Glimmende LED mit NE555

Hast Du inzwischen genug von blinkenden und blitzenden LEDs? So eine LED kann auch anders genutzt werden. Diese Schaltung mit einem NE555-Timer ermöglicht es, eine LED sanft auf- und abblenden zu lassen, wodurch ein glimmender Effekt entsteht. Diese Schaltung bietet eine ausgezeichnete Gelegenheit die Anwendung des NE555 mal von einer anderen Seite zu erleben: als LED-Fader-Schaltung. Als Grundschaltung wird hier der Timer 555 als astabiler Multivibrator verwendet. Diese Grundschaltung ist leicht modifiziert und enthält zusätzlich einen mit Strom gesteuerten Transistor.

• Grundschaltung: NE555 als astabile Kippstufe

Normalerweise würde man den Effekt des Auf- und Abblendens durch ein Rechtecksignal mit einem nachgeschalteten Kondensator zur Glättung realisieren. Allerdings würde dabei der Schaltungsaufwand steigen. Diese Schaltung kommt mit maximal wenigen Bauteilen aus, um den Auf- und Abblend-Effekt zu erzeugen. Die Schaltung enthält einen Transistor, an dessen Emitter-Anschluss eine Leuchtdiode mit Vorwiderstand gegen GND geschaltet ist. Wichtig, diese Schaltung funktioniert genau so und nicht anders. Jede Verbindungsänderung, macht sie kaputt. Nur der Widerstand R1 und Kondensator C1 können in ihren Werten geändert werden.

Mit zwei Experimenten wollen wir herausfinden, wie der Widerstand R1 und der Kondensator C1 die Funktionsweise dieser NE555-Schaltung beeinflussen.

Liste

• IC1: Timer NE555
• TRS1: NPN-Transistor, PN2222 oder BC457
• R1: Metallfilm-Widerstand, 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
• R2: Metallfilm-Widerstand, 5,1 kOhm (Grün-Braun-Schwarz-Braun)
• C1: Elektrolyt-Kondensator, 100 µF
• LED1: Leuchtdiode, grün

Zum Experimentieren:

• Mini-Voltmeter oder Messgerät
• C1: Elektrolyt-Kondensator, 10 µF
• R1: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• NE555 (IC)
• Widerstand
• Leuchtdiode (LED)
• Transistor
• Elektrolyt-Kondensator (Elko)
• Mini-Voltmeter
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Wenn du die Schaltung mit dem NE555 aufgebaut und in Betrieb genommen hast, sollte die Leuchtdiode rhythmisch heller und dunkler leuchten. Sie geht also nicht einfach an und aus, sondern glimmt oder blendet ein und aus.

Um zu verstehen, was in der Schaltung mit dem NE555 passiert, ist ein Mini-Voltmeter oder Messgerät empfehlenswert. Als Messpunkt eignet sich der Basis-Anschluss am Transistor. Dort kann man eine schwankende Spannung messen. Genau genommen misst man daran die Spannung am Kondensator C1, die wegen dem Lade- und Entladevorgang schwankt. Alternativ eignet sich auch der Emitter-Anschluss des Transistors als Messpunkt.

Wenn man möchte, dann kann man noch zwei Experimente mit jeweils einer Änderung durchführen.

1. Kondensator C1 mit 10 µF: Die Leuchtdiode flackert.
2. Widerstand R1 mit 100 kOhm: Die Leuchtdiode glimmt sehr langsam ein und aus.

Die Besonderheit dieser Schaltung ist, dass sie nicht nur wie eine astabile Kippstufe funktioniert (Rückkopplung von Ausgang auf den Eingang, Pin 3 über Widerstand R1 auf Pin 2 und 6), sondern auch noch der Transistor über den Lade- und Entladezustand des Kondensators C1 gesteuert wird, wodurch der Glimm-Effekt entsteht.

Noch ein paar Worte zur Transistor-Schaltung: Ein Anfänger schaltet die Leuchtdiode mit Vorwiderstand normalerweise von +VCC gegen den Kollektor. Der Fortgeschrittene weiß um den Effekt der Gegenkopplung, wenn Leuchtdiode und Vorwiderstand vom Emitter nach GND geschaltet sind. Durch diese sogenannte Gegenkopplung wirkt die Transistor mit einem geringeren Eingangswiderstand, wodurch die eigentliche Timer-Schaltung weniger belastet wird und erst dadurch funktionieren kann.

Zur elektronischen Steuerung der Helligkeit von LEDs, um Lichteffekte zu erzeugen, wäre es denkbar, einen NE555 zu verwenden. Bei einer einzelnen LED wäre das sicherlich praktikabel. Allerdings wäre das für mehrere LEDs viel zu aufwendig. Es gibt gute Gründe, warum man für die Steuerung einzelner LEDs in der Regel einen Mikrocontroller verwendet. Per Software lassen sich Steuerungen flexibel programmieren. Außerdem sind Funktionsänderungen per Software einfacher zu realisieren als Schaltungsänderungen in einem fertigen und verbauten Gerät.

• Raspberry Pi Pico: Lichtsteuerung für Lichteffekte mit LEDs programmieren