Um display LED simples de movimento ou rolagem RGB (vermelho, verde, azul) pode ser feito usando alguns 4017 ICs. Vamos aprender o procedimento em detalhes.
Compreendendo LED RGB
Os LEDs RGB tornaram-se bastante populares atualmente devido ao recurso de cor três em um e porque podem ser acionados independentemente usando três fontes de alimentação distintas.
Eu já discuti um interessante Circuito misturador de cores RGB , que pode ser usado para definir manualmente as intensidades de cor dos LEDs para produzir combinações de cores exclusivas por meio de transições graduais.
No circuito de LED de rolagem RGB proposto, incorporamos o mesmo LED para implementar o efeito.
A imagem a seguir mostra um LED RGB padrão com pinagem independente para controlar os três LEDs RGB incorporados.
Exigiremos 24 desses LEDs para produzir o efeito de rolagem pretendido, uma vez adquiridos, eles podem ser montados em série, conforme mostrado na imagem a seguir:
Como pode ser visto, os cátodos são todos tornados comuns e aterrados por meio de resistores individuais de 100 ohms (conectados à alimentação negativa do circuito).
As extremidades do ânodo podem ser vistas designadas com alguns números relevantes que precisam ser adequadamente conectados com as respectivas pinagens de saída do circuito IC 4017, conforme mostrado na figura a seguir:
Como funciona o circuito
O funcionamento do circuito pode ser entendido com a ajuda dos seguintes pontos:
Podemos ver quatro IC 4017, dispositivo contador / divisor de 10 estágios Johnson, que são colocados em cascata de uma forma especial, de modo que o efeito de rolagem pretendido é obtido a partir do design.
Pino # 14, que é a entrada do relógio dos ICs, estão todos conectados e integrados com uma fonte de relógio, que pode ser facilmente obtida a partir de qualquer circuito astável padrão, como um IC 555 atable, transistor astable, um circuito 4060 ou simplesmente um NAND circuito do oscilador da porta.
A velocidade da frequência definida no circuito astável decide a velocidade do efeito de rolagem dos LEDs.
Quando a energia é ligada, C1 força instantaneamente o pino # 15 do IC1 a ficar alto momentaneamente. Isso puxa o pino # 3 de IC1 para um alto, enquanto as pinagens restantes de IC1 são todas definidas para lógica zero.
Com o pino # 3 do IC1 indo para alto, faz com que o pino # 15 do IC2 também vá para o alto, o que da mesma forma coloca o pino # 3 do IC2 em uma lógica alta e todas as outras pinagens na lógica zero ... isso por sua vez força IC3 e IC4 para passar por um conjunto idêntico de orientação de pinagem.
Portanto, durante a ligação de energia, todos os 4017 ICs atingem a condição acima e permanecem desabilitados, certificando-se de que inicialmente todos os LEDs RGB sejam mantidos desligados.
No entanto, no momento em que C1 carrega totalmente, o pino # 15 de IC1 é liberado da alta criada por C1 e agora é capaz de responder aos relógios e, no processo, a sequência lógica de alta de seu pino # 3 se move para o próximo pino # 2 .... a primeira string RGB agora acende (a primeira string VERMELHA acende).
Com o pino nº 3 do IC1 ficando baixo, o IC2 também agora é habilitado e, de maneira semelhante, fica pronto para responder ao relógio subsequente em seu pino nº 14.
Portanto, no momento em que a sequência lógica IC1 muda ainda mais de seu pino 2 para o pino 4, IC2 corresponde empurrando a pinagem alta de seu pino 3 para o pino 4 .... a próxima sequência RGB agora acende (a sequência verde acende e substitui a anterior string de LED vermelho, o vermelho sendo movido para a próxima string RGB).
Com os relógios subsequentes no pino # 14 dos ICs, o mesmo é seguido pelo IC 3 e IC4, de modo que a sequência RGB agora parece estar se movendo ou rolando através das 8 faixas de LED subsequentes fornecidas.
Conforme o sequenciamento prossegue através dos 4 ICs em cascata 4017, em algum ponto do tempo o último pulso lógico atinge o pino # 11 do IC4, assim que isso acontece, a lógica alta neste pino instantaneamente 'cutuca' o pino # 15 do IC1 e o força para reiniciar e retornar à sua posição inicial, e o ciclo começa novamente ....
O efeito de rolagem RGB acima pode não ser muito impressionante, já que o padrão de movimento seria da maneira R> G> B ......, ou seja, uma cor aparecendo atrás da outra.
A fim de alcançar um padrão de aparência mais interessante da maneira R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B ..... e assim por diante, precisamos implementar o seguinte circuito, ele mostra um design de 4 canais, para mais número de canais, você pode simplesmente continuar adicionando os ICs IC 4017 da mesma maneira, conforme explicado nos parágrafos seguintes.
Circuito de exibição de alfabeto em movimento RGB
O próximo circuito é projetado para gerar um padrão de sequenciamento sobre um grupo de LEDs vermelho, verde, azul ou RGB, produzindo um belo efeito de transição de movimento ou mudança do vermelho para o verde, para o azul e de volta para o vermelho.
O circuito de controle principal para o circuito perseguidor de alfabeto de LED RGB proposto pode ser testemunhado abaixo, consistindo em 3 ICs contador de décadas de Johnsons 4017 e um gerador de relógio IC 555.
Como funciona o efeito RGB
Vamos primeiro tentar entender o papel deste estágio e como ele deve realizar o efeito RGB LED em execução.
O estágio gerador de relógio astável 555 IC é incluído para gerar o pulso de sequenciamento para os 3 ICs, cujo pino 14 pode ser visto combinado e unido à saída do IC 555 para o acionamento necessário.
Quando a energia é ligada, o capacitor de 0,1uF conectado com o pino 15 do IC1 4017 redefine este IC de modo que o sequenciamento seja capaz de começar no pino 3 deste IC, ou seja, no pino 3> 2> 4> 7> 10 ... e assim por diante em resposta a cada pulso de clock em seu pino 14.
No entanto, no início, quando é reinicializado pela tampa de 0,1uF, exceto o pino 3, todos os seus pinos de saída tornam-se baixos, incluindo seu pino 11.
Com o pino 11 em zero, o pino 15 do IC2 não consegue obter um potencial de terra e, portanto, fica desabilitado, e o mesmo acontece com o IC3 também ... então IC2 e IC 3 ficam desabilitados por enquanto, enquanto o IC1 inicia o sequenciamento.
Agora, como resultado, as saídas IC1 começam o sequenciamento produzindo um sequenciamento (deslocamento) 'alto' em seus pinos de saída do pino 3 em direção ao pino 11, até que finalmente a sequência alta atinge o pino 11.
Assim que o pino 11 fica alto na ordem, o pino 13 do IC1 também fica alto, o que congela instantaneamente o IC1, e a lógica alta no pino 11 fica travada ... o IC agora permanece nesta posição incapaz de fazer qualquer coisa.
No entanto, o acima aciona o BC547 associado, que ativa instantaneamente IC2 que agora imita IC1 e começa a sequenciar de seu pino 3 em direção ao pino 11, um por um .... e de forma idêntica assim que o pino 11 de IC2 fica alto, ele também fica travado e permite que o IC3 repita o procedimento.
IC3 também segue as pegadas dos ICs anteriores e assim que a lógica de sequenciamento alta atinge seu pino 11, a lógica alta é transferida para o pino 15 de IC1 .... que redefine instantaneamente IC1 restaurando o sistema de volta à sua forma original, e IC1 ainda novamente começa o processo de sequenciamento e o ciclo continua se repetindo.
Diagrama de circuito
Aprendemos e entendemos como exatamente o circuito controlador RGB acima deve funcionar com os procedimentos de sequenciamento estipulados, agora seria interessante ver como as saídas de sequenciamento do circuito acima podem ser usadas com um estágio de driver compatível para produzir a rolagem ou movimento LED RGB sobre um conjunto selecionado de alfabetos.
Todos os transistores são 2N2907
Todos os SCRs são BT169
Os resistores de porta SCR e os resistores de base PNP são todos 1K
Os resistores da série LED serão de acordo com a corrente do LED.
A imagem acima mostra o estágio de driver RGB, podemos ver 8 números de LEDs RGB utilizados (nas caixas quadradas sombreadas), isso ocorre porque o Circuito 4017 discutido é projetado para produzir 8 saídas sequenciais e, portanto, o estágio de driver também acomodou 8 números de esses LEDs.
Para saber mais sobre LEDs RGB, você pode consultar as seguintes postagens relacionadas:
Circuito misturador de cores RGB
Pisca-pisca RGB, circuito controlador
O papel dos SCRs
No projeto, os SCRs podem ser vistos incluídos nas extremidades negativas de cada um dos LEDs e também transistores PNP nas extremidades positivas dos LEDs.
Basicamente, os SCRs são posicionados para travar a iluminação do LED enquanto o PNP é conectado exatamente para o oposto que é para quebrar a trava.
O sequenciamento, ou melhor, o efeito típico de rolagem do alfabeto, é implementado atribuindo os vários LEDs no seguinte padrão:
Como funciona
Todos os LEDs vermelhos dos módulos RGB podem ser vistos conectados com as saídas IC1, os LEDs verdes com as saídas IC2 e os LEDs azuis com as saídas IC3, através das portas SCR correspondentes. Quando os SCRs são acionados, os LEDs relevantes acendem em uma sequência de perseguição.
Conforme explicado na seção anterior, o IC1, IC2 e o IC3 são manipulados de forma que os ICs respondam em cascata, em que IC1 começa o sequenciamento primeiro, seguido por IC2 e depois IC3, o ciclo então continua se repetindo.
Portanto, quando o IC1 começa a sequenciar, todos os LEDs vermelhos nos respectivos módulos RGB são acionados e travados.
Quando o IC2 é habilitado com o sequenciamento, ele começa a iluminar e travar o LED verde na matriz por meio dos SCRs em questão, mas simultaneamente também interrompe a trava do LED VERMELHO por meio dos transistores PNP associados. O mesmo é realizado pelas saídas IC3, mas desta vez para os LEDs verdes nos módulos RGB,
Quando o sequenciamento do LED verde termina, ele é mais uma vez substituído pelo IC1 para processar os LEDs vermelhos, e todo o procedimento começa a simular um efeito de rolagem do LED RGB deslumbrante.
Simulação de exibição de rolagem
A simulação animada mostrada acima fornece uma réplica exata da rolagem dos LEDs que pode ser esperada do projeto proposto.
Os pontos brancos em execução indicados nas portas SCR indicam o acionamento e a execução da função de travamento pelos SCRs, enquanto os pontos brancos de base PNP indicam a quebra das travas SCR relevantes.
LEDs únicos são mostrados na sequência, mas dependendo da tensão de alimentação, mais números de LEDs em série podem ser inseridos em cada um dos canais RGB. Por exemplo, com uma fonte de 12 V, 3 LEDs podem ser incorporados em cada um dos canais, com 24 V isso pode ser aumentado para 6 LEDs em cada um dos canais.
Exemplo de simulação de rolagem de boas-vindas
Como configurar o efeito acima para criar alfabetos LED RGB em execução ou em movimento
O exemplo acima mostra uma simulação clássica de alfabeto gráfico em movimento RGB usando o circuito explicado acima.
Cada alfabeto pode ser visto com os LEDs vermelho, verde e azul dos 8 módulos de LED RGB.
As conexões paralelas em série podem ser um pouco complexas e podem exigir alguma experiência e habilidade. Os seguintes artigos podem ser estudados para a compreensão dos cálculos envolvidos na fiação de LEDs em série e em paralelo:
Como calcular e conectar LEDs em série e em paralelo
Muitos padrões inovadores diferentes podem ser projetados e implementados usando a própria imaginação criativa e conectando os LEDs RGB de maneira apropriada na sequência.
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