Ein NE555-Blinker lässt sich ohne großen Aufwand in nur wenigen Minuten auf dem Steckboard aufbauen.

Wie funktionieren Aufbau, Funktion und die Berechnung der Blinkfrequenz? Dazu erfahren Sie mehr in diesem Beitrag.

Und diese Schaltung eignet sich sehr gut dafür, die Funktion des NE555 in der Praxis kennenzulernen und um verschiedene Schaltungsvarianten aufzubauen. Genau darum soll es in diesem Beitrag gehen. Außer dem Aufbau der Schaltung geht es um die Berechnung der Blinkfrequenz und um erweiterte Varianten der Timer-555-Schaltung wie dem Wechselblinker.

Hilfreich ist sicherlich auch, wie Sie mit einem NE555-Calculator auf einfache Weise die passenden Bauteile für Ihre gewünschte Blinkrate berechnen. Mehr dazu finden Sie weiter unten in diesem Beitrag

Neben einer Leuchtdiode oder einer Glühlampe sind nur wenige gängige Bauteile zum Aufbauen der Blinkerschaltung notwendig. Die Blinkfrequenz kann durch das Verändern der Widerstandswerte sowie der Kapazität des Elkos in weiten Bereichen verändert werden.

Wie funktioniert diese NE555-Blinkerschaltung?

Die NE555-Blinkerschaltung in diesem Beitrag basiert auf dem Prinzip des Astabilen Multivibrators beziehungsweise der astabilen Kippstufe. Das bedeutet, dass der NE555 in einem kontinuierlichen Umschaltprozess zwischen zwei Zuständen arbeitet.

Das bedeutet: Der Ausgang an der Schaltung ständig zwischen High (1) und Low (0), wodurch die LED in regelmäßigen Intervallen ein- und ausgeschaltet wird.

Die Dauer der Ein- und Ausschaltphasen hängt von den Werten der Widerstände R1, R2 und der Kapazität des Kondensators C1 ab. Die Schaltung funktioniert folgendermaßen:

1. Der Kondensator C1 lädt sich über die Widerstände R1 und R2 auf. Sobald die Spannung einen bestimmten Wert erreicht, schaltet der NE555 um.
2. Nun entlädt sich der Kondensator durch R2, bis eine definierte Spannung unterschritten wird. Dann startet der Ladevorgang erneut.
3. Dieser Zyklus wiederholt sich ununterbrochen, wodurch die LED regelmäßig blinkt.

Die Bauteile für eine einfache NE555-Blinkerschaltung

Um einen einfachen NE555-Blinker aufzubauen, benötigen Sie nur wenige Bauteile:

• Das wichtigste Bauteil ist das NE555-Timer-IC.
• Außerdem benötigt wird eine LED (zum Beispiel rote LED mit 5 mm Durchmesser), für den Wechselblinker sind es zwei LEDs.
• Weiterhin wichtig sind die Widerstände mit folgenden Werten: R1 (1 kΩ – 100 kΩ), R2 (1 kΩ – 100 kΩ).
• Der Elektrolytkondensator C1 ist bestimmt zusammen mit R1 und R2 die Blinkfrequenz. Die Kapazitätswerte liegen zwischen etwa 1 µF und 1000 µF (je nach gewünschter Blinkfrequenz).
• Der Keramikkondensator C2 mit 100 nF dient zur Spannungsstabilisierung. Ein Folienkondensator mit gleicher Kapazität tut es auch.
• Die Spannungsquelle sollte 5V bis 12V Gleichspannung liefern.
• Steckbrett und Verbindungskabel werden außerdem benötigt (siehe Tipp).

➡ Tipp: Um die Schaltung flexibel zu testen, kann sie auf einem Steckbrett (Breadboard) aufgebaut werden. So lassen sich verschiedene Werte für Widerstände und Kondensatoren ausprobieren.

Die Schaltung aufbauen und die einzelnen Schritte

Hier sind die einzelnen Schritte für den Aufbau der NE555-Blinkschaltung:

1. Setzen Sie den NE555-Timer-IC auf das Steckbrett, sodass alle Anschlüsse gut erreichbar sind.
2. Verbinden Sie Pin 8 mit der Betriebsspannung (+V) und Pin 1 mit Masse (GND).
3. Schließen Sie die Widerstände und den Kondensator wie folgt an: Platzieren Sie den Widerstand R1 zwischen Pin 8 (+V) und Pin 7. Verbinden Sie den Widerstand R2 zwischen Pin 7 und Pin 6. Schließen Sie den Kondensator C1 zwischen Pin 6 und Masse (GND) an.
4. Verbinden Sie die LED mit einem Vorwiderstand. Schließen Sie die Anode der LED an Pin 3 (Ausgang) des NE555 an. Verbinden Sie die Kathode über einen Vorwiderstand, beispielsweise 470 Ω, mit Masse. Den Vorwiderstand können Sie auch direkt zwischen den Ausgang vom Timer 555 und die Leuchtdiode schalten.
5. Fügen Sie den Stützkondensator C2 zwischen Pin 5 und Masse (GND) ein, um Spannungsschwankungen zu minimieren.
6. Schließen Sie die Schaltung an die Stromversorgung an und testen Sie die Funktion. Beobachten Sie, ob die LED im gewünschten Takt blinkt.

Falls die LED dauerhaft leuchtet oder gar nicht blinkt, überprüfen Sie die Werte der Widerstände und des Kondensators.

Die Berechnung der Ein- und Ausschaltzeiten der LED

Die Blinkfrequenz der Schaltung lässt sich folgendermaßen berechnen:

0,7 x R (Ohm) x C (Farad)

Hinweis: der Faktor 0,7 ist aufgerundet, genau beträgt er 0,693.

In dem hier gezeigten Beispiel würde das folgendermaßen aussehen:

0,7 x 15000 x 0,00047 = 4,94 Sekunden pro Leuchtphase und ebenso lange für die Leuchtpause.

Verzichtet man auf die Diode in der Schaltung, lassen sich die Zeiten für die Leuchtdauern und die Leuchtpausen separat festlegen. Die Dauer der Leuchtphase der LED ist von beiden Widerständen (R1 und R2) sowie der Kapazität des Kondensators C1 abhängig. Sie berechnet sich nach folgender Formel:

0,7 x C x (R1 + R2)

Beispiel: 0,7 x 0,00047 x (15000 + 15000) = 9,87 Sekunden

Die Leuchtpause ist abhängig von der Kapazität von C1 sowie dem Widerstand R2 und berechnet sich so:

0,7 x C x R2

Beispiel: 0,7 x 0,00047 x 15000 = 4,94 Sekunden

Diese Berechnungen bestätigen, dass bei einer Schaltung ohne die Diode die Leuchtdauer doppelt so lange dauert wie die Leuchtpause, wenn zwei gleiche Widerstandswerte verwendet werden. Natürlich können Sie aber auch unterschiedliche Widerstände für R1 und R2 einsetzen. Probieren Sie doch einfach mal unterschiedliche Widerstände und (Elektrolyt-) Kondensatoren aus. Beachten Sie aber, dass der Widerstand R1 einen Widerstandswert von mindestens 100 Ohm haben sollte, damit das IC nicht überlastet wird.

Ein Testaufbau der Blinkerschaltung auf einer Steckplatine ermöglicht das Herumexperimentieren mit unterschiedlichen Widerstands- und Kapazitätswerten.

Die Diode und ihre Funktion in diesem NE555-Blinker

In der Standardbeschaltung sind allerdings die Zeiten des Aufleuchtens und der dazwischen liegenden Pausen verschieden. Die Leuchtpausen sind nur etwa halb so lang wie die Leuchtdauern der LED.

Eine zusätzliche Diode (im Schaltbild bereits eingezeichnet) sorgt dafür, dass beide Phasen die gleiche Dauer haben. Wie funktioniert das?

Die Diode bewirkt, dass während des Aufladens des Elektrolytkondensators der Widerstand R2 quasi überbrückt wird. Dadurch wird erreicht, dass das Aufladen und das Entladen des Elkos nun jeweils die gleiche Zeit dauert. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn die Widerstände R1 und R2 gleiche Widerstandswerte besitzen.

Noch ein Tipp: Der Stützkondensator C2 mit 100 Nanofarad (0,1 Mikrofarad) sollte möglichst nahe am IC angeschlossen werden. Er dient dazu, Fehlfunktionen der Schaltung durch kurzzeitige Spannungseinbrüche zu verhindern.

Ein Testaufbau der Blinkerschaltung auf einer Steckplatine ermöglicht das Herumexperimentieren mit unterschiedlichen Widerstands- und Kapazitätswerten.

Aus NE555-Blinker mach Wechselblinker

Mit geringem Aufwand kann die Schaltung auch zu einem Wechselblinker „aufgerüstet“ werden. Lediglich ein zusätzlicher Widerstand sowie eine weitere Leuchtdiode sind dafür notwendig.

Wie ist das möglich?

Der Ausgang des ICs NE555 schaltet nämlich zwischen Plus und Masse hin und her, um es mal einfach zu sagen. Während der Einschalt- bzw. Leuchtphase liegt dieser Anschluss (Pin 3 des NE555-ICs) auf Pluspotential. In der Leuchtpause bzw. Ausschaltphase wird er auf Masse geschaltet.

Schließt man nun eine weitere Leuchtdiode mit Vorwiderstand so an, wie im zweiten Schaltbild gezeigt, werden beide Schaltzustände des Ausgangs jeweils durch eine LED signalisiert.

➡ Tipp: Diese Schaltung eignet sich hervorragend für Blinklichter, Warnleuchten oder Signalgeber.

Anwendungsbereiche für die NE555-Blinkerschaltung

Die NE555-Blinkerschaltung findet in zahlreichen Bereichen Anwendung und lässt sich außer zum Lernen und Experimentieren für verschiedene elektronische Projekte nutzen.

Eine typische Verwendung ist der Einsatz als LED-Blinklicht, das beispielsweise als Anzeige- oder Warnsignal dient. Aber auch in elektronischen Steuerungen wird die Schaltung als Taktgeber eingesetzt, um regelmäßige Impulse zu erzeugen. Darüber hinaus eignet sie sich für zeitgesteuerte Schaltungen, etwa zur Verzögerung oder Impulssteuerung in Automatisierungsprozessen.

Die NE555-Schaltung ist zudem ideal für Lernelektronik und wird oft von Einsteigern und Bastlern genutzt, um grundlegende Prinzipien der Elektronik zu verstehen und mit verschiedenen Bauteilen zu experimentieren.

NE555-Calculator mit Simulation

Zum Schluss finden Sie hier noch einen NE555-Calculator, der das Ergebnis gleich visuell anzeigt. Geben Sie die Werte für R1, R2 und C1 ein und starten Sie die Berechnung. Die Animation Startet dann gleich.

NE555 Blinker Simulation

Weitere Infos zum NE555 Timer finden Sie hier.