Un semplice display LED RGB (rosso, verde, blu) mobile o scorrevole può essere realizzato utilizzando alcuni circuiti integrati 4017. Impariamo la procedura in dettaglio.
Capire il LED RGB
I LED RGB sono diventati molto popolari in questi giorni grazie alla loro funzione di colore tre in uno e perché possono essere pilotati in modo indipendente utilizzando tre distinte fonti di alimentazione.
Ne ho già discusso uno interessante Circuito miscelatore colore RGB , che può essere utilizzato per impostare manualmente le intensità di colore dei LED per produrre combinazioni di colori uniche attraverso transizioni graduali.
Nel circuito LED a scorrimento RGB proposto incorporiamo lo stesso LED per implementare l'effetto.
L'immagine seguente mostra un LED RGB standard con piedinature indipendenti per il controllo dei tre LED RGB incorporati.
Avremo bisogno di 24 di questi LED per produrre l'effetto di scorrimento previsto, una volta acquistati questi possono essere assemblati in serie come mostrato nell'immagine seguente:
Come si può vedere, i catodi sono tutti in comune e messi a terra tramite singole resistenze da 100 ohm (collegate all'alimentazione negativa del circuito).
Le estremità dell'anodo possono essere viste contrassegnate con alcuni numeri rilevanti che devono essere opportunamente collegati con i rispettivi piedini di uscita del circuito IC 4017 come mostrato nella figura seguente:
Come funziona il circuito
Il funzionamento del circuito può essere compreso con l'aiuto dei seguenti punti:
Possiamo vedere quattro IC 4017, dispositivo contatore / divisore di decadi Johnson a 10 stadi che sono collegati a cascata in un modo speciale in modo che l'effetto di scorrimento desiderato sia ottenuto dal design.
Il pin # 14 che è l'ingresso di clock dei circuiti integrati sono tutti collegati insieme e integrati con una sorgente di clock, che può essere facilmente ottenuta da qualsiasi circuito astabile standard come un atabile IC 555, un transistor astabile, un circuito 4060 o semplicemente una NAND circuito oscillatore gate.
La velocità della frequenza impostata sul circuito astabile decide la velocità dell'effetto di scorrimento dei LED.
Quando l'alimentazione è attivata, C1 forza istantaneamente il pin 15 di IC1 ad alzarsi momentaneamente. Questo porta il pin # 3 di IC1 ad un livello alto mentre i restanti pinout di IC1 sono tutti impostati su logica zero.
Con il pin n. 3 di IC1 che diventa alto, anche il pin n. 15 di IC2 si alza in alto, il che allo stesso modo pone il pin n. 3 di IC2 a una logica alta e tutti gli altri piedinatura a zero logico ... e IC4 per passare attraverso un set identico di orientamento del pinout.
Quindi durante l'accensione tutti i circuiti integrati 4017 raggiungono la condizione di cui sopra e rimangono disabilitati assicurandosi che inizialmente tutti i LED RGB siano tenuti spenti.
Tuttavia, nel momento in cui C1 si carica completamente, il pin # 15 di IC1 viene sollevato dall'alto creato da C1, e ora è in grado di rispondere agli orologi, e nel processo la sequenza logica alta dal suo pin # 3 si sposta al pin # successivo 2 .... la prima stringa RGB ora si accende (la prima stringa ROSSA si accende).
Con il pin # 3 di IC1 che diventa basso, anche IC2 ora viene abilitato e in modo simile si prepara a rispondere al clock successivo al suo pin # 14.
Pertanto, nel momento in cui la sequenza logica IC1 si sposta ulteriormente dal pin2 al pin4, IC2 corrisponde spingendo il pinout in alto dal pin 3 al pin 4 .... la stringa RGB successiva ora si accende (la stringa verde si accende e sostituisce la precedente stringa LED rossa, il rosso viene spostato alla stringa RGB successiva).
Con gli orologi successivi al pin # 14 degli IC, lo stesso è seguito da IC 3 e IC4, in modo tale che la stringa RGB ora sembri muoversi o scorrere sulle 8 strisce LED successive.
Mentre la sequenza procede attraverso i 4 circuiti integrati 4017 in cascata, a un certo punto l'ultimo impulso logico raggiunge il pin n. 11 di IC4, non appena ciò accade, la logica alta su questo pin 'colpisce' istantaneamente il pin n. 15 di IC1 e lo forza per ripristinare e tornare alla posizione iniziale, e il ciclo ricomincia da capo ....
L'effetto di scorrimento RGB sopra potrebbe non essere troppo impressionante, poiché lo schema di spostamento sarebbe nel modo R> G> B ......, cioè un colore che appare dietro l'altro.
Per ottenere un modello dall'aspetto più interessante nel modo R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B ..... e così via, dobbiamo implementare quanto segue circuito, mostra un design a 4 canali, per un numero maggiore di canali, si può semplicemente continuare ad aggiungere gli IC 4017 nello stesso modo, come spiegato nei paragrafi seguenti.
Circuito di visualizzazione dell'alfabeto mobile RGB
Il prossimo circuito è progettato per generare un pattern di sequenziamento su un gruppo di LED rosso, verde, blu o RGB producendo un bellissimo effetto di transizione in movimento o spostamento dal rosso, al verde, al blu e di nuovo al rosso.
Di seguito è possibile vedere il circuito di controllo principale per il circuito di chaser alfabetico LED RGB proposto, composto da 3 IC 4017 del contatore di decadi Johnsons e un generatore di clock IC 555.
Come funziona l'effetto RGB
Proviamo prima a capire il ruolo di questo stadio e come dovrebbe eseguire l'effetto LED RGB in esecuzione.
Lo stadio generatore di clock astabile 555 IC è incluso per generare l'impulso di sequenziamento per i 3 IC, il cui pin14 può essere visto combinato e unito all'uscita dell'IC 555 per il trigger richiesto.
All'accensione, il condensatore 0.1uF collegato al pin15 dell'IC1 4017 resetta questo IC in modo tale che il sequencing possa iniziare dal pin3 di questo IC, cioè dal pin3> 2> 4> 7> 10 ... e così via in risposta a ogni impulso di clock al suo pin14.
Tuttavia all'inizio, quando viene ripristinato dal limite di 0.1uF, eccetto il pin3, tutti i suoi pin di uscita diventano bassi, compreso il suo pin11.
Con il pin11 a zero, il pin15 di IC2 non è in grado di ottenere un potenziale di massa e quindi rimane disabilitato, e lo stesso accade anche con IC3 ... quindi IC2 e IC 3 rimangono disabilitati per il momento, mentre IC1 inizia la sequenza.
Ora come risultato le uscite IC1 iniziano a sequenziare producendo una sequenza (spostamento) 'alto' attraverso i suoi pin di uscita dal pin3 verso il pin11, fino a quando la sequenza alta raggiunge il pin11.
Non appena il pin11 diventa alto nell'ordine, anche il pin13 di IC1 diventa alto, il che blocca istantaneamente IC1 e la logica alta sul pin11 si blocca ... l'IC ora rimane in questa posizione incapace di fare nulla.
Tuttavia, quanto sopra attiva il BC547 associato, che abilita istantaneamente IC2 che ora imita IC1 e inizia a sequenziare dal suo pin3 verso il pin11, uno per uno .... e in modo abbastanza identico non appena il pin11 di IC2 si alza, si blocca e abilita IC3 a ripetere la procedura.
IC3 segue anche le impronte dei circuiti integrati precedenti e non appena la logica di sequencing high raggiunge il suo pin11, la logica high viene trasferita al pin15 di IC1 .... che ripristina istantaneamente IC1 ripristinando il sistema alla sua forma originale, e IC1 ancora ricomincia il processo di sequenziamento e il ciclo continua a ripetersi.
Schema elettrico
Abbiamo imparato e capito come dovrebbe funzionare esattamente il circuito del controller RGB di cui sopra con le procedure di sequenziamento stabilite, ora sarebbe interessante vedere come le uscite di sequenziamento dal circuito sopra possono essere utilizzate con uno stadio driver compatibile per produrre lo scorrimento o lo spostamento LED RGB su un insieme selezionato di alfabeti.
Tutti i transistor sono 2N2907
Tutti gli SCR sono BT169
Le resistenze di gate SCR e le resistenze di base PNP sono tutte 1K
I resistori della serie LED saranno conformi alla corrente del LED.
L'immagine sopra mostra lo stadio del driver RGB, possiamo vedere 8 numeri di LED RGB utilizzati (nelle caselle quadrate ombreggiate), questo perché il discusso circuito 4017 è progettato per produrre 8 uscite sequenziali e quindi anche lo stadio del driver ospitava 8 numeri di questi LED.
Per saperne di più sui LED RGB puoi fare riferimento ai seguenti post correlati:
Circuito miscelatore colore RGB
Lampeggiatore RGB, circuito controller
Il ruolo degli SCR
Nel progetto si possono vedere SCR inclusi alle estremità negative di ciascuno dei LED e anche transistor PNP sulle estremità positive dei LED.
Fondamentalmente gli SCR sono posizionati per bloccare l'illuminazione a LED mentre il PNP è collegato esattamente per l'opposto che è per rompere il fermo.
La sequenza o meglio il tipico effetto di scorrimento alfabetico viene implementato assegnando i vari LED nel seguente schema:
Come funziona
Si possono vedere tutti i LED rossi dei moduli RGB collegati con le uscite IC1, i LED verdi con le uscite IC2 e i LED blu con le uscite IC3, tramite le corrispondenti porte SCR. Quando gli SCR vengono attivati, i relativi LED si illuminano in una sequenza di inseguimento.
Come spiegato nella sezione precedente, IC1, IC2 e IC3 sono truccati in modo che gli IC rispondano in modo a cascata, in cui IC1 inizia prima il sequenziamento, seguito da IC2 e quindi IC3, il ciclo continua a ripetersi.
Pertanto, quando IC1 inizia a sequenziare, tutti i LED rossi nei rispettivi moduli RGB vengono attivati e bloccati.
Quando IC2 è abilitato con la sequenza, inizia ad illuminare e ad agganciare il LED verde dell'array tramite gli SCR interessati, ma contemporaneamente interrompe anche il latch del LED ROSSO tramite i transistor PNP associati. Lo stesso viene fatto dalle uscite IC3 ma questa volta per i LED verdi nei moduli RGB,
Quando la sequenza LED verde scade, viene nuovamente sostituita dall'IC1 per l'elaborazione dei LED rossi e l'intera procedura inizia a simulare un abbagliante effetto di scorrimento LED RGB.
Simulazione di visualizzazione a scorrimento
La simulazione animata mostrata sopra fornisce una replica esatta dello scorrimento dei LED che ci si può aspettare dal progetto proposto.
I punti bianchi correnti indicati sulle porte SCR indicano l'attivazione e l'esecuzione della funzione di latch da parte degli SCR, mentre i punti bianchi sulla base PNP indicano la rottura dei relativi fermi SCR.
I singoli LED vengono visualizzati in sequenza, ma a seconda della tensione di alimentazione è possibile inserire più LED in serie all'interno di ciascuno dei canali RGB. Ad esempio con un'alimentazione a 12V 3 LED possono essere incorporati su ciascuno dei canali, con 24V questo può essere aumentato a 6 LED su ciascuno dei canali.
Esempio di simulazione di scorrimento di benvenuto
Come configurare l'effetto sopra per creare alfabeti LED RGB in movimento o in movimento
L'esempio sopra mostra una classica simulazione di alfabeto grafico in movimento RGB utilizzando il circuito spiegato sopra.
Ogni alfabeto può essere visto cablato con i LED rosso, verde e blu degli 8 moduli LED RGB.
Le connessioni in serie in parallelo possono essere un po 'complesse e potrebbero richiedere una certa esperienza e abilità, i seguenti articoli possono essere studiati per comprendere i calcoli necessari per il cablaggio dei LED in serie e in parallelo:
Come calcolare e collegare i LED in serie e in parallelo
Molti diversi modelli innovativi possono essere progettati e implementati utilizzando la propria immaginazione creativa e cablando i LED RGB in modo appropriato lungo la sequenza.
Precedente: Circuito PWM a onda sinusoidale (SPWM) con Opamp Avanti: Distribuzione dell'alimentazione del circuito del generatore di emergenza
