Mạch LED RGB cuộn đơn giản

Một màn hình LED di chuyển hoặc cuộn đơn giản RGB (Đỏ, Xanh lá cây, Xanh lam) có thể được tạo ra bằng cách sử dụng một vài IC 4017. Hãy cùng tìm hiểu thủ tục một cách chi tiết.

Hiểu về LED RGB

Đèn LED RGB ngày nay đã trở nên khá phổ biến do tính năng màu ba trong một của nó và vì chúng có thể được điều khiển độc lập bằng cách sử dụng ba nguồn cung cấp riêng biệt.

Tôi đã thảo luận về một điều thú vị Mạch trộn màu RGB , có thể được sử dụng để thiết lập các cường độ màu của đèn LED theo cách thủ công nhằm tạo ra các kết hợp màu độc đáo thông qua các chuyển đổi dần dần.

Trong mạch LED cuộn RGB được đề xuất, chúng tôi kết hợp cùng một đèn LED để triển khai hiệu ứng.

Hình ảnh sau đây cho thấy một đèn LED RGB tiêu chuẩn với các sơ đồ chân độc lập để điều khiển ba đèn LED RGB được nhúng.

Chúng tôi sẽ yêu cầu 24 đèn LED trong số này để tạo ra hiệu ứng cuộn dự kiến, sau khi mua được, chúng có thể được lắp ráp nối tiếp như thể hiện trong hình ảnh sau:

Có thể thấy, các cực âm đều được làm chung và nối đất thông qua các điện trở 100 ohm riêng lẻ (nối với nguồn cung cấp âm f của mạch).

Các đầu cực dương có thể được chỉ định bằng một số số liên quan cần được kết nối thích hợp với sơ đồ chân đầu ra tương ứng của mạch IC 4017 như thể hiện trong hình sau:

Cách hoạt động của mạch

Hoạt động của mạch có thể được hiểu với sự trợ giúp của các điểm sau:

Chúng ta có thể thấy bốn IC 4017, thiết bị đếm / chia 10 giai đoạn của Johnson, được xếp tầng theo cách đặc biệt để đạt được hiệu ứng cuộn dự kiến ​​từ thiết kế.

Chân số 14 là đầu vào xung nhịp của các IC đều được nối với nhau và tích hợp với nguồn xung nhịp, có thể dễ dàng đạt được từ bất kỳ mạch ổn định tiêu chuẩn nào như IC 555 atable, transistor astable, mạch 4060 hoặc đơn giản là NAND mạch dao động cổng.

Tốc độ của tần số được đặt trên mạch ổn định quyết định tốc độ của hiệu ứng cuộn của đèn LED.

Khi nguồn được BẬT, C1 ngay lập tức buộc chân số 15 của IC1 lên cao trong giây lát. Điều này kéo chân số 3 của IC1 lên mức cao trong khi các sơ đồ chân còn lại của IC1 đều được đặt ở mức logic 0.

Với chân số 3 của IC1 tăng cao làm cho chân số 15 của IC2 cũng tăng cao, điều này tương tự đặt chân số 3 của IC2 ở mức logic cao và tất cả các sơ đồ chân khác của nó ở mức logic 0 ...... điều này sẽ buộc IC3 và IC4 để đi qua một bộ định hướng sơ đồ chân giống hệt nhau.

Vì vậy, trong quá trình BẬT công tắc nguồn, tất cả các IC 4017 đạt được tình trạng trên và vẫn ở trạng thái vô hiệu hóa, đảm bảo rằng ban đầu tất cả các đèn LED RGB đều được TẮT.

Tuy nhiên, tại thời điểm C1 sạc đầy, chân số 15 của IC1 được giải phóng khỏi mức cao do C1 tạo ra, và bây giờ nó có thể phản hồi với đồng hồ và trong quá trình này, chuỗi logic cao từ chân số 3 của nó di chuyển sang chân tiếp theo # 2 .... chuỗi RGB đầu tiên hiện sáng lên (chuỗi RED đầu tiên sáng lên).

Với chân số 3 của IC1 trở nên thấp, IC2 cũng được kích hoạt và tương tự như vậy sẽ sẵn sàng đáp ứng với đồng hồ tiếp theo tại chân số 14 của nó.

Do đó, thời điểm chuỗi logic IC1 dịch chuyển xa hơn từ chân2 sang chân4, IC2 tương ứng bằng cách đẩy sơ đồ chân lên cao từ chân số 3 đến chân số 4 .... chuỗi RGB tiếp theo bây giờ sáng lên (chuỗi màu xanh lá cây sáng lên và thay thế chuỗi trước đó chuỗi LED màu đỏ, màu đỏ đang được chuyển sang chuỗi RGB tiếp theo).

Với các đồng hồ tiếp theo ở chân số 14 của các IC, theo sau là IC 3 và IC4, sao cho chuỗi RGB bây giờ dường như đang di chuyển hoặc cuộn qua 8 dải LED tiếp theo đã cho.

Khi trình tự tiếp tục trên 4 IC 4017 xếp tầng, tại một thời điểm nào đó xung logic cuối cùng đạt đến chân số 11 của IC4, ngay khi điều này xảy ra, mức logic cao tại chân này ngay lập tức 'chọc' chân số 15 của IC1 và buộc nó để đặt lại và trở về vị trí ban đầu, và chu kỳ bắt đầu lại ....

Hiệu ứng cuộn RGB ở trên có thể không quá ấn tượng, vì mẫu di chuyển sẽ theo cách R> G> B ......, đó là một màu xuất hiện phía sau màu kia.

Để đạt được một mẫu trông thú vị hơn theo cách R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B ..... và như vậy, chúng ta cần thực hiện những điều sau mạch, nó cho thấy thiết kế 4 kênh, để có nhiều kênh hơn, bạn có thể chỉ cần thêm các IC 4017 IC giống hệt nhau, theo kiểu như được giải thích trong các đoạn sau.

Mạch hiển thị bảng chữ cái di chuyển RGB

Mạch tiếp theo này được thiết kế để tạo ra một mô hình tuần tự trên một nhóm đèn LED Đỏ, Xanh lá cây, Xanh lam hoặc RGB tạo ra hiệu ứng chuyển đổi chuyển động hoặc chuyển động đẹp mắt từ đỏ, sang xanh lá cây, sang xanh lam và trở lại đỏ.

Có thể chứng kiến ​​mạch điều khiển chính cho mạch bảng chữ cái LED RGB được đề xuất dưới đây, bao gồm 3 IC bộ đếm thập kỷ Johnsons 4017 và một IC tạo xung nhịp 555.

Cách hoạt động của hiệu ứng RGB

Trước tiên, chúng ta hãy thử hiểu vai trò của giai đoạn này và cách nó thực hiện hiệu ứng LED RGB đang chạy.

Giai đoạn tạo xung nhịp ổn định của IC 555 được bao gồm để tạo xung tuần tự cho 3 IC, mà chân 14 của chúng có thể được kết hợp và kết hợp với đầu ra của IC 555 để kích hoạt yêu cầu.

Khi nguồn được BẬT, tụ điện 0,1uF được kết nối với chân 15 của IC1 4017 đặt lại IC này sao cho trình tự có thể bắt đầu từ chân 3 của IC này, tức là từ chân3> 2> 4> 7> 10 ... và như vậy để đáp ứng với mọi xung clock tại chân của nó14.

Tuy nhiên khi bắt đầu, khi nó được đặt lại bằng nắp 0,1uF, ngoại trừ chân3, tất cả các chân đầu ra của nó đều trở nên thấp bao gồm cả chân11 của nó.

Với chân 11 ở mức 0, chân 15 của IC2 không thể nhận được điện thế nối đất và do đó nó vẫn bị vô hiệu hóa, và điều tương tự cũng xảy ra với IC3 ... vì vậy IC2 và IC 3 vẫn bị vô hiệu hóa trong thời điểm này, trong khi IC1 bắt đầu tuần tự.

Kết quả là bây giờ các đầu ra IC1 bắt đầu giải trình tự tạo ra 'mức cao' sắp xếp theo trình tự (dịch chuyển) qua các chân đầu ra của nó từ chân3 đến chân11, cho đến khi cuối cùng mức cao trình tự đạt đến chân 11.

Ngay sau khi chân 11 trở nên cao theo thứ tự, chân 13 của IC1 cũng trở nên cao và ngay lập tức đóng băng IC1 và mức logic cao ở chân11 bị khóa .... lúc này IC vẫn ở vị trí này không thể làm gì được.

Tuy nhiên, ở trên kích hoạt BC547 được liên kết, ngay lập tức cho phép IC2 bắt chước IC1 và bắt đầu trình tự từ chân 3 của nó đến chân11, từng cái một .... và khá giống nhau ngay khi chân 11 của IC2 lên cao, nó cũng bị khóa và cho phép IC3 lặp lại quy trình.

IC3 cũng theo dấu chân của các IC trước đó và ngay khi mức cao logic trình tự đạt đến chân 11 của nó, mức cao logic được chuyển đến chân 15 của IC1 .... ngay lập tức đặt lại IC1 khôi phục hệ thống trở lại dạng ban đầu và IC1 vẫn chưa lại bắt đầu quá trình giải trình tự và chu trình tiếp tục lặp lại chính nó.

Sơ đồ mạch

Chúng tôi đã tìm hiểu và hiểu chính xác cách thức hoạt động của mạch điều khiển RGB ở trên với các quy trình trình tự được quy định, bây giờ sẽ rất thú vị khi xem cách các đầu ra trình tự từ mạch trên có thể được sử dụng với giai đoạn trình điều khiển tương thích để tạo ra cuộn hoặc di chuyển Đèn LED RGB trên một bộ bảng chữ cái đã chọn.

Tất cả các bóng bán dẫn là 2N2907
Tất cả SCR là BT169
Điện trở cổng SCR và điện trở cơ bản PNP đều là 1K
Điện trở dòng LED sẽ tùy theo dòng LED.

Hình ảnh trên mô tả giai đoạn trình điều khiển RGB, chúng ta có thể thấy 8 số đèn LED RGB được sử dụng (trong các ô vuông được tô bóng), điều này là do Mạch 4017 đã thảo luận được thiết kế để tạo ra 8 đầu ra tuần tự và do đó, giai đoạn trình điều khiển quá chứa 8 số các đèn LED này.

Để hiểu thêm về đèn LED RGB bạn có thể tham khảo các bài viết liên quan sau:

Mạch trộn màu RGB

Đèn nháy RGB, mạch điều khiển

Vai trò của SCRs

Trong thiết kế, SCR có thể được nhìn thấy ở các đầu âm của mỗi đèn LED và cả bóng bán dẫn PNP trên các đầu dương của đèn LED.

Về cơ bản, các SCR được định vị để chốt đèn LED chiếu sáng trong khi PNP được kết nối chính xác cho điều ngược lại là để bẻ chốt.

Trình tự sắp xếp hay đúng hơn là hiệu ứng cuộn bảng chữ cái điển hình được thực hiện bằng cách gán các đèn LED khác nhau theo mẫu sau:

Làm thế nào nó hoạt động

Tất cả các đèn LED màu đỏ từ các mô-đun RGB có thể được kết nối với các đầu ra IC1, các đèn LED xanh lục với các đầu ra IC2 và các đèn LED xanh lam với các đầu ra IC3, thông qua các cổng SCR tương ứng. Khi các SCR được kích hoạt, các đèn LED liên quan sẽ được chiếu sáng theo một chuỗi theo đuổi.

Như đã giải thích trong phần trước, IC1, IC2 và IC3 được thiết bị theo cách mà các IC phản hồi theo kiểu phân tầng, trong đó IC1 bắt đầu trình tự trước, tiếp theo là IC2 và sau đó là IC3, chu kỳ sau đó tiếp tục lặp lại chính nó.

Do đó, khi IC1 bắt đầu giải trình tự, tất cả các đèn LED đỏ trong các mô-đun RGB tương ứng sẽ được kích hoạt và chốt.

Khi IC2 được kích hoạt với trình tự, nó bắt đầu chiếu sáng và chốt đèn LED màu xanh lá cây trong mảng thông qua các SCR có liên quan, nhưng đồng thời cũng phá vỡ chốt đèn LED ĐỎ thông qua các bóng bán dẫn PNP được liên kết. Điều tương tự cũng được thực hiện bởi các đầu ra IC3 nhưng lần này đối với các đèn LED màu xanh lá cây trong các mô-đun RGB,

Khi trình tự LED màu xanh lá cây trôi qua, nó lại được thay thế bằng IC1 để xử lý các đèn LED màu đỏ và toàn bộ quy trình bắt đầu mô phỏng hiệu ứng cuộn LED RGB chói lọi.

Mô phỏng màn hình cuộn

Mô phỏng hoạt hình được hiển thị ở trên cung cấp một bản sao chính xác của việc cuộn các đèn LED có thể được mong đợi từ thiết kế đề xuất.

Các đốm trắng đang chạy được chỉ định trên các cổng SCR cho biết sự kích hoạt và thực hiện chức năng chốt của các SCR, trong khi các đốm trắng cơ sở PNP cho biết sự phá vỡ các chốt SCR liên quan.

Các đèn LED đơn được hiển thị theo chuỗi, nhưng tùy thuộc vào điện áp cung cấp, nhiều đèn LED nối tiếp có thể được chèn vào trong mỗi kênh RGB. Ví dụ với nguồn cung cấp 12V, 3 đèn LED có thể được kết hợp trên mỗi kênh, với 24V, điều này có thể được tăng lên 6 đèn LED trên mỗi kênh.

Ví dụ về mô phỏng cuộn chào mừng

Cách định cấu hình hiệu ứng trên để tạo bảng chữ cái LED RGB đang chạy hoặc di chuyển

Ví dụ trên cho thấy mô phỏng bảng chữ cái đồ họa chuyển động RGB cổ điển bằng cách sử dụng mạch được giải thích ở trên.

Mỗi bảng chữ cái có thể được nhìn thấy có dây với các đèn LED màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam từ 8 mô-đun LED RGB.

Các kết nối song song nối tiếp có thể hơi phức tạp và có thể yêu cầu một số kinh nghiệm và kỹ năng, các bài viết sau có thể được nghiên cứu để hiểu các tính toán liên quan đến việc đấu dây LED theo chuỗi và song song:

Cách đấu dây đèn LED

Cách tính toán và kết nối đèn LED trong chuỗi và song song

Nhiều mẫu sáng tạo khác nhau có thể được thiết kế và thực hiện bằng cách sử dụng trí tưởng tượng sáng tạo của riêng chúng và bằng cách đấu dây các đèn LED RGB một cách thích hợp trên toàn bộ chuỗi.