간단한 LED 점멸 장치

간단한 LED 점멸 장치

리플 카운터를 사용하여 LED 또는 램프를 순차적으로 조명하는 간단한 LED 플래셔 회로

전자 공학 학생이나 취미 생활자는 항상 집이나 학교, 특히 몇 개의 조명을 깜박이는 회로를 위한 다양한 회로를 만드는 것을 좋아합니다. 시중에는 원하는 만큼의 LED 또는 조명을 주기적으로, 무작위로 또는 순차적으로 깜박일 수 있는 많은 회로와 키트가 있지만 간단한 LED 플래셔 회로를 생성하는 데 사용할 수 있는 매우 다재다능한 IC를 이진 리플 카운터라고 합니다.

카운터 튜토리얼에서 논의한 리플 카운터는 기본적으로 참조 클럭 입력을 설정된 양으로 나누어 새롭고 더 낮은 주파수를 제공하는 주파수 분배기로 사용할 수 있고 간단한 작업의 일부로 사용할 수 있는 토글 플립플롭입니다. LED 점멸 장치 디자인.

외부 클록 펄스를 적용해도 모든 플립플롭이 변경되거나 "토글"되지는 않기 때문에 이러한 유형의 카운터는 본질적으로 비동기식입니다. 일반적으로 토글링은 클럭 펄스의 음의 에지에서 발생합니다.

토글 또는 "T형" 플립플롭은 입력 클록 펄스가 하나의 클록 입력으로 카운터를 통해 "리플"하는 것처럼 보이기 때문에 비동기 카운터가 있는 모든 카운터의 기본 구성 블록입니다. 일반적으로 "리플 카운터"라고 합니다. 스테이지는 이전 스테이지의 출력에서 ​​생성됩니다. 그 결과 각 단계가 순차적으로 변경되면서 파급 효과가 발생하며 이를 간단한 LED 점멸 회로로 좋은 효과를 낼 수 있습니다.

 

리플 카운터는 단일 N 분할 주파수 분할기를 형성하기 위해 함께 계단식으로 연결된 여러 개의 2분할 T형 플립플롭으로 구성됩니다. 여기서 N 은 카운터의 비트 수와 같습니다. 일반적으로 사용 가능한 이진 리플 카운터 IC에는 74LS93 4비트(~16), CMOS 4024 7비트(~128), CMOS 4040 12비트(~4096) 또는 더 큰 CMOS 4060 14비트(~16,384)가 포함됩니다. 카운터.

그런 다음 출력 카운트( Qn )는 카운터의 "N번째" 단계로 정의됩니다. 예를 들어, 출력 Q6은 2 6 = 64 ( 클럭 주파수의 1/64 ) 이고 Q12는 2 12 = 4096( 클럭 주파수의 1/4096) 입니다 .

우리가 본 것처럼 주기적으로, 무작위로 또는 순차적으로 여러 개의 조명을 깜박일 수 있는 바이너리 카운터가 많이 있지만 취미로 하는 사람이나 학생이 다양한 조명 디스플레이에 사용할 수 있는 간단한 LED 플래셔를 생성하는 데 사용할 수 있는 매우 다재다능한 IC가 하나 있습니다. CMOS CD4040B 12비트 바이너리 카운터 입니다 .

CD4040B 는 완전히 디코딩된 12개의 출력(총 12개의 개별 LED 시퀀스 구성)을 갖춘 고속 스위칭 12비트 바이너리 리플 카운터입니다. 이 12개의 출력은 타이밍 다이어그램에 표시된 것처럼 이진 출력 시퀀스를 생성하는 클록 펄스의 각 음의 에지가 도착할 때 순차적으로 전환됩니다.

4040의 출력은 각 카운트에서 논리 "1" 또는 "HIGH"와 논리 "0" 또는 "LOW" 사이를 전환하여 이동 시퀀스, 체이서 또는 무작위 효과를 생성할 수 있으므로 4040을 간단한 LED로 이상적으로 만듭니다. 조명 프로젝트를 위한 점멸 장치 또는 조명 디스플레이.

4040은 12비트 리플 카운터이므로 12개의 출력 각각은 0에서 4096(2 12 )까지 이진 시퀀스로 HIGH 또는 LOW를 토글하며 이는 다음 타이밍 다이어그램에 표시됩니다.

4040 리플 카운터 타이밍 다이어그램

그러나 4040B 리플 카운터를 간단한 LED 플래셔 회로의 일부로 사용하려면 먼저 타이밍 신호를 생성해야 합니다. 타이밍 또는 클록 신호를 생성하는 방법에는 여러 가지가 있으며 그 목록은 끝이 없습니다. 그러나 최소한의 구성 요소로 구형파 타이밍 신호를 생성하는 매우 간단하고 효과적인 방법 중 하나는 NE555 Astable Timer 와 같은 전용 타이밍 IC를 사용하는 것입니다 .

타이밍 기간 T는 선택한 입력 클록 주파수에 따라 달라지며 T = 1/f 입니다 . 예를 들어 간단한 LED 플래셔 회로의 일부로 4040 12비트(¼4096) 카운터를 선택하고 12번째 비트의 가장 긴 타이밍 기간을 4초(2초 ON 및 2초 OFF)로 설정하려는 경우 또는 0.25Hz인 경우 4040 카운터의 핀 10에 대한 입력 클럭 주파수는 표시된 대로 약 1kHz(0.25 x 4096)가 되어야 합니다.

간단한 LED 점멸 회로

LED를 서로 다른 출력에 연결하면 LED는 한 번에 하나씩 깜박이지만 서로 다른 속도로 깜박이고(각 출력은 이전 출력 주파수의 절반) 모두 "켜짐" 또는 모두 "꺼짐" 상태가 되지 않으므로 이상적입니다. 우리의 간단한 LED 점멸 회로.

출력에 여러 개의 LED가 연결된 2분할 주파수 분배기/카운터를 사용하면 LED를 연결하는 리플 출력에 따라 반짝이는 별 또는 깜박이는 조명 효과를 생성하거나 원하는 LED 깜박이는 조명 디스플레이를 생성할 수 있습니다. 물리적으로 배열하는 방법과 방법.

 

리플 카운터 출력

카운터 출력 Q1 ~ Q12 에는 LED를 직접 구동하는 데 충분한 최대 약 15mA의 부하 전류를 "싱크" 또는 "소스"하는 기능이 있습니다.

"싱크"(흡수) 및 "소스"(공급) 전류 모두에 대한 4040 카운터의 기능은 LED가 카운터의 출력 단자와 공급 장치 사이에 연결되어 부하 전류를 싱크하거나 출력 단자와 공급 장치 사이에 연결될 수 있음을 의미합니다. 부하 전류를 공급하기 위해 접지합니다. 예를 들어:

출력 싱킹 및 소싱

위의 첫 번째 회로에서 LED는 양극 공급 레일(+Vcc)과 출력(이 경우 Q8) 사이에 연결됩니다 . 이는 전류가 "싱크"(흡수)하거나 4040 카운터 출력 단자로 흐르고 출력이 "LOW"일 때 LED가 "ON"이 됨을 의미합니다.

위의 두 번째 회로는 LED가 출력 Q8 과 접지(0v) 사이에 연결되어 있음을 보여줍니다. 이는 전류가 "소스"(공급)되거나 4040 카운터 출력 터미널에서 흘러나오고 출력이 "HIGH"일 때 LED가 "ON"이 됨을 의미합니다.

출력 부하 전류를 싱크 및 소싱하는 리플 카운터의 기능은 두 LED를 하나의 출력 단자에 연결할 수 있어 간단한 LED 플래셔 회로 내에서 사용할 수 있는 LED 수를 늘릴 수 있음을 의미합니다. 그러나 출력 상태가 "HIGH"인지 "LOW"인지에 따라 한 번에 하나의 LED만 "ON"으로 전환됩니다.

왼쪽 회로는 이에 대한 예를 보여줍니다. 두 개의 LED는 교대로 깜박이는 동작을 생성하는 출력에 따라 "ON"과 "OFF"로 번갈아 전환됩니다. LED 전류를 15mA 미만으로 제한하는 데 필요한 경우 직렬 저항기를 사용할 수 있습니다.

앞에서 출력 핀을 통해 부하 전류를 싱크하거나 소싱하는 최대 출력 전류는 약 15mA이며 이 값은 LED나 소형 램프 등을 구동하거나 전환하는 데 충분하다고 말했습니다. 이 단순한 LED 플래셔 대신 모터, 전자석 또는 릴레이와 같은 고전력 장치를 제어합니다. 그런 다음 부하를 구동할 만큼 충분히 높은 전류를 제공하기 위해 트랜지스터를 사용해야 합니다.

리플 카운터 트랜지스터 드라이버

위 두 예의 트랜지스터는 부하 전류가 높을 경우 전력 MOSFET 장치 또는 달링턴 트랜지스터로 교체될 수 있습니다. 모터, 계전기 또는 전자석과 같은 유도 부하를 사용하는 경우 유도 장치가 상태를 변경할 때 생성되는 역기전력 전압을 흡수하기 위해 부하 단자에 직접 "환류 다이오드"를 연결하는 것이 좋습니다.

출력에 더 많은 LED를 추가하는 것도 가능하지만 일반적으로 각 LED가 완전히 켜지려면 1.2V에서 약 15~20mA가 필요하므로 회로를 배터리나 전원 공급 장치에 연결할 때 이 점을 염두에 두십시오. 4040 IC의 한 가지 장점은 최대 입력/출력 전류를 자체적으로 제한하므로 전류 제한 저항 없이 LED를 직접 연결할 수 있다는 것입니다.

LED 점멸 장치 요약

우리는 일반적으로 사용 가능한 몇 가지 구성 요소인 타이밍 클록 신호를 생성하는 NE555 타이머와 LED와 인터페이스하는 CMOS 4040 12비트 비동기 리플 카운터를 사용하여 매우 간단한 LED 플래셔 회로를 만들 수 있다는 것을 확인했습니다. 토글 기능은 당연히 카운팅 작업 구현에 적합하기 때문에 필요한 경우 단일 비트 T형 플립플롭을 사용하여 가장 간단한 LED 플래셔 회로를 구축할 수 있습니다.

다중 비트 리플 카운터를 함께 계단식으로 연결하여 원하는 더 큰 비트 리플 분배기(또는 카운터)를 생성하거나 특정 바이너리 카운트 후에 재설정하도록 디코딩할 수 있습니다. 4060B는 자체 발진기 회로가 내장된 14비트 바이너리 리플 카운터이므로 타이밍 커패시터와 두 개의 저항기만 추가하면 추가 NE555 타이밍 회로가 필요 없이 매우 간단한 LED 플래셔 회로를 구성할 수 있습니다.