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Taktgeber für Elektronik-Bastelprojekte

In der Welt der Elektronik geben Taktgeber elektrische Impulse in einer bestimmten Frequenz ab und sind damit im elektronischen Rechenwerk unerlässlich. Die meisten Steuerungs- und Schaltvorgänge im Rechenwerk sind taktgesteuert.

Es gibt viele Umsetzungformen, von der einfachen Blinkschaltung bis zum Schwingquarz-Oszillator, je nach erforderlichem Einsatzzweck.

Für meine vorgestellten Bastelprojekte verwende ich meinen Aufbau aus dem Beitrag „LED dimmen mit NE555 PWM“ als Taktgeber. Doch wie schon im letzten Beitrag angesprochen, möchte ich heute einen alternativen Taktgeber aus einem tollen Projekt von Ben Eater vorstellen.

Ben Eater ist in der Community bekannt für sein großartiges Project „Build an 8-bit computer from scratch“ und seine zugehörigen, sehr empfehlenswerten Tutorial-Videos auf Youtube hierzu. Er beschreibt den Aufbau eines 8-Bit-Computers auf dem Steckbrett unter Verwendung einfacher Logikbausteine mit Taktgeber, Register, Arithmetisch-logischer Einheit (ALU), RAM, Register, usw. Schaut es Euch mal an, es lohnt sich!

Ich stelle hier seinen Aufbau eines Taktgebers vor, welcher sich sehr gut für weitere Bastelprojekte eignet. Er verwendet hierbei ebenfalls den bekannten Baustein NE555 und nutzt diesen innerhalb seiner Schaltung auf drei verschiedene Arten.

Die Taktfrequenz kann stufenlos zwischen knapp einem Hertz bis auf ein paar hundert Hertz eingestellt werden. Es gibt auch die Möglichkeit zum Umschaltung in einen manuellen Modus, um jeden Taktzyklus per Tastendruck auszulösen.

Schaltplan „Clock module“ von Ben Eater https://eater.net/8bit/clock

Bitte vergesst bei den Bausteinen 74LS08, 74LS04 und 74LS32 nicht, VCC (Pin 14) und GND (Pin 7) anzuschliessen, dies ist auf dem Schaltplan nicht sofort ersichtlich.

Nachfolgend seht Ihr meinen Aufbau. Ich kann diese Schaltung nur empfehlen, gerade die feine Frequenzeinstellung und die Möglichkeit zum manuellen „Durchsteppen“ der Schaltung hat mir sehr gefallen.

LED dimmen mit NE555 PWM

Heute mal wieder ein Bastelthema, der letzte Blogeinrag ist nun doch eine ganze Weile her.

Mein letzter Blogeintrag handelte von dem Thema Dimmer für LED-Lichterkette bauen.

Realisiert habe ich dies seinerzeit per Pulsweitenmodulation (PWM) mittels einem Arduino. Heute möchte ich noch eine weitere Möglichkeit vorstellen, welche als rein elektronische Schaltung mit wenigen Elementen realisiert werden kann. Hierbei kommt der universelle Timerbaustein NE555 zum Einsatz. Die finale Schaltung lässt sich für vielerlei Zwecke einsetzen, nicht nur zum reinen Dimmen von LEDs.

Achtung: Anzumerken ist, das die PWM nach dieser Schaltung einen Bereich von ca. 5-10% bis etwa 90% abdeckt, d.h. die LEDs können nicht auf völlige Verdunklung gedimmt werden.

Anmerkungen zum Schaltplan

Ich habe eine CMOS-Version namens LMC555 verwendet, welche mit geringeren Spannungen ab 1,5 V arbeiten kann. Die Schaltung eignet sich für Spannungen bis zu 15 V, die Widerstände R1 (für die Status-LED, optional) und R4 (für den Transistor) müssen entsprechend angepasst werden.

Die Frequenz wird mit dem Kondensator C3 an Pin 6 bestimmt. Je höher die Kapazität, desto niedriger die Frequenz. Für den hörbaren Bereich ab etwa 220 pF aufwärts (tiefere Töne bei höherer Kapazität), für den sichtbaren Bereich (Dimmen, Blinker, Blitzer, etc.) ab 100 nF. Mit > 500 µF sind Intervalle bis zu mehreren Minuten einstellbar.

Als Transistor habe ich den aus meinem letzten Aufbau bekannten BC337/25TA Transistor mit 800 mA Kollektorstrom verwendet. Für höhere Lasten kann ein entsprechender MOSFET mit Kühlung verwendet werden.

Schaltplan PWM-Dimmer mittels LMC555/NE555

Versuchsaufbau

Den Grundaufbau habe ich zunächst auf einem Steckbrett vorgenommen:

Aufbau auf Lochrasterplatine

In Anschluss habe ich diese auf eine Lochrasterplatine übertragen. Hier habe ich ein paar Optimierungen vorgenommen und beispielsweise eine Sockelleiste eingelötet, um eine einfache Frequenzanpassung durch Wechseln des Kondensators zu ermöglichen. Zwecks leichterem Austausch empfehle ich, eine IC-Fassung einzulöten.

Ich wünsche viel Spaß beim Nachbau!