シンプルなスクロールRGBLED回路

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いくつかの4017ICを使用して、単純なRGB(赤、緑、青)の移動またはスクロールLEDディスプレイを作成できます。手順を詳しく学びましょう。

RGBLEDを理解する

RGB LEDは、そのスリーインワンカラー機能と、3つの異なる供給源を使用して独立して駆動できるため、最近非常に人気があります。



私はすでに興味深いものについて議論しました RGBカラーミキサー回路 、LEDの色強度を手動で設定して、段階的な遷移を通じて独自の色の組み合わせを生成するために使用できます。

提案されたRGBスクロールLED回路には、効果を実装するために同じLEDが組み込まれています。



次の画像は、3つの組み込みRGBLEDを制御するための独立したピン配置を備えた標準RGBLEDを示しています。

意図したスクロール効果を生み出すには、これらのLEDを24個必要とします。調達すると、次の画像に示すように、これらを直列に組み立てることができます。

見てわかるように、カソードはすべて共通にされ、個々の100オーム抵抗(回路の負電源に接続されている)を介して接地されています。

次の図に示すように、アノード端は、IC4017回路のそれぞれの出力ピン配列に適切に接続する必要があるいくつかの関連番号で指定されていることがわかります。

回路の機能

回路の機能は、次の点の助けを借りて理解することができます。

意図したスクロール効果が設計から達成されるように特別な方法でカスケードされた4つのIC4017、10ステージのジョンソンのディケードカウンター/ディバイダーデバイスを見ることができます。

ICのクロック入力であるピン#14はすべて一緒に接続され、クロックソースと統合されています。これは、IC 555 atable、トランジスタ非安定、4060回路、または単にNANDなどの標準の非安定回路から簡単に実現できます。ゲート発振回路。

非安定回路に設定された周波数の速度が、LEDのスクロール効果の速度を決定します。

電源をオンにすると、C1はIC1のピン#15を瞬時に強制的にハイにします。これにより、IC1のピン#3がハイになり、IC1の残りのピン配列はすべてゼロロジックに設定されます。

IC1のピン#3がハイになると、IC2のピン#15もハイになり、同様にIC2のピン#3がハイロジックになり、他のすべてのピン配置がロジック0になります......これによりIC3が強制されますおよびIC4は、同じピン配置方向のセットを通過します。

したがって、電源スイッチをオンにすると、すべての4017 ICが上記の状態になり、無効のままになり、最初はすべてのRGBLEDがオフになっていることを確認します。

ただし、C1が完全に充電されると、IC1のピン#15はC1によって作成されたハイから解放され、クロックに応答できるようになります。その過程で、ピン#3からのハイロジックシーケンスが次のピン#に移動します。 2 ....最初のRGB文字列が点灯します(最初のRED文字列が点灯します)。

IC1のピン#3がローになると、IC2も有効になり、同様にピン#14で後続のクロックに応答する準備が整います。

したがって、IC1ロジックシーケンスがピン2からピン4にさらにシフトすると、IC2はピン配置をピン#3からピン#4にハイにプッシュすることで対応します...次のRGB文字列が点灯します(緑色の文字列が点灯し、前の文字列を置き換えます)赤のLEDストリング、赤は次のRGBストリングに移動されます)。

ICのピン#14の後続のクロックでは、同じ後にIC 3とIC4が続き、RGBストリングが指定された8つの後続のLEDストリップを移動またはスクロールしているように見えます。

シーケンスが4つのカスケードされた4017IC間で進行すると、ある時点で最後のロジックパルスがIC4のピン#11に到達します。これが発生するとすぐに、このピンのハイロジックがIC1のピン#15を瞬時に「突く」、強制します。リセットして初期位置に戻ると、サイクルが新たに始まります。

上記のRGBスクロール効果は、移動パターンがR> G> B ......のようになり、1つの色が他の色の後ろに表示されるため、あまり印象的ではない場合があります。

R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B .....などの方法でより興味深い外観パターンを実現するには、次のように実装する必要があります。回路では、4チャネルの設計を示しています。チャネル数を増やす場合は、次の段落で説明するように、同じ方法でIC 4017ICを追加するだけで済みます。

RGB移動アルファベット表示回路

この次の回路は、赤、緑、青、またはRGB LEDのグループ上でシーケンスパターンを生成するように設計されており、赤から緑、青、そして赤に戻る美しい移動またはシフト遷移効果を生成します。

提案されたRGBLEDアルファベットチェイサー回路の主な制御回路は、3つのジョンソンディケードカウンター4017ICとクロックジェネレーターIC555で構成されています。

RGB効果のしくみ

まず、このステージの役割と、実行中のRGBLED効果を実行する方法を理解してみましょう。

555 IC非安定クロックジェネレータステージは、3つのICのシーケンスパルスを生成するために含まれています。そのピン14は、必要なトリガーのためにIC555の出力と組み合わされて結合されています。

電源をオンにすると、IC1 4017のピン15に接続された0.1uFコンデンサがこのICをリセットし、シーケンスがこのICのピン3から、つまりピン3> 2> 4> 7> 10から開始できるようにします。そのpin14でのすべてのクロックパルスに応答してなど。

ただし、開始時に0.1uFキャップでリセットすると、ピン3を除いて、ピン11を含むすべての出力ピンがローになります。

ピン11がゼロの場合、IC2のピン15は接地電位を取得できないため、無効のままになります。IC3でも同じことが起こります。したがって、IC1がシーケンスを開始する間、IC2とIC3は一時的に無効のままになります。

その結果、IC1出力はシーケンスを開始し、出力ピン間でピン3からピン11に向かってシーケンス(シフト)「ハイ」を生成し、最終的にシーケンスハイがピン11に到達します。

ピン11が順番にハイになるとすぐに、IC1のピン13もハイになり、IC1が瞬時にフリーズし、ピン11のハイロジックがロックされます。ICはこの位置に留まり、何もできなくなります。

ただし、上記は関連するBC547をトリガーし、IC2を即座に有効にします。IC2はIC1を模倣し、ピン3からピン11に向かって1つずつシーケンスを開始します。IC2のピン11がハイになるとすぐに、同様にロックされ、 IC3が手順を繰り返すことができるようにします。

IC3も以前のICのフットプリントに従い、シーケンスロジックハイがピン11に達するとすぐに、ロジックハイはIC1のピン15に転送されます。これにより、IC1が即座にリセットされ、システムが元の形式に戻ります。再びシーケンスプロセスを開始し、サイクルが繰り返され続けます。

回路図

IC4017を使用したシンプルなRGBスクロール表示回路

上記のRGBコントローラー回路が規定のシーケンス手順でどのように機能するかを学び、理解しました。次に、上記の回路からのシーケンス出力を、スクロールまたは移動を生成するための互換性のあるドライバーステージでどのように使用できるかを確認するのは興味深いことです。選択したアルファベットのセット上のRGBLED。

スクロールLED接続図

すべてのトランジスタは2N2907です
すべてのSCRはBT169です
SCRゲート抵抗とPNPベース抵抗はすべて1Kです
LED直列抵抗はLED電流によるものになります。

上の画像はRGBドライバーステージを示しています。8個のRGBLEDが使用されています(影付きの四角いボックス内)。これは、説明した4017回路が8個のシーケンシャル出力を生成するように設計されているため、ドライバーステージも8個のこれらのLED。

RGB LEDの詳細については、次の関連記事を参照してください。

RGBカラーミキサー回路

RGBフラッシャー、コントローラー回路

SCRの役割

設計では、SCRが各LEDの負の端に含まれ、LEDの正の端にPNPトランジスタが含まれていることがわかります。

基本的に、SCRはLED照明をラッチするように配置され、PNPはラッチを解除するための反対側に正確に接続されます。

シーケンスまたは典型的なアルファベットのスクロール効果は、次のパターンでさまざまなLEDを割り当てることによって実装されます。

使い方

RGBモジュールからのすべての赤色LEDは、対応するSCRゲートを介して、IC1出力に接続され、緑色LEDはIC2出力に、青色LEDはIC3出力に接続されていることがわかります。 SCRがトリガーされると、関連するLEDが追跡シーケンスで点灯します。

前のセクションで説明したように、IC1、IC2、およびIC3は、ICがカスケード方式で応答するようにリギングされます。IC1は最初にシーケンスを開始し、次にIC2、次にIC3が続き、サイクルは繰り返され続けます。

したがって、IC1がシーケンスを開始すると、それぞれのRGBモジュールのすべての赤色LEDがトリガーされ、ラッチされます。

IC2がシーケンスで有効になると、関連するSCRを介してアレイ内の緑色のLEDの点灯とラッチを開始しますが、同時に、関連するPNPトランジスタを介してREDLEDラッチを解除します。同じことがIC3出力でも実行されますが、今回はRGBモジュールの緑色LEDに対して、

緑色のLEDシーケンスが経過すると、赤色LEDを処理するために再びIC1に置き換えられ、手順全体がまばゆいばかりのRGBLEDスクロール効果のシミュレーションを開始します。

スクロール表示シミュレーション

スクロールLEDGIFシミュレーション

上に示したアニメーションシミュレーションは、提案された設計から予想されるLEDのスクロールの正確なレプリカを提供します。

SCRゲート上に示されている実行中の白いスポットは、SCRによるラッチ機能のトリガーと実行を示し、PNPベースの白いスポットは関連するSCRラッチの中断を示します。

単一のLEDが順番に示されていますが、供給電圧によっては、各RGBチャネル内にさらに多くの直列LEDを挿入できます。たとえば、12V電源の場合、各チャネルに3つのLEDを組み込むことができますが、24Vの場合、これを各チャネルの6つのLEDに増やすことができます。

ようこそスクロールシミュレーションの例

実行中または移動中のRGBLEDアルファベットを作成するために上記の効果を構成する方法

スクロール

上記の例は、上記で説明した回路を使用した、古典的なRGB移動グラフィカルアルファベットシミュレーションを示しています。

各アルファベットは、8つのRGB LEDモジュールの赤、緑、青のLEDで配線されているのがわかります。

直列並列接続は少し複雑になる可能性があり、ある程度の経験とスキルが必要になる場合があります。直列および並列のLEDの配線に関連する計算を理解するために、次の記事を調べることができます。

LEDライトの配線方法

LEDを直列および並列に計算して接続する方法

独自の創造的な想像力を使用し、シーケンス全体でRGB LEDを適切に配線することにより、さまざまな革新的なパターンを設計および実装できます。




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