Übungsgenerator

Hey Doc,

wir bauen uns jetzt mal etwas Praktisches, habe den ganzen trockenen Theoriekram der Hochschule so langsam satt: nichts Praktisches, so langsam geht mir das auf die Eier => muss mal Abwechslung haben (aber erst nach der Klausurphase setzen wir uns an die Schaltung)

Okay: im Zuge der Mnemotechnik zeigen sich schon im Erlernen des Morsealphabets Grundprinzipien. Ein Morsegenerator erleichtert das Lernen !

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Schaltplan:

• Morsegenerator: darc-coburg.de

• der IC1 555 (auchNE 555) ist wohl der bekannteste und beliebteste Timerbaustein für Hobbyelektroniker (habe damit auch mal einen kleinen Lottozahlengenerator i.d. Probezeit für Elektronikausbildung gebaut)

• nur wenig diskrete Bauteile zum Löten, Wrappen oder Stecken

Spannungsbelegung von ICs :

• 1 (GND) und 8 (VCC+)
• 1 (GND) und 16 (VCC+) (antiparallel)
• 1 (GND) und 14 (VCC+) (antiparallel)

Nummerierung der Anschlussbelegung von ICs:

• die Nase /Einstülpung /Delle / Kerbe liegt unten
• rechtes untere Bein = 1
• dann gegen den Uhrzeigersinn hochzählen

Meine Interpretation der Schaltung Übungsgenerator + NE 555

Masse / GND: Pin 1

• wird direkt mit Masse verbunden

Trigger: Pin 2

• wird mit Pin 6 kurzgeschlossen
• interne Verbindung der 2 Komparatoren (eingangseitig)
• Sowohl Triggerung als auch Schaltschwelle erfolgt über das veränderliche Spannungspotential des RC-Gliedes (R1 + R2 + C1)
  

Ausgang: Pin 3

• Ausgangszustand 0 wenn S1 offen
• Ausgangszustand 1 wenn S1 geschlossen
• Leuchtdiode (z.B.) leuchtet bei positivem Impuls => Vorwiderstand gegen Masse schalten
• Leuchtdiode leuchtet bei Impulspause => Vorwiderstand hängt an VCC+
• durch Poti P1 kann die Lautstärke von Lautsprecher LS geregelt werden

Reset: Pin 4

• LOW-aktiv !!! => Ansteuerung mit GND-Signal / 0Volt
• wird mit Pin 8 kurzgeschlossen
  
• es liegt also immer 0V an, wenn S1 nicht betätigt wird
• Spannungsversorgung des Timers: nur wenn S1 geschlossen => Strom sparen

Kontrollspannung: Pin 5

• ist ein Steuereingang
• da dieser Eingang über einen internen Widerstand an VCC+ hängt, muss er mit einem Kondensator an Masse angeschlossen werden => Stabilisierung !
  
• wird mit C2=10NF auf Masse gezogen,
  
• wenn S1 offen, dann liegt 0V an Pin 5
  

Schaltschwelle: Pin 6

• wird mit Pin 2 kurzgeschlossen (interne eingangseitige Verbindung der beiden Komparatoren)

Entladung: Pin 7

• ist ein Ausgang
  
• Entladung erfolgt über R2=15 kOhm
• Bevor der Ausgang des Flip-Flops herausgeführt wird, erzeugt ein invertierender Verstärker (Operationsverstärker) ein brauchbares Signal. Alternativ steht ein Open-Kollektor-Ausgang zur Verfügung.

Kurze Erläuterung (ohne Gewähr):

• Schalter S1 ist ein Schließer => bei Nichtbetätigung ist er offen
  
• solange er gedrückt wird, ist er geschlossen
  
• bei Nichtbetätigung geht er wieder in die Ausgangslage (offen) zurück

Schalter S1 offen:

• Pin 5: Kontrollspannung = 0V
  
• Pin 6/2: Schaltschwelle + Trigger = 0V
• Pin 7: Entladung = 0V
• Pin 3: Ausgang = 0V
  

Schalter S2 geschlossen:

• C1 lädt sich über R1+R2 auf => Triggerung erfolgt über C1 während Aufladevorgangs
  
• d.h.: wird am Trigger-Anschluss (2) eine Spannung angeschlossen, die kleiner ist als 1/3 der Betriebsspannung, dann geht der Ausgang des Komparators 2 auf "1". Das RS-Flip-Flop wird gesetzt. Der Ausgang des NE555 (3) geht auf "1".

• Wird am Schwelleneingang (6) eine Spannung angeschlossen, die größer ist, als 2/3 der Betriebsspannung, dann geht der Ausgang des Komparators 1 auf "1" (OP geht also in die Begrenzung). Das RS-Flip-Flop wird zurückgesetzt. Der Ausgang des NE555 geht auf "0".

Schalter wieder offen:

• zusätzlich: an Pin 4 liegt LOW => RS-Flip-Flop wird sofort auf Reset gesetzt => Ausgang = 0V
• zusätzliche Entladung von Pin 7 über R2

Fragen /Fazit:

• wozu brauche ich den externen Spannungsteiler an Pin 7 ?
• warum wird intern des NE 555 der Set-Eingang nur über einen Operationsverstärker gesetzt ?
  
• warum wird intern der NE 555 über eine "Oder-Schaltung" zurückgesetzt (Reset oder Komparator 1) => Redundanz ?

... wenn ich das Ganze richtig sehe, besteht der Trick in dem Kurzschluss von 2 und 6:

• 2 und 6 greift die Spannung vom Kondensator C1 ab
• dieser lädt sich auf wenn S1 geschlossen ist
  
• dieser entlädt sich wenn S2 offen ist
  

• am Komparator 2 liegt eine Referenzspannung von 1/3 VCC+ vor
• liegt die Spannung des Kondensators noch unter 1/3 VCC, dann geht der Komparator 2 in Begrenzung (=1), das Flip-Flop wird gesetzt (=1)
  

• am Komparator 1 liegt eine Kontrollspannung von 2/3 VCC+ vor
• steigt nun die Spannung des Kondensators auf über 2/3 VCC + dann geht Komparator 1 in Begrenzung (=1), das Flip-Flop wird zurückgesetzt (=0)

je nach Dimensionierung des RC-Gliedes heißt das dann:

• wenn ich kurz drücke, wird 1/3 VCC+ nicht überschritten => kurzer Ton ?

• wenn ich lange drücke, ertönt so lange ein Signal, bis der Wert von 2/3 VCC+ überschritten wird => langer Ton ?