Sayıcı ile LED Flaşör Devresi

Elektronik öğrencileri veya hobiciler her zaman evleri veya okulları için çeşitli devreler ve özellikle ışık yanıp sönen devreler yapmaktan hoşlanır ve piyasada herhangi bir sayıda LED’i veya ışığı periyodik, rastgele veya sıralı olarak yakabilen birçok devre ve kit vardır. Basit bir LED flaşör devresi yapmak için kullanılabilen çok yönlü bir entegreye ikili dalgalanma sayacı denir.

Sayıcılar eğitiminde anlattığımız gibi dalgalanma sayıcıları, temel olarak, referans saat girişini yeni, daha düşük bir frekans vermek için belirli bir miktara bölmek için frekans bölücüler olarak kullanılabilen ve basit çalışmamızın bir parçası olarak kullanabileceğimiz flip-floplardır.

Bu tür sayıcılar doğaları gereği asenkrondurlar çünkü tüm flip-flop’lar harici bir saat darbesi uygulamasıyla birlikte değişmez veya “geçiş yapmaz”. Genellikle geçiş, saat darbesinin negatif kenarında meydana gelir.

Geçiş veya “T-tipi” flip-flop, asenkron sayıcılara sahip tüm sayaçların temel yapı taşıdır, çünkü giriş saat darbesi sayaç boyunca “dalgalanıyor” gibi göründüğü için, genellikle “dalgalanma sayıcıları” olarak adlandırılır. Önceki aşamanın çıktısından üretilir. Sonuç, her aşama sırayla değiştiği için bir dalgalanma etkisidir ve bunu basit bir LED flaşör devresi olarak doğrudan kullanabiliriz.

Dalgalanma sayıcının, N’nin sayaç bit sayısına eşit olduğu tek bir N’ye bölme frekans bölücü oluşturmak için birlikte basamaklanan bir dizi 2’ye bölme, T tipi flip-floplardan oluşturulur. Yaygın olarak bulunan ikili dalgalanma sayıcı entegreleri arasında 74LS93 4-bit (÷16), CMOS 4024 7-bit (÷128), CMOS 4040 12-bit (÷4096) veya daha büyük CMOS 4060 14-bit (÷16.384) bulunur.

Daha sonra çıktı sayıları, (Qn), sayacın “N-inci” aşaması olarak tanımlanacaktır. Örneğin, Q6 çıkışı 26 = 64 (saat frekansının 1/₆₄‘ü) ve Q12 2¹² = 4096 (saat frekansının 1/₄₀₉₆‘sı) ve böyle devam eder.

Gördüğümüz gibi, herhangi bir sayıda ışığı periyodik, rastgele veya sıralı olarak yakabilen birçok ikili sayaç vardır, ancak hobi veya öğrencinin çeşitli farklı aydınlatma ekranlarında kullanım için basit bir LED flaşör üretmek için kullanabileceği çok yönlü bir entegre vardır. CMOS CD4040B 12-bit İkili Sayaçtır.

CD4040B, on iki tamamen çözülmüş çıkışla (toplam 12 ayrı LED dizisi oluşturan) hızlı anahtarlamalı 12 bit ikili dalgalanma sayacıdır. Bu on iki çıkış, zamanlama şemasında gösterildiği gibi ikili bir çıkış dizisi üreten saat darbesinin her negatif giden kenarının gelişinde sırayla değişir.

4040’ın çıkışları, her sayımda mantıksal “1” ile mantıksal “0” arasında geçiş yapar, böylece hareketli bir dizi, takip eden veya rastgele efekt üretebilir ve 4040’ı basit bir LED flaşör için ideal hale getirir.

4040, 12 bitlik bir dalgalanma sayacı olduğundan, on iki çıkışın her biri, 0’dan 4096’ya (2¹²) ikili bir sırayla YÜKSEK veya DÜŞÜK arasında geçiş yapacaktır ve bu, aşağıdaki zamanlama şemasında gösterilmiştir.

Ancak 4040B dalgalanma sayacını basit LED flaşör devremizin bir parçası olarak kullanmadan önce bir zamanlama sinyali üretmemiz gerekiyor. Bir zamanlama veya saat sinyali üretmenin birçok farklı yolu vardır, liste sonsuzdur. Ancak minimum bileşenle kare dalga zamanlama sinyali üretmenin çok basit ve etkili bir yolu, NE555 Kararsız Zamanlayıcı gibi özel bir zamanlama entegresi kullanmaktır.

Yazı Önerisi

555 Entegresi hakkında oluşturduğumuz içerikleri okumanızı tavsiye ediyoruz.

• 555 Zamanlayıcı Entegresi Nedir
• 555 Entegresini Astable Modda Kullanmak
• 555 Zamanlayıcı ile PWM Üretmek

Zamanlama periyodu T, seçilen giriş saat frekansına bağlıdır, küçük bir hatırlatma: T = 1/ƒ. Örneğin, basit LED flaşör devremizin bir parçası olarak 4040 12-bit (÷4096) sayacını seçersek ve 12.-bit üzerindeki en uzun zamanlama süremizin 4 saniye (2 saniye AÇIK ve 2 saniye KAPALI) olmasını istersek veya 0.25Hz, o zaman 4040 sayacının pin 10’undaki giriş saat frekansımızın gösterildiği gibi yaklaşık 1kHz (0.25 x 4096) olması gerekir.

Basit LED Flaşör Devresi

LED’leri farklı çıkışlara bağlayarak, birer birer yakıp söndürebiliriz, ancak birbirlerine farklı oranlarda (her çıkış bir öncekinin frekansının yarısı kadar) yanıp sönerler ve tümü “AÇIK” veya tümü “KAPALI” olmayacaktır, bu da LEDleri flaşör olarak kullanmamıza yardımcı olur.

Çıkışlarına bağlı birden fazla LED ile 2’ye bölünen frekans bölücü/sayaçları kullanarak, LED’leri hangi dalgalanma çıkışını bağladığınıza bağlı olarak parlayan bir yıldız veya yanıp sönen ışık efekti veya istediğiniz herhangi bir LED yanıp sönen ışık görüntüsünü üretmek mümkündür. Görüntü olarak tatmin edici sonuçlar almak için fiziksel olarak yerleştirme bu konuda oldukça önemlidir.

Dalgalanma Sayacı Çıkışı

Q1 ila Q12 sayaç çıkışları, LED’leri doğrudan sürmek için yeterli olan maksimum 15mA’ya kadar bir yük akımını karşılayabilir. 4040 sayacının hem “Sink” (absorbe) hem de “Source” (besleme) akımına sahip olması, LED’lerin sayıcının sinyal terminali ile besleme arasına veya yük akımını absorbe etmek için sinyal ile çıkış terminali arasına bağlanabileceği anlamına gelir.

Çıkışlara Absorbe Eden ve Kaynak Sağlayan

Yukarıdaki ilk devrede, LED pozitif besleme rayı ( +Vcc ) ile Q8 çıkışına bağlıdır. Bu durumda akımın 4040 sayıcının Q8 çıkış terminaline “Düşeceği” (absorbe edeceği) veya akacağı için çıkış “DÜŞÜK” olduğunda LED “AÇIK” olacaktır.

Yukarıdaki ikinci devre, LED’in çıkışı, Q8 ve toprak ( 0v ) arasına bağlandığını göstermektedir. Bu, akımın “Kaynak” (besleme) veya 4040 sayaç çıkış terminalinden dışarı akacağı için çıkış “YÜKSEK” olduğunda LED’in “AÇIK” olacaktır.

Dalgalanma sayıcının çıkış yük akımını hem düşürme(absorbe) hem de kaynaklama yeteneği, her iki LED’in de tek bir çıkış terminaline bağlanabileceği anlamına gelir ve basit LED flaşör devremizde kullanabileceğimiz LED sayısını artırır. Ancak, çıkış durumunun “YÜKSEK” veya “DÜŞÜK” olmasına bağlı olarak herhangi bir anda yalnızca bir LED “AÇIK” duruma gelecektir.

Üçüncü görseldeki devre bunun bir örneğini göstermektedir. İki LED, alternatif bir yanıp sönme eylemi oluşturan çıkışa bağlı olarak alternatif olarak “AÇIK” ve “KAPALI” konuma getirilecektir. LED akımını 15mA’nın altına sınırlamak için gerekirse seri dirençler kullanılabilir.

Daha önce, çıkış pinleri aracılığıyla yük akımını düşürmek veya kaynaklamak için maksimum çıkış akımının yaklaşık 15mA olduğunu ve bu değerin LED’leri veya küçük lambaları vb. sürmek veya değiştirmek için fazlasıyla yeterli olduğunu söylemiştik. Bu basit LED flaşör yerine motorlar, elektromıknatıslar veya röleler gibi daha yüksek güçlü cihazları kontrol edebiliriz. Fakat o zaman, yükü sürmek ve yeterince yüksek bir akım sağlamak için transistör kullanmamız gerekecektir.

Dalgalanma Sayıcı ile Transistör Sürmek

Yukarıdaki iki örnekteki transistör, yük akımı yüksekse bir Güç MOSFET (Power MOSFET) entegresi veya Darlington transistörleri ile değiştirilebilir. Motor, röle veya elektromıknatıs gibi endüktif bir yük kullanırken, durum değiştiğinde endüktif cihaz tarafından üretilen herhangi bir geri emf voltajını emmek için yük terminallerine doğrudan bir flayback diyot bağlanması tavsiye edilir.

Çıkışa daha fazla LED eklemek de mümkündür, ancak genellikle her LED’in tam olarak yanması için 1.2V’de yaklaşık 15 ila 20mA gerektirdiğini unutmayın, bu nedenle devreyi bir pile veya güç kaynağına bağlarken bunu aklınızda bulundurun. 4040 entegresinin bir avantajı, maksimum giriş/çıkış akımını kendi kendine sınırlaması ve böylece LED’lerin herhangi bir akım sınırlama direncine ihtiyaç duymadan doğrudan bağlanabilmesidir.

Sadece yaygın olarak bulunan birkaç bileşeni, zamanlama saat sinyalini oluşturmak için NE555 Zamanlayıcı ve LED’lerle arayüz oluşturmak için bir CMOS 4040 12-bit Asenkron Dalgalanma Sayacı kullanarak çok basit bir LED flaşör devresi oluşturabileceğimizi gördük. En basit LED flaşör devresi, geçiş özelliği sayma işleminin uygulanması için doğal olarak uygun olduğundan, gerekirse sadece tek bitlik T-tipi flip-flop kullanılarak oluşturulabilir.

Çok bitli dalgalanma sayıcıları, seçtiğiniz daha büyük bit dalgalanma sayıcıları (veya sayaçlar) üretmek için birlikte basamaklandırılabilir veya belirli bir ikili sayımdan sonra sıfırlamak için kodu çözülebilir. 4060B, kendi yerleşik osilatör devresine sahip 14 bitlik bir ikili dalgalanma sayıcıdır, bu nedenle sadece bir zamanlama kapasitörü ve iki direnç ekleyerek, ek bir NE555 zamanlama devresine ihtiyaç duymadan çok basit bir LED flaşör devresi oluşturulabilir.