Mạch đèn LED đơn giản

0
178

Mạch đèn LED đơn giản bằng 4040 sử dụng bộ đếm gợn điện áp để chiếu sáng liên tục đèn LED.

Sinh viên hoặc người có sở thích điện tử luôn thích làm nhiều mạch điện khác nhau cho ngôi nhà hoặc trường học của họ và đặc biệt là những mạch nhấp nháy một vài đèn, và có rất nhiều mạch và bộ dụng cụ trên thị trường có thể nhấp nháy bất kỳ số lượng đèn LED hoặc đèn nào theo định kỳ, ngẫu nhiên hoặc liên tục nhưng một vi mạch rất linh hoạt có thể được sử dụng để sản xuất một mạch đèn LED đơn giản được gọi là bộ đếm gợn nhị phân.

Bộ đếm Ripple hay bộ đếm gợn như chúng ta đã thảo luận trong hướng dẫn Bộ đếm , về cơ bản là toggle flip-flops (Flip-flop T) có thể được sử dụng làm bộ chia tần số để chia xung clock đầu vào chuẩn cho một đại lượng đã đặt để tạo ra một tần số mới, thấp hơn và chúng ta có thể sử dụng như một phần Thiết kế Mạch đèn LED đơn giản bằng 4040 .

Các loại bộ đếm này về bản chất là không đồng bộ vì không phải tất cả các flip-flops đều thay đổi hoặc “chuyển đổi” cùng với việc áp dụng xung clock bên ngoài. Thông thường việc đảo chiều xảy ra trên cạnh âm của xung cock.

toggle hoặc flip-flop “loại T” là khối xây dựng cơ bản của tất cả các bộ đếm có bộ đếm không đồng bộ thường được gọi là “bộ đếm gợn điện áp” vì xung clock đầu vào xuất hiện “gợn điệ áp” qua bộ đếm như là đầu vào xung nhịp cho một giai đoạn được tạo ra từ đầu ra của giai đoạn trước. Kết quả là tạo ra hiệu ứng gợn điện áp (các xung điện áp) khi mỗi giai đoạn thay đổi theo trình tự và chúng ta có thể đặt điều này thành một hiệu ứng để làm cho LED chớp tắt đơn giản.

Bộ đếm gợn điện áp được xây dựng từ một số bộ đếm chia cho 2, kiểu chữ T xếp tầng với nhau để tạo thành một bộ chia tần số (chia cho N) duy nhất, trong đó N bằng số bit của bộ đếm. IC đếm gợn điện áp nhị phân phổ biến có sẵn bao gồm 74LS93 4-bit (÷ 16), CMOS 4024 7-bit (÷ 128), CMOS 4040 12-bit (÷ 4096) hoặc CMOS 4060 14-bit lớn hơn (÷ 16.384) .

Sau đó, số lượng đầu ra của chúng, ( Qn ) sẽ được định nghĩa là giai đoạn “thứ N” của bộ đếm. Vì vậy, ví dụ, đầu ra Q6 là 2 6 = 64 ( 1 / 64 của tần số xung nhịp) và Q12 là 2 12 = 4096 ( 1 / 4096 của tần số xung nhịp) và vân vân.

Như chúng ta đã thấy, có rất nhiều bộ đếm nhị phân có sẵn có thể nhấp nháy bất kỳ số lượng đèn nào theo định kỳ, ngẫu nhiên hoặc tuần tự nhưng một IC rất linh hoạt mà người yêu thích hoặc sinh viên có thể sử dụng để tạo ra một đèn flash LED đơn giản để sử dụng trong nhiều loại màn hình chiếu sáng khác nhau là Bộ đếm nhị phân 12-bit CMOS CD4040B .

CD4040B là bộ đếm gợn nhị phân 12 bit chuyển đổi nhanh hoàn chỉnh với mười hai đầu ra được giải mã đầy đủ (tạo ra tổng cộng 12 chuỗi LED riêng lẻ). Mười hai đầu ra này chuyển đổi tuần tự khi xuất hiện mỗi cạnh âm của xung clock tạo ra một chuỗi đầu ra nhị phân như thể hiện trong biểu đồ thời gian.

Các đầu ra của bộ chuyển đổi 4040 giữa logic “1” hoặc “CAO” và logic “0” hoặc “THẤP” trên mỗi số đếm để nó có thể tạo ra chuỗi chuyển động, hiệu ứng đuổi bắt hoặc ngẫu nhiên, làm cho 4040 lý tưởng như một đèn LED đơn giản nhấp nháy hoặc hiển thị ánh sáng cho một dự án đèn.

Vì 4040 là bộ đếm gợn 12 bit, mỗi một trong số mười hai đầu ra sẽ chuyển đổi CAO hoặc THẤP theo chuỗi nhị phân từ 0 đến 4096 (2 12 ) và điều này được thể hiện trong biểu đồ thời gian sau.

4040 Sơ đồ thời gian đếm Ripple

 Mạch đèn LED đơn giản

Nhưng trước khi chúng ta có thể sử dụng bộ đếm gợn 4040B như một phần của mạch đèn LED flash đơn giản, chúng ta cần tạo ra tín hiệu định thời. Có nhiều cách khác nhau để tạo ra tín hiệu thời gian hoặc xung nhịp, danh sách này là vô tận. Nhưng một cách rất đơn giản và hiệu quả để tạo ra tín hiệu định thời sóng vuông với tối thiểu các thành phần là sử dụng một vi mạch định thời chuyên dụng chẳng hạn như NE555 Astable Timer .

Khoảng thời gian T , phụ thuộc vào tần số xung nhịp đầu vào đã chọn, là T = 1 / ƒ . Vì vậy, ví dụ: nếu chúng tôi chọn bộ đếm 4040 12-bit (÷ 4096) là một phần của mạch đèn LED flash đơn giản của chúng tôi và chúng tôi muốn khoảng thời gian dài nhất trên bit thứ 12 là 4 giây (2 giây BẬT và 2 giây TẮT) hoặc 0,25Hz, thì tần số xung nhịp đầu vào của chúng tôi trên chân 10 của bộ đếm 4040 sẽ cần khoảng 1kHz, (0,25 x 4096) như được hiển thị.

Mạch đèn LED đơn giản

 Mạch đèn LED đơn giản

Bằng cách kết nối đèn LED với các đầu ra khác nhau, chúng sẽ nhấp nháy lần lượt nhưng ở các tốc độ khác nhau (mỗi đầu ra bằng một nửa tần số của đèn trước đó) và sẽ không phải tất cả “BẬT” hoặc tất cả “TẮT” cùng nhau làm cho mạch nhấp nháy LED đơn giản của chúng tôi.

Bằng cách sử dụng bộ chia / bộ đếm tần số chia cho 2, với nhiều đèn LED được kết nối với đầu ra của chúng, có thể tạo ra hiệu ứng ngôi sao lấp lánh hoặc đèn nhấp nháy hoặc bất kỳ màn hình đèn nhấp nháy nào của bạn tùy thuộc vào đầu ra gợn mà bạn kết nối các đèn LED và cách bạn sắp xếp chúng một cách vật lý.

Đầu ra bộ đếm Ripple

Đầu ra của bộ đếm từ Q1 đến Q12 có khả năng “Sink (hấp thụ)” hoặc “Source (cung cấp)” dòng tải lên đến tối đa khoảng 15mA, đủ để điều khiển trực tiếp các đèn LED. Khả năng của bộ đếm 4040 đối với cả dòng điện “Sink” (hấp thụ) và “Nguồn” (cung cấp) có nghĩa là các đèn LED có thể được kết nối giữa đầu đầu ra của bộ đếm và nguồn cung cấp để thoát dòng tải hoặc giữa đầu đầu ra và nối đất để tạo nguồn dòng tải. Ví dụ.

Hấp thụ và cung cấp nguồn đầu ra

 Mạch đèn LED đơn giản

 Mạch đèn LED đơn giản

Trong mạch đầu tiên ở trên, đèn LED được kết nối giữa thanh cung cấp tích cực (+ Vcc) và đầu ra, trong trường hợp này là Q8 . Điều này có nghĩa là dòng điện sẽ “Sink” (hấp thụ) hoặc chảy vào đầu ra của bộ đếm 4040 và đèn LED sẽ “BẬT” khi đầu ra là “THẤP”.

Mạch thứ hai ở trên cho thấy rằng đèn LED được kết nối giữa đầu ra, Q8 và đất (0v). Điều này có nghĩa là dòng điện sẽ “Nguồn” (nguồn cung cấp) hoặc chảy ra khỏi đầu ra của bộ đếm 4040 và đèn LED sẽ “BẬT” khi đầu ra là “CAO”.

Khả năng của bộ đếm gợn vừa hấp thụ vừa tạo nguồn dòng tải đầu ra của nó có nghĩa là cả hai đèn LED có thể được kết nối với một đầu ra đầu ra, làm tăng số lượng đèn LED mà chúng ta có thể sử dụng trong mạch đèn nháy LED đơn giản của mình. Tuy nhiên, chỉ một đèn LED sẽ được chuyển “BẬT” bất kỳ lúc nào tùy thuộc vào trạng thái đầu ra là “CAO” hay “THẤP”.

Mạch bên trái cho thấy một ví dụ về điều này. Hai đèn LED sẽ được chuyển sang “BẬT” và “TẮT” tùy thuộc vào đầu ra tạo ra hành động nhấp nháy luân phiên. Các điện trở nối tiếp có thể được sử dụng nếu cần để giới hạn dòng điện LED dưới 15mA.

Chúng tôi đã nói trước đó rằng dòng điện đầu ra tối đa để làm thoát hoặc tạo nguồn dòng tải qua các chân đầu ra là khoảng 15mA và giá trị này là quá đủ để điều khiển hoặc chuyển đổi đèn LED hoặc đèn nhỏ, v.v. Nhưng nếu chúng ta muốn chuyển đổi hoặc điều khiển các thiết bị công suất cao hơn như động cơ, nam châm điện hoặc rơ le thay vì đèn flash LED đơn giản này. Sau đó, chúng ta sẽ cần sử dụng các bóng bán dẫn để cung cấp dòng điện đủ cao để truyền tải.

Điều khiển bóng bán dẫn bộ đếm Ripple

 Mạch đèn LED đơn giản

Bóng bán dẫn trong hai ví dụ trên, có thể được thay thế bằng thiết bị MOSFET Power hoặc bóng bán dẫn Darlington nếu dòng tải cao. Khi sử dụng tải cảm ứng như động cơ, rơ le hoặc nam châm điện, nên kết nối trực tiếp “điốt tự do” qua các đầu cực tải để hấp thụ bất kỳ điện áp ngược nào do thiết bị cảm ứng tạo ra khi nó thay đổi trạng thái.

Cũng có thể thêm nhiều đèn LED vào đầu ra nhưng hãy nhớ rằng thông thường mỗi đèn LED yêu cầu khoảng 15 đến 20mA ở 1.2V để chiếu sáng đầy đủ, vì vậy hãy ghi nhớ điều này khi kết nối mạch với pin hoặc nguồn điện. Một ưu điểm của IC 4040, là nó tự giới hạn dòng điện đầu vào / đầu ra tối đa của nó, do đó đèn LED có thể được kết nối trực tiếp mà không cần bất kỳ điện trở hạn chế dòng điện nào.

Chúng ta đã thấy rằng chúng ta có thể tạo một mạch đèn LED flash rất đơn giản chỉ bằng cách sử dụng một vài thành phần thông dụng có sẵn, Bộ định thời NE555 để tạo tín hiệu xung định thời và Bộ đếm gợn không đồng bộ 12-bit CMOS 4040 để giao tiếp với đèn LED. Mạch đèn LED nháy đơn giản nhất có thể được chế tạo chỉ bằng cách sử dụng flip-flop loại T bit đơn nếu được yêu cầu vì tính năng bật tắt tự nhiên phù hợp cho việc thực hiện hoạt động đếm.

Các bộ đếm gợn nhiều bit có thể được xếp tầng với nhau để tạo ra các bộ chia (hoặc bộ đếm) gợn lớn hơn theo lựa chọn của bạn hoặc được giải mã để đặt lại sau một số nhị phân cụ thể. 4060B là bộ đếm gợn nhị phân 14 bit có mạch dao động tích hợp riêng, vì vậy chỉ cần thêm một tụ định thời và hai điện trở, bạn có thể xây dựng mạch đèn LED flash rất đơn giản mà không cần thêm mạch định thời NE555.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here