Κύκλωμα LED απλής κύλισης RGB

Μια απλή οθόνη LED RGB (Κόκκινο, Πράσινο, Μπλε) κινείται ή μετακινείται με τη χρήση μερικών 4017 IC. Ας μάθουμε λεπτομερώς τη διαδικασία.

Κατανόηση των RGB LED

Οι LED RGB έχουν γίνει αρκετά δημοφιλείς αυτές τις μέρες λόγω της χρωματικής τους δυνατότητας τρία σε ένα και επειδή αυτά μπορούν να οδηγηθούν ανεξάρτητα χρησιμοποιώντας τρεις διαφορετικές πηγές τροφοδοσίας.

Έχω ήδη συζητήσει ένα ενδιαφέρον Κύκλωμα μίξης χρωμάτων RGB , που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ρυθμίσετε χειροκίνητα τις εντάσεις χρώματος των LED για την παραγωγή μοναδικών χρωματικών συνδυασμών μέσω σταδιακών μεταβάσεων.

Στο προτεινόμενο κύκλωμα LED κύλισης RGB ενσωματώνουμε το ίδιο LED για την εφαρμογή του εφέ.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα τυπικό RGB LED με ανεξάρτητα pinouts για τον έλεγχο των τριών ενσωματωμένων LED RGB.

Θα απαιτήσουμε 24 από αυτές τις λυχνίες LED για την παραγωγή προβλεπόμενου εφέ κύλισης, αφού προμηθευτούν αυτά μπορεί να συναρμολογηθούν σειριακά όπως φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα:

Όπως φαίνεται, όλες οι κάθοδοι γίνονται κοινές και γειωμένες μέσω μεμονωμένων αντιστάσεων 100 ohm (συνδέονται στην αρνητική τροφοδοσία του κυκλώματος).

Τα άκρα της ανόδου φαίνονται καθορισμένα με ορισμένους σχετικούς αριθμούς που πρέπει να συνδεθούν κατάλληλα με τα αντίστοιχα ακροδέκτες εξόδου του κυκλώματος IC 4017, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Πώς λειτουργεί το κύκλωμα

Η λειτουργία του κυκλώματος μπορεί να γίνει κατανοητή με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

Μπορούμε να δούμε τέσσερις συσκευές IC 4017, 10-δεκαετίας Johnson μετρητή / διαχωριστικό συσκευή που είναι διαδοχικά με έναν ειδικό τρόπο έτσι ώστε το επιδιωκόμενο αποτέλεσμα κύλισης επιτυγχάνεται από τη σχεδίαση.

Ο ακροδέκτης # 14 που είναι η είσοδος ρολογιού των IC συνδέεται όλα μαζί και ενσωματώνεται με μια πηγή ρολογιού, η οποία μπορεί εύκολα να επιτευχθεί από οποιοδήποτε τυπικό κύκλωμα astable, όπως ένα βρώσιμο IC555, ένα τρανζίστορ astable, ένα κύκλωμα 4060 ή απλά ένα NAND κύκλωμα ταλαντωτή πύλης.

Η ταχύτητα της συχνότητας που έχει ρυθμιστεί στο αστάθμητο κύκλωμα αποφασίζει την ταχύτητα του φαινομένου κύλισης των LED.

Όταν η τροφοδοσία είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΗ, το C1 αναγκάζει αμέσως τον ακροδέκτη # 15 του IC1 να ανέβει ψηλά. Αυτό τραβάει τον ακροδέκτη # 3 του IC1 στο υψηλό ενώ τα υπόλοιπα pinouts του IC1 είναι όλα μηδενικά.

Με τον ακροδέκτη # 3 του IC1 να πηγαίνει ψηλά, ο πείρος # 15 του IC2 πηγαίνει επίσης ψηλά, ο οποίος ομοίως βάζει τον ακροδέκτη # 3 του IC2 σε υψηλή λογική και όλα τα άλλα pinouts στο λογικό μηδέν ...... αυτό με τη σειρά του αναγκάζει το IC3 και IC4 για να περάσετε από ένα πανομοιότυπο σύνολο προσανατολισμού pinout.

Έτσι κατά τη διάρκεια του διακόπτη λειτουργίας ON όλα τα 4017 ICs επιτυγχάνουν την παραπάνω κατάσταση και παραμένουν απενεργοποιημένα διασφαλίζοντας ότι αρχικά όλα τα LED RGB διατηρούνται απενεργοποιημένα.

Ωστόσο, τη στιγμή που το C1 φορτίζει πλήρως, ο πείρος # 15 του IC1 απαλλάσσεται από το υψηλό που δημιουργήθηκε από το C1 και τώρα είναι σε θέση να ανταποκριθεί στα ρολόγια και στη διαδικασία η ακολουθία υψηλής λογικής από τον πείρο # 3 μετακινείται στον επόμενο πείρο # 2 .... ανάβει η πρώτη συμβολοσειρά RGB (ανάβει η πρώτη συμβολοσειρά RED).

Με το pin # 3 του IC1 να είναι χαμηλό, το IC2 πλέον ενεργοποιείται και ομοίως ετοιμάζεται να ανταποκριθεί στο επόμενο ρολόι στο pin # 14.

Επομένως, τη στιγμή που η ακολουθία λογικής IC1 μετατοπίζεται περαιτέρω από το pin2 στο pin4, το IC2 αντιστοιχεί πιέζοντας το pinout ψηλά από τον pin # 3 στο pin # 4 .... η επόμενη συμβολοσειρά RGB ανάβει τώρα (η πράσινη συμβολοσειρά ανάβει και αντικαθιστά την προηγούμενη κόκκινη συμβολοσειρά LED, το κόκκινο μετακινείται στην επόμενη συμβολοσειρά RGB).

Με τα επόμενα ρολόγια στον πείρο # 14 των IC ακολουθείται το ίδιο από τα IC 3 και IC4, έτσι ώστε η συμβολοσειρά RGB να φαίνεται τώρα να κινείται ή να μετακινείται στις 8 επόμενες λωρίδες LED.

Καθώς η αλληλουχία προχωρά στα 4 διαδοχικά 4017 ICs, κάποια στιγμή ο τελευταίος λογικός παλμός φτάνει στον ακροδέκτη # 11 του IC4, μόλις συμβεί αυτό, η υψηλή λογική σε αυτόν τον ακροδέκτη 'σπρώχνει' αμέσως τον ακροδέκτη # 15 του IC1 και τον αναγκάζει για επαναφορά και επιστροφή στην αρχική του θέση και ο κύκλος ξεκινά εκ νέου ....

Το παραπάνω εφέ κύλισης RGB ενδέχεται να μην είναι πολύ εντυπωσιακό, καθώς το κινούμενο μοτίβο θα ήταν με τον τρόπο R> G> B ......, δηλαδή ένα χρώμα εμφανίζεται πίσω από το άλλο.

Για να επιτύχουμε ένα πιο ενδιαφέρον μοτίβο εμφάνισης με τον τρόπο R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B ..... και ούτω καθεξής, πρέπει να εφαρμόσουμε τα ακόλουθα κύκλωμα, δείχνει μια σχεδίαση 4 καναλιών, για μεγαλύτερο αριθμό καναλιών, μπορείτε απλά να συνεχίσετε να προσθέτετε τα IC 4017 IC με τον ίδιο τρόπο, όπως εξηγείται στις ακόλουθες παραγράφους.

Κύκλωμα εμφάνισης κινούμενου αλφαβήτου RGB

Αυτό το επόμενο κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για να δημιουργήσει ένα μοτίβο αλληλουχίας σε μια ομάδα LED κόκκινου, πράσινου, μπλε ή RGB που παράγει ένα όμορφο εφέ μετακίνησης ή μετατόπισης από κόκκινο, πράσινο, μπλε και πίσω κόκκινο.

Το κύριο κύκλωμα ελέγχου για το προτεινόμενο κύκλωμα αλφάβητου LED RGB LED μπορεί να δει παρακάτω, αποτελούμενο από 3 Johnsons δεκαετία μετρητή 4017 ICs και ρολόι γεννήτρια IC 555.

Πώς λειτουργεί το εφέ RGB

Ας προσπαθήσουμε πρώτα να κατανοήσουμε τον ρόλο αυτού του σταδίου και πώς υποτίθεται ότι εκτελεί το εφέ LED RGB που τρέχει.

Το στάδιο της γεννήτριας ρολογιού 555 IC περιλαμβάνεται για τη δημιουργία του παλμού αλληλουχίας για τα 3 IC, του οποίου ο ακροδέκτης14 μπορεί να φανεί συνδυασμένος και συνδεδεμένος με την έξοδο του IC 555 για την απαιτούμενη ενεργοποίηση.

Όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη, ο πυκνωτής 0.1uF που είναι συνδεδεμένος με το pin15 του IC1 4017 επαναφέρει αυτό το IC έτσι ώστε η αλληλουχία να μπορεί να ξεκινήσει από το pin3 αυτού του IC, δηλαδή από το pin3> 2> 4> 7> 10 ... και ούτω καθεξής ως απάντηση σε κάθε παλμό ρολογιού στο pin14.

Ωστόσο, κατά την έναρξη, όταν επαναφέρεται από το καπάκι 0.1uF, εκτός από το pin3 όλες οι ακίδες εξόδου της γίνονται χαμηλές, συμπεριλαμβανομένου του pin11.

Με το pin11 στο μηδέν, το pin15 του IC2 δεν μπορεί να αποκτήσει δυνατότητα γείωσης και ως εκ τούτου παραμένει απενεργοποιημένο, και το ίδιο συμβαίνει και με το IC3 ... έτσι τα IC2 και IC 3 παραμένουν απενεργοποιημένα προς το παρόν, ενώ το IC1 ξεκινά την αλληλουχία.

Τώρα, ως αποτέλεσμα, οι εξόδους IC1 ξεκινούν την αλληλουχία παράγοντας μια αλληλουχία (μετατόπιση) «υψηλή» στις ακίδες εξόδου της από το pin3 προς το pin11, έως ότου η ακολουθία υψηλά φτάσει στο pin11

Μόλις το pin11 γίνει υψηλό στη σειρά, το pin13 του IC1 γίνεται επίσης υψηλό που παγώνει αμέσως το IC1 και η υψηλή λογική στο pin11 κλειδώνεται .... το IC παραμένει τώρα σε αυτήν τη θέση ανίκανο να κάνει τίποτα.

Ωστόσο, τα παραπάνω ενεργοποιούν το συσχετισμένο BC547, το οποίο επιτρέπει αμέσως το IC2 που μιμείται τώρα το IC1 και ξεκινά την αλληλουχία από το pin3 του προς το pin11, ένα προς ένα .... και αρκετά πανομοιότυπα μόλις το pin11 του IC2 πάει ψηλά, κλειδώνει επίσης και επιτρέπει στο IC3 να επαναλάβει τη διαδικασία.

Το IC3 ακολουθεί επίσης τα ίχνη των προηγούμενων IC και μόλις η λογική υψηλής αλληλουχίας φτάσει στο pin11 της, το λογικό high μεταφέρεται στον pin15 του IC1 .... που επαναφέρει αμέσως το IC1 αποκαθιστώντας το σύστημα στην αρχική του μορφή και το IC1 ακόμα ξεκινά και πάλι τη διαδικασία αλληλούχησης και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Διάγραμμα κυκλώματος

Μάθαμε και καταλάβαμε πώς ακριβώς το παραπάνω κύκλωμα ελεγκτή RGB υποτίθεται ότι λειτουργεί με τις προβλεπόμενες διαδικασίες ακολουθίας, τώρα θα ήταν ενδιαφέρον να δούμε πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι έξοδοι αλληλουχίας από το παραπάνω κύκλωμα με ένα συμβατό στάδιο προγράμματος οδήγησης για την παραγωγή της κύλισης ή της μετακίνησης RGB LED πάνω από ένα επιλεγμένο σύνολο αλφαβήτων.

Όλα τα τρανζίστορ είναι 2N2907
Όλα τα SCR είναι BT169
Οι αντιστάσεις πύλης SCR και οι αντιστάσεις βάσης PNP είναι όλες 1K
Οι αντιστάσεις σειράς LED θα είναι σύμφωνα με το ρεύμα LED.

Η παραπάνω εικόνα απεικονίζει το στάδιο του προγράμματος οδήγησης RGB, μπορούμε να δούμε 8 αριθμούς LED RGB που χρησιμοποιούνται (στα σκιασμένα τετράγωνα κουτιά), επειδή το κύκλωμα 4017 που συζητήθηκε έχει σχεδιαστεί για να παράγει 8 διαδοχικές εξόδους και επομένως το στάδιο του προγράμματος οδήγησης φιλοξενεί επίσης 8 αριθμούς αυτά τα LED.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα RGB LED μπορείτε να ανατρέξετε στις ακόλουθες σχετικές δημοσιεύσεις:

Κύκλωμα μίξης χρωμάτων RGB

RGB flasher, κύκλωμα ελεγκτή

Ο ρόλος των SCR

Στο σχεδιασμό, τα SCRs φαίνονται να περιλαμβάνονται στα αρνητικά άκρα με κάθε ένα από τα LED και επίσης τα τρανζίστορ PNP πάνω από τα θετικά άκρα των LED.

Βασικά τα SCR είναι τοποθετημένα για μανδάλωση του φωτισμού LED ενώ το PNP συνδέεται ακριβώς για το αντίθετο δηλαδή για το σπάσιμο του μάνδαλου.

Η αλληλούχιση ή μάλλον το τυπικό εφέ κύλισης αλφαβήτου υλοποιείται εκχωρώντας τα διάφορα LED στο ακόλουθο μοτίβο:

Πως δουλεύει

Όλα τα κόκκινα LED από τις μονάδες RGB είναι ορατά συνδεδεμένα με τις εξόδους IC1, τα πράσινα LED με τις εξόδους IC2 και τα μπλε LED με τις εξόδους IC3, μέσω των αντίστοιχων θυρών SCR. Όταν ενεργοποιούνται οι SCR, οι σχετικές λυχνίες LED φωτίζονται με ακολουθία κυνηγιού.

Όπως εξηγήθηκε στο προηγούμενο τμήμα, τα IC1, IC2 και IC3 προσαρμόζονται με τρόπο ώστε τα ICs να αποκρίνονται με έναν διαδοχικό τρόπο, όπου το IC1 αρχίζει να ακολουθεί την αλληλουχία πρώτα, ακολουθούμενο από το IC2 και στη συνέχεια το IC3, ο κύκλος συνεχίζει στη συνέχεια να επαναλαμβάνεται.

Επομένως, όταν το IC1 ξεκινά την αλληλουχία, ενεργοποιούνται και ασφαλίζονται όλα τα κόκκινα LED στις αντίστοιχες μονάδες RGB.

Όταν το IC2 είναι ενεργοποιημένο με τον προσδιορισμό αλληλουχίας, αρχίζει να φωτίζει και να ασφαλίζει το πράσινο LED στη συστοιχία μέσω των σχετικών SCR, αλλά ταυτόχρονα σπάζει επίσης το μάνταλο LED RED μέσω των σχετικών τρανζίστορ PNP. Το ίδιο γίνεται και με τις εξόδους IC3, αλλά αυτή τη φορά για τα πράσινα LED στις μονάδες RGB,

Όταν παρέλθει η ακολουθία των πράσινων LED αντικαθίσταται και πάλι από το IC1 για την επεξεργασία των κόκκινων LED και η όλη διαδικασία ξεκινά την προσομοίωση ενός εκθαμβωτικού εφέ κύλισης LED RGB.

Προσομοίωση οθόνης κύλισης

Η παραπάνω απεικονιζόμενη κινούμενη προσομοίωση παρέχει ένα ακριβές αντίγραφο της κύλισης των LED που μπορεί να αναμένεται από τον προτεινόμενο σχεδιασμό.

Οι υποδεικνυόμενες λευκές κηλίδες που τρέχουν στις πύλες SCR υποδεικνύουν την ενεργοποίηση και την εκτέλεση της λειτουργίας μανδάλωσης από τα SCR, ενώ οι λευκές κηλίδες βάσης PNP υποδηλώνουν το σπάσιμο των σχετικών μανδάλων SCR.

Τα μεμονωμένα LED εμφανίζονται στη σειρά, αλλά ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας θα μπορούσαν να εισαχθούν περισσότεροι αριθμοί LED σειράς σε κάθε ένα από τα κανάλια RGB. Για παράδειγμα με τροφοδοσία 12V 3 LED μπορεί να ενσωματωθούν σε κάθε κανάλι, με 24V αυτό μπορεί να αυξηθεί σε 6 LED σε καθένα από τα κανάλια.

Παράδειγμα προσομοίωσης κύλισης καλωσορίσματος

Πώς να ρυθμίσετε το παραπάνω εφέ για τη δημιουργία αλφαβήτων LED RGB που τρέχει ή κινείται

Το παραπάνω παράδειγμα δείχνει μια κλασική RGB κινούμενη προσομοίωση γραφικού αλφαβήτου χρησιμοποιώντας το παραπάνω εξηγημένο κύκλωμα.

Κάθε αλφάβητο μπορεί να φανεί ενσύρματο με τα κόκκινα, πράσινα και μπλε LED από τις μονάδες LED 8 RGB.

Οι παράλληλες συνδέσεις της σειράς μπορεί να είναι λίγο περίπλοκες και μπορεί να απαιτούν κάποια εμπειρία και δεξιότητα, τα ακόλουθα άρθρα μπορούν να μελετηθούν για την κατανόηση των υπολογισμών που απαιτούνται για τη σύνδεση καλωδίων LED σε σειρά και παράλληλα:

Πώς να συνδέσετε τα φώτα LED

Πώς να υπολογίσετε και να συνδέσετε LED σε σειρές και παράλληλα

Πολλά διαφορετικά καινοτόμα μοτίβα μπορούν να σχεδιαστούν και να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας δικές τους δημιουργικές φαντασίες και καλωδιώνοντας τα RGB LED σωστά σε όλη τη σειρά.