Grundschaltung: NE555 als Komparator
Ein Komparator ist eine Schaltung, bei der der Ausgang zwei definierte Spannungswerte annehmen kann, wenn am Eingang eine Referenzspannung über- oder unterschritten wird. Die definierten Spannungswerte am Ausgang werden durch die Betriebsspannung +VCC und GND vorgegeben und repräsentieren die digitalen Zustände HIGH und LOW. Dabei muss man berücksichtigen, dass die Schaltung eine invertierende Wirkung hat. Das heißt, wenn die Spannung am Eingang hoch ist, dann führt der Ausgang den Zustand LOW (ungefähr GND bzw. 0 Volt). Und wenn die Spannung am Eingang niedrig ist, dann führt der Ausgang den Zustand HIGH (ungefähr +VCC).
Obwohl der NE555 nicht direkt als Komparator konzipiert wurde, lassen sich die internen Komparatoren doch in diesem Sinne einsetzen. Der NE555 hat zwei Komparatoren in der Eingangsschaltung. Einen für den Trigger-Eingang, und einer für den Threshold-Eingang. Die Komparatoren im NE555 lassen sich von außen so beschalten, dass der NE555 wie ein Komparator wirkt.
Bauteile
Liste
- IC1: Timer NE555
- R1: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
- R2: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
- R3: Metallfilm-Widerstand, 5,1 kOhm (Grün-Braun-Schwarz-Braun)
- R4: Metallfilm-Widerstand, 5,1 kOhm (Grün-Braun-Schwarz-Braun)
- C1: Elektrolyt-Kondensator, 10 µF
- S1: Taster
- LED1: Leuchtdiode, rot
- LED2: Leuchtdiode, grün
Zum Experimentieren:
- C1: Elektrolyt-Kondensator, 100 µF
Kennzeichnung und Anschlussbelegung
Funktionsweise der Schaltung
Wenn man in der Schaltung die Spannung am Kondensator C1 misst, dann kann man beobachten, ab welchem Spannungswert der Komparator umschaltet.
Als Eingang der Komparator-Schaltung verwenden wir den Trigger-Eingang des Timers. Er ist so beschaltet, dass er mit einem Kondensator verbunden ist, der per Taster über einen Widerstand aufgeladen werden kann. Auf diese Weise simulieren wir den Anstieg einer Spannung von 0 Volt aufwärts nach +VCC.
Der Threshold-Eingang ist mit einem Widerstand mit +VCC verbunden.
Im Grundzustand der Schaltung führt der Ausgang den Zustand HIGH bzw. fast +VCC. Das heißt, die grüne LED leuchtet. Wenn man den Taster S1 drückt und gedrückt hält, dann wird der Kondensator aufgeladen. Das kann man mit einem Messgerät beobachten. Ab einer bestimmten Spannung wird die Komparator-Schaltung am Ausgang ihren Zustand umschalten und die rote LED leuchtet. Das passiert bei einem Kondensator mit 10 µF sehr schnell. Das Aufladen kann man bei einem Kondensator mit 100 µF besser beobachten.
Lässt man dann den Taster los, wird sich der Kondensator entladen und etwa ab der selben Spannung den Ausgang erneut umschalten und die grüne LED leuchtet wieder.
Experimente mit dem NE555 als Komparator
Der NE555 als Komparator ist eher eine unglückliche Grundschaltung. In der Praxis ist sie eigentlich unbrauchbar. Wenn man einen Komparator braucht, dann verwendet man einen echten Komparator. Auch dann, wenn man einen Timer übrig hat.
Wenn man trotzdem ein wenig experimentieren will, dann empfiehlt es sich den NE555 als Schmitt-Trigger zu verwenden.
Weitere Grundschaltungen:
- Grundschaltung: NE555 als astabile Kippstufe
- Grundschaltung: NE555 als akustischer Signalgeber
- Grundschaltung: NE555 als bistabile Kippstufe
- Grundschaltung: NE555 als Negator
- Grundschaltung: NE555 als Schmitt-Trigger
- Grundschaltung: NE555 als monostabile Kippstufe
- Grundschaltung: NE555 als RS-Flip-Flop
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