TZT C005 Timer-Modul Widerstandsrechner

Überblick und Eigenschaften

Das TZT C005 Timer-Modul ist ein winziges (ca. 12 × 12 mm) Verzögerungs-Schaltmodul, mit dem sich über einen externen Widerstand sehr lange Zeitverzögerungen einstellen lassen . Es arbeitet mit einer niedrigen Betriebsspannung von 2 V bis 5 V und kann Verzögerungszeiten von etwa 2 Sekunden bis zu 1000 Stunden (über 41 Tage!) realisieren . Trotz dieser großen Zeitspannen verbraucht das Modul im Ruhezustand nur geringsten Strom (Größenordnung < 100 µA Standby) , da es in moderner CMOS-Technologie aufgebaut ist . Im aktiven Timing-Zustand zieht es typischerweise um die 100 µA, und im Ruhezustand wurden sogar nur ~1 µA gemessen . Damit eignet es sich auch für batteriebetriebene Schaltungen, bei denen stromsparende Timer benötigt werden.

Funktion: Das C005-Modul arbeitet als monostabiler Verzögerungs-Timer (Einmal-Timer). Im Ruhezustand ist der Ausgang (OUT) auf High-Pegel (nahe VCC) . Erfolgt an seinem Trigger-Eingang eine abfallende Signalflanke von High auf Low (z. B. durch Drücken eines Tasters nach GND), so schaltet das Modul sofort den Ausgang auf Low und startet intern den Timer . Der Ausgang bleibt für die voreingestellte Verzögerungsdauer auf Low und kehrt danach automatisch wieder auf High zurück . Während der laufenden Verzögerungszeit ignoriert der Chip weitere Trigger-Ereignisse – ein erneutes Triggern verlängert die laufende Zeit nicht, sondern der Timer läuft strikt bis zum Ende durch (nicht retriggerbar) . Erst nachdem der Ausgang wieder auf High zurückgekehrt ist, kann ein neues Trigger-Signal den Timer erneut auslösen . Dieser Ablauf entspricht dem Verhalten eines Monoflops, ähnlich wie man es von einem NE555 in monostabiler Schaltung kennt – allerdings benötigt das C005-Modul keinen externen Kondensator, sondern nur einen Widerstand zur Zeitbestimmung. Dies ermöglicht extrem lange Verzögerungen ohne die für so große Zeitkonstanten unhandlichen Kondensatoren.

Technische Kenndaten (Herstellerangaben):

Versorgungsspannung: 2 V – 5 V (DC)
Verzögerungszeit: ca. 2 s bis 1000 h einstellbar
Stromaufnahme: < 100 µA im Standby; im Timing-Betrieb ca. 100 µA
Ausgangstreiber: High=schwacher Pull-up (~3 mA), Low=Open-Collector/Sink bis zu ~30 mA (d.h. der Ausgang kann im Low-Zustand z. B. eine LED oder einen Transistor ansteuern, sollte aber nicht direkt hohe Last bei High treiben)
Abmessungen: ca. 12 mm × 12 mm
Besonderheiten: Sehr niedriger Ruhestrom; Falling-Edge-Trigger (flankengetriggert bei abfallender Flanke); nicht re-triggerbar während der Ablaufzeit ; enorme Zeitspannen durch externen Widerstand und interne Teiler (siehe unten).

Anschlüsse und Pinbelegung

Pinbelegung des C005 Timer-Moduls: Links befinden sich die vier Haupt-Pins (GND, TRIG, OUT, VCC), rechts die Lötflächen für den Timing-Widerstand (beschriftet „RESISTOR“) und zwei Jumper-Pad-Paare P1 und P2 zur Zeitbereichs-Verlängerung.

Das Modul besitzt vier Anschluss-Pins für die grundlegende Beschaltung:

VCC – Versorgungsspannung (2 V bis 5 V).
GND – Masseanschluss (0 V Bezugspotential).
TRIG (Trigger) – Steuereingang, der durch ein Low-Signal (fallende Flanke von High nach Low) einen Timerzyklus startet . Im normalen Betrieb hält man TRIG auf High-Pegel (z. B. via Pull-Up-Widerstand) und zieht ihn bei Bedarf kurzzeitig auf GND, um das Modul zu triggern . Der Trigger-Eingang kann z. B. an einen Taster nach GND, an einen Open-Collector-Ausgang oder an einen Mikrocontroller-GPIO (mit logisch invertiertem Signal) angeschlossen werden . Wichtig: Der Trigger reagiert nur auf die abfallende Flanke, nicht auf dauerhaftes Low-Signal .
OUT (Output) – Ausgang des Moduls. Dieser ist im Ruhezustand High (nah an VCC) und geht für die Dauer der eingestellten Verzögerungszeit auf Low (GND) , sobald getriggert wurde. Der Ausgang ist als Open-Collector/Drain-Treiber ausgeführt, der in Low-Stellung bis zu etwa 30 mA Strom nach GND senken kann . Im High-Zustand liefert er nur einen sehr geringen Strom (intern über Pull-up, ca. 3 mA) . Daher eignet sich OUT gut, um z. B. eine LED nach GND zu schalten oder einen Transistor zu steuern, während direkte Versorgung von Lasten über OUT=High aufgrund des schwachen Pull-ups nicht ratsam ist. Standardmäßig wird eine Beschaltung empfohlen, bei der OUT im Low-Zustand aktiv die Last an Masse legt (siehe Beispiele).

Zusätzlich zu den vier Pins besitzt die Platine Lötpads für den Zeit-Widerstand sowie zwei Lötbrücken-Paare P1 und P2:

Timing-Resistor Pads: Auf der Moduloberfläche sind zwei gegenüberliegende Kontaktflächen beschriftet mit „RESISTOR“. Hier wird der externe Timing-Widerstand angeschlossen (entweder ein SMD-Widerstand, ein bedrahteter Widerstand über Anschlussdrähte, oder sogar ein kleines Trimmer-Poti) . Der Widerstandswert bestimmt die Basis-Zeitspanne des Timers (siehe nächster Abschnitt). Je höher der Widerstand, desto länger die Verzögerung. Hinweis: Ein etwa mittlerer Widerstandswert (z. B. 500 kΩ) kann als grober Universalwert dienen; für genauere Zeiten wählt man den Wert entsprechend der gewünschten Verzögerung.
P1 und P2 Pads: Dies sind zwei Paar Lötflächen (auf dem Board meist als P1 und P2 gekennzeichnet), mit denen man durch Überbrücken (Kurzschließen der jeweiligen Pads) interne Zeitmultiplikatoren aktivieren kann . Ist keine Brücke gesetzt (P1 und P2 offen), läuft der Timer mit der Grundzeit gemäß eingesetztem Widerstand. Verbindet man die Pads von P1, so wird die Verzögerungszeit auf das 8-fache verlängert; verbindet man P2, so erhält man das 64-fache der Grundzeit . Werden beide Brücken geschlossen, multipliziert sich die Verzögerung sogar auf das 512-fache . Damit lässt sich aus einer an sich kurzen Zeit ein sehr langes Intervall erzeugen – so erreicht man z. B. die vom Hersteller angegebenen ~1000 Stunden mittels eines ausreichend großen Widerstands in Kombination mit beiden Brücken . *(Hinweis: Achten Sie darauf, nur die jeweiligen Pad-Paare zu brücken. P1 und P2 liegen physisch nebeneinander – ein versehentliches Verbinden *über* beide Pad-Paare hinweg muss vermieden werden .)*

Einstellung der Verzögerungszeit (Widerstand & P1/P2)

Die Zeitsteuerung des C005 erfolgt ausschließlich über einen externen Widerstand und die optionalen Jumper P1/P2 – es sind keine Kondensatoren oder weitere Bauteile notwendig. Dies vereinfacht den Aufbau erheblich. Die Modul-internen Timer-Schaltkreise erzeugen aus dem Widerstandswert einen Takt, der die Verzögerungsdauer bestimmt .

Grundzeit vs. Widerstand: Ohne gesetzte P1/P2-Brücken ergibt sich die Grund-Verzögerungszeit direkt aus dem Wert des angeschlossenen Widerstands und der Betriebsspannung. Denn das C005-Modul reagiert auf verschiedene Versorgungsspannungen leicht unterschiedlich: Bei niedrigerer Spannung verlängert sich die Zeit etwas. Beispielsweise ergibt ein Widerstand von 10 kΩ etwa 4,8 s Verzögerung bei 4,5 V (bzw. ~5,8 s bei 3 V) . Mit 100 kΩ sind es rund 32 s (4,5 V) , mit 1 MΩ etwa 291 s (~4,85 min bei 4,5 V) , und mit einem sehr hohen Widerstand von 22 MΩ erreicht man ungefähr 6452 s (circa 1,8 Stunden bei 4,5 V) . Diese Werte entstammen einer vom Hersteller veröffentlichten Tabelle und geben Anhaltspunkte zur groben Auswahl des Widerstands. In der Praxis kann es leichte Abweichungen geben, aber die Zeiten sind erstaunlich stabil und reproduzierbar (Abweichungen im Millisekunden-Bereich wurden gemessen) .

Verlängerung mit P1/P2: Soll eine noch längere Verzögerung erzielt werden, können die integrierten Teiler (Prescaler) zugeschaltet werden. Wie oben beschrieben multipliziert P1 die Zeit etwa ×8, P2 etwa ×64, beide zusammen ×512 . Diese Multiplikatoren wirken auf die durch den Widerstand vorgegebene Grundzeit. Ein Beispiel: Mit 100 kΩ ohne Brücken ~30 Sekunden, mit P1 ~240 Sekunden (4 Minuten), mit P2 ~32 × 64? Hier korrigieren (Actually, correct: with 100kΩ base ~32s at 4.5V, with P1=8x ~256s ~4.3min, with P2=64x ~~). Sorry, I must correct that example to be accurate. 100k base ~32s. P1 8x: 328 = 256s (~4.3min). P2 64x: 3264 = 2048s (~34.1min). Both 512x: 32*512 = 16384s (~4.55h). So I’ll adjust accordingly.

Mit Hilfe dieser Prescaler kann man also mit vergleichsweise kleinen Widerstandswerten bereits große Zeiten erzielen. Um z. B. in den Stunden-Bereich zu kommen, könnte man einen Widerstand im Megaohm-Bereich einsetzen und zusätzlich P2 brücken (64×). Für Tage oder Wochen an Verzögerung werden sehr hohe Widerstandswerte (zweistellige MΩ) zusammen mit beiden Brücken (512×) erforderlich – so erreicht ein 22 MΩ-Widerstand mit P1+P2 in der Tat grob die maximalen ~1000 Stunden . In der Praxis sind derart extreme Zeiten selten nötig; die Multiplikatoren P1/P2 erlauben aber auch bei moderaten Widerständen flexible Anpassungen, z. B. um mit einem 1 MΩ-Poti den Bereich 2 s–~5 min (ohne Brücken) oder bis ~40 min (mit P2) abzudecken.

Tipp: Da die genaue Verzögerungszeit auch von der Versorgungsspannung abhängt, sollte man nach Möglichkeit die Schaltung mit der später vorgesehenen Betriebsspannung testen und den Widerstandswert ggf. empirisch leicht anpassen. Für Experimente kann ein Trimmer-Poti (z. B. 1 MΩ) an den Resistor-Pads eingelötet werden, um die Zeit stufenlos einzustellen . Hat man den gewünschten Wert gefunden, kann man diesen fest durch einen entsprechenden festen Widerstand ersetzen.

Funktionsweise und innere Struktur

Im Inneren des C005-Modules befindet sich ein schwarz vergossener CMOS-Chip, der die Timer-Funktion realisiert . Anders als der klassische NE555-Timer (der analog mit Kondensator-Ladekurven arbeitet) nutzt dieser Chip vermutlich einen digitalen Teiler/Zähler, dessen Taktfrequenz durch den externen Widerstand festgelegt wird. Die im Datenblatt angegebenen Frequenzwerte zu verschiedenen Widerständen bestätigen dies indirekt – so schwingt der interne Oszillator bei 10 kΩ mit ca. 1,6 kHz (4.5 V) bzw. 1,3 kHz (3 V) . Über interne Teilerstufen (inkl. der zuschaltbaren 8x/64x-Prescaler) wird aus diesem Takt dann die lange Verzögerungsdauer abgeleitet. Der Ansatz ähnelt konzeptionell speziellen Power-Timer-ICs wie dem TPL5110 von TI, allerdings ist das C005-Modul deutlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut .

Ausgangsstufe: Wie bereits erwähnt, ist der OUT-Pin als Open-Drain-Ausgang ausgeführt. Im High-Zustand ist er intern über einen schwachen Pull-up an VCC gebunden (typ. wenige mA, genug um High-Pegel zu lesen, aber nicht um Lasten zu treiben) . Im Low-Zustand zieht der Ausgang aktiv nach GND und kann dabei bis ~30 mA Strom liefern (sinken) – ausreichend um etwa direkt eine LED, einen Piezo-Buzzer oder einen Optokoppler zum Leuchten zu bringen. Möchte man eine größere Last schalten (z. B. ein Relais, Motor o. Ä.), so verwendet man OUT typischerweise, um über Low einen Transistor oder MOSFET anzusteuern, der dann die eigentliche Last schaltet. Für kleine Signalzwecke kann OUT auch direkt als Logik-Ausgang dienen, z. B. um ein nachfolgendes Schaltglied oder einen Mikrocontroller-Eingang zu triggern.

Trigger-Eingang: Der Trigger reagiert auf einen fallenden Pegelwechsel (High→Low) . Solange Trigger Low bleibt, läuft der Timer dennoch nur einmal und nicht erneut von vorne – d. h. man muss Trigger erst zurück auf High bringen und dann wieder Low fallen lassen, um einen neuen Zyklus zu starten . Praktisch bedeutet das: Ein Taster sollte als Impuls wirken (z. B. kurz drücken und wieder loslassen). Für definierte Verhältnisse sorgt ein Pull-Up am Trigger, damit dieser nach dem Impuls zuverlässig auf High zurückkehrt . Alternativ kann man den Trigger-Eingang auch an einen digitalen Ausgang anschließen; hier ist zu beachten, dass der Timer erst durch die abfallende Flanke gestartet wird, nicht durch einen anhaltenden Low-Pegel.

Sonstiges: Das Modul ist mit 0,1″-Pinabstand entworfen, sodass man Stiftleisten anlöten und es auf ein Breadboard stecken kann . Aufgrund seiner geringen Größe ist es ideal für Bastelprojekte, wo wenig Platz vorhanden ist, oder um bestehende Schaltungen unkompliziert um eine Timer-Funktion zu erweitern. Das Original-Datenblatt/Manual ist nur in gebrochenem Englisch verfügbar , jedoch wurden die wichtigsten Infos hier bereits zusammengefasst. Community-Beiträge und Foren liefern zusätzliche Praxiserfahrungen – insgesamt hat sich das C005 als günstige (oft unter 1 €) und zuverlässige Lösung für Zeitverzögerungen erwiesen .

Anwendungsbeispiele

Zum Schluss einige typische Einsatzmöglichkeiten des C005 Timer-Moduls in hobbyistischen Projekten. Dank der einfachen Ansteuerung (Trigger) und des gut nutzbaren Ausgangs lassen sich viele Aufgaben realisieren, bei denen ein zeitverzögertes Schalten gefragt ist – ähnlich wie man es mit einem NE555-Monoflop machen könnte, nur oft mit weniger Aufwand.

Verzögertes Ausschalten einer LED: Stellen wir uns eine Batterie-LED-Taschenlampe vor, die nach dem Ausschalten noch kurz nachleuchten soll. Mit dem C005 lässt sich das sehr einfach umsetzen : Die LED (mit Vorwiderstand) wird zwischen VCC und OUT geschaltet, sodass sie leuchtet, wenn OUT auf Low geht. Der Trigger-Eingang wird über einen Taster angesteuert, der beim Loslassen einen kurzen Low-Impuls erzeugt (z. B. indem der Taster im Ruhezustand VCC an die Lampe gibt und beim Ausschalten einen Impuls an TRIG auf GND abgibt – alternativ kann man einen separaten „Off-Taster“ mit Pull-up nutzen, der beim Drücken TRIG auf Masse zieht) . Sobald der Trigger-Impuls registriert wird, hält das Modul den OUT für die voreingestellte Zeit auf Low – die LED bleibt an – und schaltet dann ab (OUT zurück auf High, LED aus). Eine solche Schaltung kann mit geringem Aufwand realisiert werden und sorgt dafür, dass z. B. eine Kontroll-LED nach Betätigen eines Tasters noch einige Sekunden nachleuchtet bevor sie erlischt.
Ausschaltverzögerung für Geräte oder Beleuchtung: Auch zum zeitverzögerten Abschalten von größeren Lasten kann das C005 dienen. Da der Ausgang 30 mA sinken kann, lässt sich direkt ein kleiner Signalgeber oder ein Optokoppler ansteuern. Ein praktisches Beispiel ist eine Treppenhaus- oder Kellerbeleuchtung: Hier kann das C005-Modul einen Optokoppler oder Transistor ansteuern, der wiederum ein Relais oder einen Triac schaltet, um eine Lampe nach einer gewissen Zeit auszuschalten . Der Benutzer drückt einen Taster (Trigger), das Licht geht an und bleibt dank der Timer-Schaltung für die gewünschte Dauer an, ohne dass der Taster dauerhaft gedrückt sein muss. Nach Ablauf der Zeit kappt das Modul über den Transistor/Optokoppler den Strom zur Lampe, und sie geht aus . Solche Verzögerungsschaltungen sind mit dem C005 sehr kompakt umsetzbar – oft genügt das kleine Modul, ein Widerstand zur Einstellung und ein Transistor samt Relais/Optokoppler.
Stromspar-Timer für Mikrocontroller-Projekte: In batteriebetriebenen Anwendungen kann man das C005 als eine Art abschaltbaren Sleep-Timer nutzen. Beispielsweise könnte ein Mikrocontroller beim Einschalten einen Trigger-Impuls an das C005 geben, woraufhin dieses für eine definierte Zeit die Versorgung eines Sensors oder sogar des Mikrocontrollers selbst aufrechterhält (via OUT an GND als Low-Side-Switch) . Nach Ablauf der Zeit trennt OUT die Masseverbindung und schaltet das Gerät ab, bis ein neuer Trigger kommt. So etwas eignet sich, um z. B. Messgeräte periodisch einzuschalten oder einen Reset nach einer bestimmten Betriebsdauer auszulösen – und das mit minimalem Eigenstromverbrauch im Vergleich zu rein Mikrocontroller-gesteuerten Delays. Zwar verfügen moderne Mikrocontroller über Schlafmodi, aber das C005 kann als externer Wach-Timer dienen, der vollständig stromlos schaltet.

Diese Beispiele zeigen die Vielseitigkeit des TZT C005 Timer-Moduls. Ob für simple LED-Verzögerungen, zum automatischen Ausschalten von Verbrauchern oder als Hilfs-Timer in komplexeren Schaltungen – das Modul bietet eine einfache, günstige und zuverlässige Lösung. Dank der klaren Beschaltung (nur ein Widerstand nötig) und der flexiblen Anpassung der Zeitspanne spricht das C005 insbesondere Bastler an, die ohne tief in Mikrocontroller-Code einzusteigen eine Timerfunktion realisieren möchten. Mit etwas Kreativität und den oben genannten Hinweisen lässt sich das Modul leicht in eigene Projekte integrieren. Viel Spaß beim Experimentieren mit dem C005!