Einfache scrollende RGB-LED-Schaltung

Mit einigen 4017-ICs kann eine einfache RGB-LED-Anzeige (Rot, Grün, Blau) zum Bewegen oder Scrollen erstellt werden. Lassen Sie uns die Vorgehensweise im Detail lernen.

Grundlegendes zur RGB-LED

RGB-LEDs sind heutzutage aufgrund ihrer Drei-in-Eins-Farbfunktion und weil diese unabhängig voneinander mit drei verschiedenen Versorgungsquellen betrieben werden können, sehr beliebt geworden.

Ich habe bereits eine interessante besprochen RGB-Farbmischerschaltung , mit dem die Farbintensitäten der LEDs manuell eingestellt werden können, um durch allmähliche Übergänge einzigartige Farbkombinationen zu erzielen.

In der vorgeschlagenen RGB-Scrolling-LED-Schaltung enthalten wir dieselbe LED zur Implementierung des Effekts.

Das folgende Bild zeigt eine Standard-RGB-LED mit unabhängigen Pinbelegungen zur Steuerung der drei eingebetteten RGB-LEDs.

Wir benötigen 24 dieser LEDs, um den beabsichtigten Bildlaufeffekt zu erzielen. Sobald diese LEDs beschafft sind, können sie wie in der folgenden Abbildung gezeigt seriell zusammengebaut werden:

Wie zu sehen ist, werden alle Kathoden über einzelne 100-Ohm-Widerstände (verbunden mit der negativen Versorgung der Schaltung) gemeinsam und geerdet.

Die Anodenenden sind mit einigen relevanten Nummern gekennzeichnet, die entsprechend mit den jeweiligen Ausgangsbelegungen der IC 4017-Schaltung verbunden werden müssen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Wie die Schaltung funktioniert

Die Funktionsweise der Schaltung kann mit Hilfe der folgenden Punkte verstanden werden:

Wir können vier IC 4017, 10-stufiges Johnson-Dekadenzähler- / Teilergerät sehen, die auf besondere Weise kaskadiert sind, so dass der beabsichtigte Bildlaufeffekt aus dem Design erzielt wird.

Pin # 14, der der Takteingang der ICs ist, sind alle miteinander verbunden und in eine Taktquelle integriert, die leicht von jeder Standard-Astable-Schaltung wie einem IC 555-fähigen, Transistor-Astable-, einer 4060-Schaltung oder einfach einem NAND erreicht werden kann Gate-Oszillatorschaltung.

Die Geschwindigkeit der auf dem stabilen Schaltkreis eingestellten Frequenz bestimmt die Geschwindigkeit des Bildlaufeffekts der LEDs.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, zwingt C1 Pin 15 von IC1 sofort dazu, kurzzeitig hoch zu gehen. Dadurch wird Pin 3 von IC1 auf einen hohen Wert gebracht, während die verbleibenden Pinbelegungen von IC1 alle auf Null gesetzt sind.

Wenn Pin Nr. 3 von IC1 hoch geht, geht Pin Nr. 15 von IC2 ebenfalls hoch, wodurch Pin Nr. 3 von IC2 auf eine hohe Logik und alle anderen Pinbelegungen auf logisch Null gesetzt werden. Dies wiederum zwingt IC3 und IC4, um einen identischen Satz von Pinbelegungsausrichtungen zu durchlaufen.

Während des Einschaltens erreichen alle 4017-ICs den oben genannten Zustand und bleiben deaktiviert, um sicherzustellen, dass anfangs alle RGB-LEDs ausgeschaltet bleiben.

Sobald sich C1 jedoch vollständig auflädt, wird Pin Nr. 15 von IC1 von dem von C1 erzeugten Hoch entlastet, und jetzt kann er auf die Takte reagieren, und dabei bewegt sich die hohe Logiksequenz von Pin 3 zum nächsten Pin # 2 .... die erste RGB-Zeichenfolge leuchtet jetzt auf (die erste ROTE Zeichenfolge leuchtet auf).

Wenn Pin 3 von IC1 niedrig wird, wird auch IC2 jetzt aktiviert und bereitet sich auf ähnliche Weise darauf vor, auf den nachfolgenden Takt an Pin 14 zu reagieren.

In dem Moment, in dem sich die Logiksequenz von IC1 weiter von Pin2 zu Pin4 verschiebt, entspricht IC2 dem Hochschieben der Pinbelegung von Pin 3 zu Pin 4 .... Die nächste RGB-Zeichenfolge leuchtet jetzt auf (grüne Zeichenfolge leuchtet auf und ersetzt die vorherige rote LED-Zeichenfolge, wobei die rote zur nächsten RGB-Zeichenfolge verschoben wird).

Bei den nachfolgenden Takten an Pin # 14 der ICs folgen IC 3 und IC4, so dass sich die RGB-Zeichenfolge nun über die angegebenen 8 nachfolgenden LED-Streifen zu bewegen oder zu scrollen scheint.

Während die Sequenzierung über die 4 kaskadierten 4017-ICs fortschreitet, erreicht der letzte Logikimpuls zu einem bestimmten Zeitpunkt Pin Nr. 11 von IC4, sobald dies geschieht, 'stößt' die hohe Logik an diesem Pin sofort Pin Nr. 15 von IC1 und erzwingt ihn zurücksetzen und in die Ausgangsposition zurückkehren, und der Zyklus beginnt von vorne ....

Der obige RGB-Bildlaufeffekt ist möglicherweise nicht zu beeindruckend, da das Bewegungsmuster in der Weise R> G> B ...... wäre, dh eine Farbe erscheint hinter der anderen.

Um ein interessanteres Muster in der Art und Weise zu erzielen, wie R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B ..... und so weiter, müssen wir Folgendes implementieren Die Schaltung zeigt ein 4-Kanal-Design. Für eine größere Anzahl von Kanälen können Sie die IC 4017-ICs einfach auf die gleiche Weise hinzufügen, wie in den folgenden Abschnitten erläutert.

RGB Moving Alphabet Display Circuit

Diese nächste Schaltung dient zum Erzeugen eines Sequenzierungsmusters über einer Gruppe von roten, grünen, blauen oder RGB-LEDs, wodurch ein schöner Übergangseffekt von Rot zu Grün zu Blau und zurück zu Rot erzeugt wird.

Die Hauptsteuerschaltung für die vorgeschlagene RGB-LED-Alphabet-Chaser-Schaltung ist unten zu sehen und besteht aus 3 Johnsons-Dekadenzähler-4017-ICs und einem Taktgenerator-IC 555.

Wie der RGB-Effekt funktioniert

Lassen Sie uns zunächst versuchen, die Rolle dieser Phase zu verstehen und zu verstehen, wie sie den laufenden RGB-LED-Effekt ausführen soll.

Die astabile Taktgeneratorstufe 555 IC ist zum Erzeugen des Sequenzierungsimpulses für die 3 ICs enthalten, deren Pin 14 für die erforderliche Auslösung kombiniert und mit dem Ausgang des IC 555 verbunden ist.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, setzt der mit Pin 15 des IC1 4017 verbundene 0,1 uF-Kondensator diesen IC zurück, so dass die Sequenzierung von Pin 3 dieses IC aus beginnen kann, dh von Pin 3> 2> 4> 7> 10 ... und so weiter als Antwort auf jeden Takt an seinem Pin14.

Zu Beginn, wenn es durch die 0,1 uF-Kappe zurückgesetzt wird, werden mit Ausnahme von Pin3 alle Ausgangspins einschließlich Pin11 niedrig.

Wenn Pin11 auf Null steht, kann Pin15 von IC2 kein Erdungspotential erhalten und bleibt daher deaktiviert. Dies gilt auch für IC3. Daher bleiben IC2 und IC3 für den Moment deaktiviert, während IC1 mit der Sequenzierung beginnt.

Infolgedessen beginnen die IC1-Ausgänge mit der Sequenzierung und erzeugen eine Sequenzierung (Verschiebung) 'hoch' über ihre Ausgangspins von Pin3 zu Pin11, bis schließlich die Sequenzhoch Pin11 erreicht.

Sobald Pin11 in der Reihenfolge hoch wird, wird auch Pin13 von IC1 hoch, was IC1 sofort einfriert, und die hohe Logik an Pin11 wird gesperrt. Der IC bleibt nun in dieser Position und kann nichts tun.

Das Obige löst jedoch das zugehörige BC547 aus, das sofort IC2 aktiviert, das nun IC1 imitiert und nacheinander von seinem Pin3 zu Pin11 zu sequenzieren beginnt ... und ganz identisch, sobald der Pin11 von IC2 hoch geht, wird es ebenfalls gesperrt und ermöglicht IC3, den Vorgang zu wiederholen.

IC3 folgt auch den Spuren der früheren ICs und sobald das Sequenzierungslogikhoch seinen Pin11 erreicht, wird das Logikhoch an Pin15 von IC1 ... übertragen, wodurch IC1 sofort zurückgesetzt wird und das System wieder in seine ursprüngliche Form zurückversetzt wird, und IC1 noch nicht Der Sequenzierungsprozess beginnt erneut, und der Zyklus wiederholt sich ständig.

Schaltplan

Wir haben gelernt und verstanden, wie genau die obige RGB-Controller-Schaltung mit den festgelegten Sequenzierungsverfahren funktionieren soll. Nun wäre es interessant zu sehen, wie die Sequenzierungsausgänge der obigen Schaltung mit einer kompatiblen Treiberstufe zum Erzeugen des Scrollens oder Bewegens verwendet werden können RGB-LED über einem ausgewählten Satz von Alphabeten.

Alle Transistoren sind 2N2907
Alle SCRs sind BT169
SCR-Gate-Widerstände und PNP-Basiswiderstände sind alle 1K
LED-Vorwiderstände entsprechen dem LED-Strom.

Das obige Bild zeigt die RGB-Treiberstufe. Wir können 8 Anzahlen der verwendeten RGB-LEDs sehen (in den schattierten quadratischen Feldern). Dies liegt daran, dass die diskutierte 4017-Schaltung 8 aufeinanderfolgende Ausgänge erzeugt und daher die Treiberstufe auch 8 Anzahlen von diese LEDs.

Weitere Informationen zu RGB-LEDs finden Sie in den folgenden verwandten Beiträgen:

RGB-Farbmischerschaltung

RGB-Blinker, Steuerkreis

Die Rolle der SCRs

In dem Design sind SCRs zu sehen, die an den negativen Enden mit jeder der LEDs und auch PNP-Transistoren über den positiven Enden der LEDs enthalten sind.

Grundsätzlich sind die SCRs zum Einrasten der LED-Beleuchtung positioniert, während das PNP genau für das Gegenteil angeschlossen ist, das zum Aufbrechen des Latches dient.

Die Sequenzierung bzw. der typische Alphabet-Scrolling-Effekt wird durch Zuweisen der verschiedenen LEDs im folgenden Muster implementiert:

Wie es funktioniert

Alle roten LEDs der RGB-Module sind über die entsprechenden SCR-Gatter mit den IC1-Ausgängen, den grünen LEDs mit den IC2-Ausgängen und den blauen LEDs mit den IC3-Ausgängen verbunden. Wenn die SCRs ausgelöst werden, leuchten die entsprechenden LEDs in einer Verfolgungssequenz auf.

Wie im vorherigen Abschnitt erläutert, sind IC1, IC2 und IC3 so manipuliert, dass die ICs kaskadiert reagieren, wobei IC1 zuerst mit der Sequenzierung beginnt, gefolgt von IC2 und dann IC3. Der Zyklus wiederholt sich dann immer wieder.

Wenn IC1 mit der Sequenzierung beginnt, werden daher alle roten LEDs in den jeweiligen RGB-Modulen ausgelöst und verriegelt.

Wenn IC2 mit der Sequenzierung aktiviert ist, beginnt es, die grüne LED im Array über die betroffenen SCRs zu beleuchten und zwischenzuspeichern, unterbricht aber gleichzeitig auch die ROTE LED-Verriegelung über die zugehörigen PNP-Transistoren. Das gleiche wird von den IC3-Ausgängen ausgeführt, diesmal jedoch für die grünen LEDs in den RGB-Modulen.

Wenn die grüne LED-Sequenzierung abgelaufen ist, wird sie erneut durch den IC1 ersetzt, um die roten LEDs zu verarbeiten, und der gesamte Vorgang beginnt mit der Simulation eines schillernden RGB-LED-Bildlaufeffekts.

Scrollen der Anzeigesimulation

Die oben gezeigte animierte Simulation liefert eine exakte Nachbildung des Bildlaufs der LEDs, die vom vorgeschlagenen Design erwartet werden kann.

Die angezeigten laufenden weißen Flecken auf den SCR-Gattern zeigen die Auslösung und Ausführung der Verriegelungsfunktion durch die SCRs an, während die weißen Flecken auf der PNP-Basis das Aufbrechen der relevanten SCR-Verriegelungen anzeigen.

Einzelne LEDs werden in der Sequenz angezeigt, aber abhängig von der Versorgungsspannung können mehr Serien-LEDs in jeden der RGB-Kanäle eingefügt werden. Beispielsweise können bei einer 12-V-Versorgung 3 LEDs in jeden der Kanäle eingebaut werden, bei 24 V können diese auf 6 LEDs in jedem der Kanäle erhöht werden.

Beispiel Welcome Scrolling Simulation

So konfigurieren Sie den obigen Effekt zum Erstellen eines laufenden oder sich bewegenden RGB-LED-Alphabets

Das obige Beispiel zeigt eine klassische RGB-Simulation eines sich bewegenden grafischen Alphabets unter Verwendung der oben erläuterten Schaltung.

Jedes Alphabet ist mit den roten, grünen und blauen LEDs der 8 RGB-LED-Module verkabelt.

Die Serien-Parallelverbindungen können etwas komplex sein und erfordern möglicherweise etwas Erfahrung und Geschick. Die folgenden Artikel können zum Verständnis der Berechnungen für die Verdrahtung von LEDs in Reihe und parallel verwendet werden:

So verdrahten Sie LED-Leuchten

So berechnen und verbinden Sie LEDs in Reihe und parallel

Viele verschiedene innovative Muster können mit eigenen kreativen Vorstellungen und durch entsprechende Verdrahtung der RGB-LEDs über die Sequenz hinweg entworfen und implementiert werden.