จอแสดงผล LED RGB (แดงเขียวน้ำเงิน) แบบเรียบง่ายที่สามารถเคลื่อนย้ายหรือเลื่อนได้โดยใช้ IC 4017 เพียงไม่กี่ตัว มาเรียนรู้ขั้นตอนโดยละเอียด

ทำความเข้าใจ RGB LED

RGB LED ได้รับความนิยมอย่างมากในทุกวันนี้เนื่องจากคุณสมบัติสามสีในหนึ่งเดียวและเนื่องจากสิ่งเหล่านี้สามารถขับเคลื่อนได้อย่างอิสระโดยใช้แหล่งจ่ายที่แตกต่างกันสามแหล่ง

ฉันได้พูดคุยเรื่องหนึ่งที่น่าสนใจแล้ว วงจรผสมสี RGB ซึ่งสามารถใช้เพื่อตั้งค่าความเข้มของสีของ LED ด้วยตนเองเพื่อสร้างชุดสีที่ไม่ซ้ำใครผ่านการเปลี่ยนทีละน้อย

ในวงจร LED การเลื่อน RGB ที่นำเสนอเราได้รวม LED เดียวกันเพื่อใช้เอฟเฟกต์

ภาพต่อไปนี้แสดง RGB LED มาตรฐานที่มีพินแยกอิสระสำหรับควบคุมไฟ LED RGB แบบฝังสามดวง

เราต้องการไฟ LED เหล่านี้ 24 ดวงเพื่อสร้างเอฟเฟกต์การเลื่อนที่ตั้งใจไว้เมื่อจัดหาแล้วสิ่งเหล่านี้อาจประกอบเป็นชุดตามที่แสดงในภาพต่อไปนี้:

ดังที่เห็นได้แคโทดทั้งหมดถูกสร้างขึ้นโดยทั่วไปและต่อสายดินผ่านตัวต้านทาน 100 โอห์มแต่ละตัว (เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายลบ f ในวงจร)

สามารถมองเห็นจุดสิ้นสุดของขั้วบวกด้วยตัวเลขที่เกี่ยวข้องซึ่งจำเป็นต้องเชื่อมต่ออย่างเหมาะสมกับพินเอาท์เอาต์พุตของวงจร IC 4017 ดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

วิธีการทำงานของวงจร

การทำงานของวงจรอาจเข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของประเด็นต่อไปนี้:

เราสามารถเห็น IC 4017 จำนวน 4 เครื่องซึ่งเป็นอุปกรณ์นับ / แบ่งระยะเวลา 10 ปีของจอห์นสันซึ่งเรียงซ้อนกันในลักษณะพิเศษเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การเลื่อนที่ตั้งใจไว้จากการออกแบบ

พิน # 14 ซึ่งเป็นอินพุตนาฬิกาของ IC ทั้งหมดถูกต่อเข้าด้วยกันและรวมเข้ากับแหล่งสัญญาณนาฬิกาซึ่งสามารถทำได้อย่างง่ายดายจากวงจร Astable มาตรฐานใด ๆ เช่น IC 555 atable ทรานซิสเตอร์ Astable วงจร 4060 หรือเพียงแค่ NAND วงจรออสซิลเลเตอร์ประตู

ความเร็วของความถี่ที่ตั้งไว้บนวงจรแอสเทเบิลจะกำหนดความเร็วของเอฟเฟกต์การเลื่อนของไฟ LED

เมื่อเปิดเครื่อง C1 จะบังคับให้พิน # 15 ของ IC1 อยู่สูงในทันที สิ่งนี้จะดึงพิน # 3 ของ IC1 ให้สูงในขณะที่พินที่เหลือของ IC1 ทั้งหมดถูกตั้งค่าเป็นศูนย์ตรรกะ

ด้วยพิน # 3 ของ IC1 จะสูงทำให้พิน # 15 ของ IC2 สูงเช่นกันซึ่งในทำนองเดียวกันทำให้พิน # 3 ของ IC2 มีลอจิกสูงและพินอื่น ๆ ทั้งหมดที่ศูนย์ลอจิก ...... สิ่งนี้จะบังคับให้ IC3 และ IC4 เพื่อผ่านชุดการวางแนวพินที่เหมือนกัน

ดังนั้นในระหว่างการเปิดสวิตช์เครื่อง IC 4017 ทั้งหมดจะบรรลุเงื่อนไขข้างต้นและปิดใช้งานอยู่ตลอดเวลาตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฟ LED RGB ทั้งหมดปิดอยู่ในขั้นต้น

อย่างไรก็ตามในขณะที่ C1 ชาร์จจนเต็มพิน # 15 ของ IC1 จะลดลงจากระดับสูงที่สร้างโดย C1 และตอนนี้ก็สามารถตอบสนองต่อนาฬิกาได้แล้วและในกระบวนการลำดับลอจิกสูงจากพิน # 3 จะย้ายไปยังพินถัดไป # 2 .... สตริง RGB แรกจะสว่างขึ้น (สตริงสีแดงแรกสว่างขึ้น)

เมื่อพิน # 3 ของ IC1 อยู่ในระดับต่ำ IC2 ก็จะเปิดใช้งานและในทำนองเดียวกันก็พร้อมที่จะตอบสนองต่อนาฬิกาถัดไปที่พิน # 14

ดังนั้นขณะที่ลำดับลอจิก IC1 เลื่อนขึ้นจากพิน 2 เป็นพิน 4 IC2 จะสอดคล้องกันโดยการดันพินเอาต์สูงจากพิน # 3 ไปยังพิน # 4 .... สตริง RGB ถัดไปจะสว่างขึ้น (สตริงสีเขียวสว่างขึ้นและแทนที่ก่อนหน้านี้ สาย LED สีแดงสีแดงจะถูกย้ายไปยังสตริง RGB ถัดไป)

ด้วยนาฬิกาที่ตามมาที่พิน # 14 ของ IC จะตามด้วย IC 3 และ IC4 ดังนั้นในตอนนี้สาย RGB ดูเหมือนจะเคลื่อนที่หรือเลื่อนไปตามแถบ LED ที่ตามมา 8 แถบ

ในขณะที่การเรียงลำดับดำเนินต่อไปใน 4 IC ที่เรียงซ้อนกันในช่วงเวลาหนึ่งพัลส์ลอจิกสุดท้ายถึงพิน # 11 ของ IC4 ทันทีที่สิ่งนี้เกิดขึ้นตรรกะระดับสูงที่พินนี้จะ 'โผล่' พิน # 15 ของ IC1 ทันทีและบังคับมัน เพื่อรีเซ็ตและกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นและวงจรจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง ....

เอฟเฟกต์การเลื่อน RGB ด้านบนอาจไม่น่าประทับใจมากนักเนื่องจากรูปแบบการเคลื่อนไหวจะอยู่ในลักษณะ R> G> B ...... นั่นคือสีหนึ่งที่ปรากฏอยู่ด้านหลังอีกสีหนึ่ง

เพื่อให้ได้รูปแบบที่ดูน่าสนใจยิ่งขึ้นในลักษณะ R> R> R> R> G> G> G> G> B> B> B> B ..... และอื่น ๆ เราจำเป็นต้องใช้สิ่งต่อไปนี้ วงจรแสดงการออกแบบ 4 ช่องสัญญาณสำหรับจำนวนช่องสัญญาณที่มากขึ้นคุณสามารถเพิ่ม IC 4017 ในรูปแบบที่เหมือนกันตามที่อธิบายไว้ในย่อหน้าต่อไปนี้

RGB Moving Alphabet Display Circuit

วงจรถัดไปนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างรูปแบบการเรียงลำดับบนกลุ่มของไฟ LED สีแดงเขียวน้ำเงินหรือ RGB ซึ่งให้เอฟเฟกต์การเปลี่ยนการเคลื่อนไหวหรือการเปลี่ยนที่สวยงามจากสีแดงเป็นสีเขียวเป็นสีน้ำเงินและกลับเป็นสีแดง

วงจรควบคุมหลักสำหรับวงจรไล่ล่าตัวอักษร RGB LED ที่นำเสนอสามารถดูได้ด้านล่างประกอบด้วย IC 4017 ตัวนับทศวรรษของจอห์นสัน 3 ตัวและตัวสร้างนาฬิกา IC 555

ผล RGB ทำงานอย่างไร

ก่อนอื่นเรามาลองทำความเข้าใจกับบทบาทของขั้นตอนนี้และวิธีการที่จะใช้เอฟเฟกต์ RGB LED

สเตจเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา 555 IC astable รวมอยู่ในการสร้างพัลส์ลำดับสำหรับ 3 IC ซึ่งสามารถมองเห็นพิน 14 รวมกันและเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของ IC 555 สำหรับการทริกเกอร์ที่ต้องการ

เมื่อเปิดเครื่องตัวเก็บประจุ 0.1uF ที่เชื่อมต่อกับพิน 15 ของ IC1 4017 จะรีเซ็ต IC นี้เพื่อให้ลำดับสามารถเริ่มจากพิน 3 ของ IC นี้ซึ่งมาจากพิน 3> 2> 4> 7> 10 ... และ เพื่อตอบสนองทุกชีพจรนาฬิกาที่ขา 14.

อย่างไรก็ตามเมื่อเริ่มมีอาการเมื่อรีเซ็ตโดยฝา 0.1uF ยกเว้น pin3 พินเอาต์พุตทั้งหมดจะอยู่ในระดับต่ำรวมถึงพิน 11

เมื่อพิน 11 อยู่ที่ศูนย์พิน 15 ของ IC2 จะไม่สามารถรับศักย์กราวด์ได้ดังนั้นมันจึงถูกปิดใช้งานและสิ่งเดียวกันนี้ก็เกิดขึ้นกับ IC3 เช่นกัน ... ดังนั้น IC2 และ IC 3 จะถูกปิดใช้งานในขณะที่ IC1 เริ่มการจัดลำดับ

ตอนนี้เอาต์พุต IC1 เริ่มจัดลำดับโดยสร้างลำดับ (ขยับ) 'สูง' ข้ามพินเอาต์พุตจากพิน 3 ไปยังพิน 11 จนในที่สุดลำดับสูงถึงพิน 11

ทันทีที่พิน 11 สูงตามลำดับพิน 13 ของ IC1 ก็จะสูงเช่นกันซึ่งจะทำให้ IC1 ค้างทันทีและลอจิกสูงที่พิน 11 จะถูกล็อค .... ตอนนี้ IC ยังคงอยู่ในตำแหน่งนี้ไม่สามารถทำอะไรได้

อย่างไรก็ตามข้างต้นเรียก BC547 ที่เกี่ยวข้องซึ่งเปิดใช้งาน IC2 ทันทีซึ่งตอนนี้เลียนแบบ IC1 และเริ่มเรียงลำดับจากพิน 3 ไปยังพิน 11 ทีละตัว .... และค่อนข้างเหมือนกันทันทีที่พิน 11 ของ IC2 สูงขึ้นมันก็จะถูกล็อคและ เปิดใช้งาน IC3 เพื่อทำซ้ำขั้นตอน

“เชิงเส้นและไม่เชิงเส้นคืออะไร ”

IC3 ยังเป็นไปตามรอยเท้าของ IC ก่อนหน้านี้และทันทีที่ลอจิกลำดับสูงถึงพิน 11 ลอจิกสูงจะถูกโอนไปยังพิน 15 ของ IC1 .... ซึ่งจะรีเซ็ต IC1 เพื่อกู้คืนระบบกลับสู่รูปแบบเดิมทันทีและ IC1 ยัง เริ่มกระบวนการจัดลำดับอีกครั้งและวงจรจะทำซ้ำตัวเอง

แผนภูมิวงจรรวม

วงจรแสดงการเลื่อน RGB อย่างง่ายโดยใช้ IC 4017

เราได้เรียนรู้และเข้าใจว่าวงจรคอนโทรลเลอร์ RGB ข้างต้นควรจะทำงานอย่างไรกับขั้นตอนการจัดลำดับที่กำหนดไว้ตอนนี้มันน่าสนใจที่จะดูว่าเอาต์พุตลำดับจากวงจรด้านบนสามารถใช้กับไดร์เวอร์สเตจที่เข้ากันได้อย่างไรในการสร้างการเลื่อนหรือการเคลื่อนที่ RGB LED เหนือชุดตัวอักษรที่เลือก

ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดคือ 2N2907
SCR ทั้งหมดคือ BT169
ตัวต้านทานประตู SCR และตัวต้านทานฐาน PNP คือ 1K ทั้งหมด
ตัวต้านทานแบบ LED จะเป็นไปตามกระแส LED

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงขั้นตอนไดรเวอร์ RGB เราสามารถเห็นตัวเลข RGB LED จำนวน 8 ตัวที่ใช้ (ในกล่องสี่เหลี่ยมสีเทา) เนื่องจากวงจร 4017 ที่กล่าวถึงได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างเอาต์พุต 8 ลำดับดังนั้นสเตจไดรเวอร์จึงรองรับ 8 หมายเลขของ LED เหล่านี้

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ RGB LED คุณสามารถอ้างถึงโพสต์ที่เกี่ยวข้องต่อไปนี้:

วงจรผสมสี RGB

RGB กะพริบวงจรควบคุม

บทบาทของ SCR

ในการออกแบบ SCR สามารถมองเห็นได้ที่ปลายด้านลบของ LED แต่ละดวงและทรานซิสเตอร์ PNP ที่ปลายขั้วบวกของ LED

โดยทั่วไปแล้ว SCR จะอยู่ในตำแหน่งสำหรับการล็อคการส่องสว่างของ LED ในขณะที่ PNP เชื่อมต่อกันอย่างแน่นอนสำหรับสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการทำลายสลัก

การจัดลำดับหรือเอฟเฟกต์การเลื่อนตัวอักษรทั่วไปจะถูกนำมาใช้โดยการกำหนด LED ต่างๆในรูปแบบต่อไปนี้:

มันทำงานอย่างไร

ไฟ LED สีแดงทั้งหมดจากโมดูล RGB สามารถเชื่อมต่อกับเอาต์พุต IC1, LED สีเขียวพร้อมเอาต์พุต IC2 และ LED สีน้ำเงินพร้อมเอาต์พุต IC3 ผ่านทางประตู SCR ที่เกี่ยวข้อง เมื่อ SCR ถูกกระตุ้นไฟ LED ที่เกี่ยวข้องจะสว่างขึ้นตามลำดับ

ดังที่ได้อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้ IC1, IC2 และ IC3 นั้นถูกควบคุมในลักษณะที่ ICs ตอบสนองในรูปแบบเรียงซ้อนโดย IC1 จะเริ่มต้นการเรียงลำดับก่อนตามด้วย IC2 และ IC3 จากนั้นวงจรจะวนซ้ำตัวเอง

ดังนั้นเมื่อ IC1 เริ่มเรียงลำดับ LED สีแดงทั้งหมดในโมดูล RGB ตามลำดับจะถูกทริกเกอร์และสลัก

เมื่อเปิดใช้งาน IC2 ด้วยการเรียงลำดับจะเริ่มส่องสว่างและล็อค LED สีเขียวในอาร์เรย์ผ่าน SCR ที่เกี่ยวข้อง แต่ในเวลาเดียวกันก็จะทำลายสลัก LED สีแดงผ่านทรานซิสเตอร์ PNP ที่เกี่ยวข้อง เช่นเดียวกันกับเอาต์พุต IC3 แต่คราวนี้สำหรับ LED สีเขียวในโมดูล RGB

เมื่อการจัดลำดับ LED สีเขียวผ่านไป IC1 จะถูกแทนที่อีกครั้งเพื่อประมวลผล LED สีแดงและขั้นตอนทั้งหมดจะเริ่มจำลองเอฟเฟกต์การเลื่อน RGB LED ที่น่าตื่นตา

การจำลองการแสดงการเลื่อน

การจำลองภาพเคลื่อนไหวที่แสดงด้านบนเป็นการจำลองการเลื่อนของ LED ที่อาจคาดหวังได้จากการออกแบบที่เสนอ

จุดสีขาวที่กำลังทำงานอยู่บนประตู SCR บ่งบอกถึงการทริกเกอร์และการทำงานของฟังก์ชันการล็อคโดย SCR ในขณะที่จุดสีขาวฐาน PNP บ่งบอกถึงการแตกหักของสลัก SCR ที่เกี่ยวข้อง

LED เดี่ยวจะแสดงตามลำดับ แต่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ LED ชุดจำนวนมากสามารถใส่เข้าไปในช่อง RGB แต่ละช่องได้ ตัวอย่างเช่นด้วยแหล่งจ่ายไฟ 12V LED 3 ดวงอาจรวมอยู่ในแต่ละช่องสัญญาณโดย 24V อาจเพิ่มเป็น LED 6 ดวงในแต่ละช่องสัญญาณ

ตัวอย่าง Welcome Scrolling Simulation

วิธีกำหนดค่าเอฟเฟกต์ข้างต้นสำหรับการสร้างตัวอักษร RGB LED ที่กำลังทำงานหรือเคลื่อนที่

ตัวอย่างข้างต้นแสดงการจำลองตัวอักษรกราฟิก RGB แบบเคลื่อนไหวโดยใช้วงจรอธิบายข้างต้น

ตัวอักษรแต่ละตัวสามารถมองเห็นได้ด้วยไฟ LED สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินจากโมดูล LED RGB 8 ดวง

การเชื่อมต่อแบบขนานแบบอนุกรมอาจมีความซับซ้อนเล็กน้อยและอาจต้องใช้ประสบการณ์และทักษะบางอย่างสามารถศึกษาบทความต่อไปนี้เพื่อทำความเข้าใจการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับ LED การเดินสายไฟแบบอนุกรมและแบบขนาน:

วิธีการเดินสายไฟ LED