.
ps

von Norbert L. (norbert_l64) Benutzerseite


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So gehts auch:
R2 ist aus der Reihe E96, C1 ist 2 x 100nF parallel.
Mit den 100nF bist im enger tolerieten Kondensatorbereich

von Peter S. (petershaw)


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Hallo Norbert,

Danke, interessanter und für mich neuer Aufbau. Ich kenne nur den von 
meiner iPad app (Circuit Calc). Was benutzt du da für ein Tool?
Und gibt ein eine gute Referenzseite, die ihr mir empfehlen könnt in der 
die verschiedenen Schaltungen des 555 zusammenfassend erklärt werden?

vielen Dank,
Ps

von Norbert L. (norbert_l64) Benutzerseite


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Peter Shaw schrieb:
> Danke, interessanter und für mich neuer Aufbau.

Das ist aber DIE Grundschaltung für den Astabilen-MV des 555. Die müsste 
jedes Tool berechnen können.
Allerdings muss man sich auch bei meinem Tool durch das Prinzip "Versuch 
und Irrtum" dem gewünschten Ergebnis nähern.
Das Tool hab' ich mir in VisualBasic.net geschrieben und ist leider 
(noch?)nicht öffentlich verfügbar.


Peter Shaw schrieb:
> Und gibt ein eine gute Referenzseite, die ihr mir empfehlen könnt in der
> die verschiedenen Schaltungen des 555 zusammenfassend erklärt werden?

Vielleicht gibts hier in der Artikelsammlung etwas umfassendes, 
ansonsten liefert Google eine Menge Links zu Applikationen und 
Datenblätter.

von Thilo G. (thilo11)


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Man kann den Entladewiderstand auch mit einer Diode überbrücken, so dass 
der Laderstrom nur noch durch den Ladewiderstand + Diode fließt. 
Alledings hat man dann einen Spannungsabfall an der Diode, den man ggf. 
berücksichtigen muss.



Grüße Thilo

von Karl H. (kbuchegg)


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Peter Shaw schrieb:

> Und gibt ein eine gute Referenzseite, die ihr mir empfehlen könnt in der
> die verschiedenen Schaltungen des 555 zusammenfassend erklärt werden?

Bei elektronischen Schaltungen auf Einsteigerniveau ist das Elektronik 
Kompendium immer eine gute Wahl auf der man oft fündig wird.

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0206115.htm

von Peter S. (petershaw)


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Super. Ich bin jetzt voll aufgeschlaut. und meine Schaltung funktioniert 
genau so, wie ich es mir gewünscht habe.

danke!

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