Rangkaian Flasher LED sederhana
Rangkaian Flasher LED sederhana yang menggunakan counter riak untuk menerangi dan LED atau lampu secara berurutan.
Pelajar elektronik atau penghobi selalu suka membuat berbagai rangkaian untuk rumah atau sekolah mereka dan terutama yang memancarkan beberapa lampu, dan ada banyak rangkaian dan kit di pasaran yang dapat mem-flash sejumlah LED atau lampu secara berkala, acak atau berurutan.
Tetapi ada salah satu IC yang sangat serbaguna yang dapat digunakan untuk menghasilkan rangkaian flasher LED sederhana disebut pencacah atau counter riak biner.
Counter riak seperti yang kita bahas dalam tutorial Pencacah (Counter), pada dasarnya toggle flip-flop yang dapat digunakan sebagai pembagi frekuensi untuk membagi input clock referensi dengan jumlah yang ditetapkan untuk memberikan frekuensi baru yang lebih rendah dan yang dapat kita gunakan sebagai bagian dari Desain flasher LED sederhana kita.
Jenis Counter Asinkron ini karena tidak semua flip-flop berubah atau "beralih/toggle" bersama-sama dengan penerapan pulsa clock eksternal. Biasanya toggling terjadi di tepi negatif dari pulsa clock.
Flip-flop toggle atau “T-type” adalah blok dasar pembangun dari semua counter dengan counter asinkron biasa disebut “counter riak” karena pulsa clock input nampak “beriak” melalui counter sebagai input clock untuk satu Tahap dihasilkan dari output dari tahap sebelumnya.
Hasilnya adalah efek riak karena setiap tahap berubah secara berurutan dan kita dapat menerapkan ini sebagai efek yang baik sebagai rangkaian flasher LED sederhana.
Counter riak dibangun dari sejumlah divide-by-2, flip-flop tipe-T yang di-cascade bersama untuk membentuk pembagi frekuensi divide-by-N tunggal, di mana N sama dengan count-count bit.
IC counter riak biner yang umum tersedia meliputi IC 74LS93 4-bit (÷ 16), CMOS 4024 7-bit (÷ 128), CMOS 4040 12-bit (÷ 4096) atau CMOS 4060 14-bit yang lebih besar (÷ 16.384) counter.
Kemudian jumlah output mereka, ( Qn ) akan didefinisikan sebagai "N" tahap pencacah/counter. Jadi misalnya, output Q6 adalah 26 = 64 ( 1/64 dari frekuensi clock) dan Q12 adalah 212 = 4096 ( 1/4096 dari frekuensi clock) dan sebagainya.
Seperti yang telah kita lihat, ada banyak pencacah atau counter biner yang tersedia yang dapat mem-flash sejumlah lampu secara berkala, acak atau berurutan tetapi satu IC yang sangat serbaguna yang dapat digunakan oleh penghobi atau siswa untuk menghasilkan flasher LED sederhana untuk digunakan dalam berbagai tampilan pencahayaan yang berbeda. adalah Pencacah Biner CMOS CD4040B 12-bit.
CD4040B adalah pencacah riak biner 12-bit switching cepat yang lengkap dengan dua belas output yang sepenuhnya diterjemahkan (membuat total 12 urutan LED individu).
Keduabelas output ini berganti secara berurutan pada kedatangan setiap sisi negatif yang terjadi dari pulsa clock menghasilkan urutan output biner seperti yang ditunjukkan dalam diagram waktu.
Output dari switch 4040 antara logika "1" atau "HIGH" dan logika "0" atau "RENDAH" pada setiap hitungan sehingga dapat menghasilkan urutan bergerak, chaser atau efek acak, menjadikan 4040 ideal sebagai LED sederhana flasher atau tampilan pencahayaan untuk proyek lampu.
Sebagai 4040 adalah counter riak 12-bit, masing-masing dari dua belas output akan beralih TINGGI atau RENDAH di urutan biner dari 0 hingga 4096 (212), dan ini ditunjukkan dalam diagram waktu berikut.
Tetapi sebelum kita dapat menggunakan pencacah riak 4040B sebagai bagian dari rangkaian flasher LED sederhana, kita perlu menghasilkan sinyal timer. Ada banyak cara untuk menghasilkan timing atau sinyal clock, daftarnya tidak ada habisnya.
Tetapi satu cara yang sangat sederhana dan efektif untuk menghasilkan sinyal timing gelombang persegi dengan minimum komponen adalah dengan menggunakan IC timing khusus seperti NE555 Astabil Timer.
Periode waktu T, tergantung pada frekuensi input clock yang dipilih, adalah T = 1 / ƒ. Jadi misalnya jika kita memilih counter 4040 12-bit (÷ 4096) sebagai bagian dari rangkaian flasher LED sederhana kita, dan kita ingin periode waktu terlama kita pada bit ke-12 adalah 4 detik (2 detik ON dan 2 detik OFF) atau 0,25Hz, maka frekuensi clock input kita pada pin 10 dari counter 4040 harus sekitar 1kHz, (0,25 x 4096) seperti yang ditunjukkan.
Dengan menghubungkan LED ke output yang berbeda, mereka akan berkedip satu per satu tetapi dengan laju yang berbeda satu sama lain (setiap output setengah frekuensi dari yang sebelumnya) dan tidak akan menjadi semua "ON" atau semua "OFF" bersama-sama membuatnya ideal untuk rangkaian flasher LED sederhana kita.
Dengan menggunakan pencacah frekuensi divide-by-2, dengan beberapa LED terhubung ke outputnya, dimungkinkan untuk menghasilkan efek berkelap-kelip bintang atau lampu berkedip atau lampu kilat LED yang menampilkan pilihan Anda tergantung pada riak keluaran mana Anda menghubungkan LED. dan bagaimana Anda mengaturnya secara fisik.
Kemampuan counter 4040 untuk arus "Sink" (menyerap) dan "Source" (pasokan) berarti bahwa LED dapat dihubungkan antara terminal output counter dan pasokan/supply untuk menenggelamkan arus beban atau antara terminal output dan ground untuk sumber arus beban. Sebagai contoh.
Pada rangkaian pertama di atas, LED terhubung antara rel supply positif (+Vcc) dan output, dalam hal ini Q8. Ini berarti bahwa arus akan "sink" (menyerap) atau mengalir ke terminal output counter 4040 dan LED akan "ON" ketika outputnya "RENDAH".
Rangkaian kedua di atas menunjukkan bahwa LED terhubung antara output, Q8 dan ground (0v). Ini berarti bahwa arus akan "Sumber" (pasokan) atau mengalir keluar dari terminal output counter 4040 dan LED akan "ON" ketika output "TINGGI".
Kemampuan pencacah atau counter riak untuk sinking dan sumber arus beban keluarannya berarti bahwa kedua LED dapat dihubungkan ke satu terminal output sehingga menambah jumlah LED yang dapat kita gunakan dalam rangkaian flasher LED sederhana.
Namun, hanya satu LED yang akan diaktifkan "ON" pada satu waktu tergantung apakah status output "TINGGI" atau "RENDAH".
Rangkaian di sebelah kiri menunjukkan contohnya. Dua LED akan secara bergantian dinyalakan "ON" dan "OFF" tergantung pada output yang menciptakan aksi flashing bergantian. Resistor seri dapat digunakan jika diperlukan untuk membatasi arus LED di bawah 15mA.
Kami katakan sebelumnya bahwa arus output maksimum untuk sink atau sumber arus beban melalui pin output adalah sekitar 15mA dan nilai ini lebih dari cukup untuk mendorong atau mengganti LED atau lampu kecil, dll.
Tetapi bagaimana jika kita ingin beralih atau mengontrol perangkat daya yang lebih tinggi seperti motor, elektromagnet, atau relay alih-alih flasher LED sederhana ini. Maka kita perlu menggunakan Transistor untuk memberikan arus yang cukup tinggi untuk menggerakkan beban.
Transistor dalam dua contoh di atas, dapat diganti dengan perangkat Power MOSFET atau transistor Darlington jika arus bebannya tinggi.
Saat menggunakan beban induktif seperti motor, relai atau elektromagnet, disarankan untuk menghubungkan "dioda freewheeling" secara langsung di terminal beban untuk menyerap tegangan ggl balik yang dihasilkan oleh perangkat induktif saat ia berubah keadaan.
Dimungkinkan juga untuk menambahkan lebih banyak LED ke output, tetapi ingatlah bahwa umumnya setiap LED membutuhkan sekitar 15 hingga 20mA pada 1.2V untuk menerangi sepenuhnya, jadi ingatlah ini ketika menghubungkan rangkaian ke baterai atau catu daya.
Salah satu keuntungan dari IC 4040, adalah bahwa ia membatasi arus input/output maksimum sehingga LED dapat dihubungkan secara langsung tanpa perlu resistor pembatas arus.
Kita telah melihat bahwa kita dapat membuat rangkaian flasher LED yang sangat sederhana hanya dengan menggunakan beberapa komponen yang tersedia secara umum, Timer NE555 untuk membuat sinyal clock timing dan CMOS 4040 12-bit Pencacah atau Counter Asinkron Riak untuk berinteraksi dengan LED.
Rangkaian flasher LED yang paling sederhana dapat dibangun hanya dengan menggunakan flip-flop tipe-T bit tunggal jika diperlukan karena fitur sakelar secara alami cocok untuk implementasi operasi penghitungan.
Pencacah/Counter riak multi-bit dapat digabungkan bersama untuk menghasilkan pembagi riak bit yang lebih besar (atau pencacah) pilihan Anda atau didekodekan untuk mengatur ulang setelah penghitungan biner tertentu.
4060B adalah pencacah riak biner 14-bit yang memiliki rangkaian Osilator sendiri, sehingga dengan hanya menambahkan kapasitor timing dan dua resistor, rangkaian flasher LED yang sangat sederhana dapat dibangun tanpa memerlukan rangkaian timing NE555 tambahan.
Pelajar elektronik atau penghobi selalu suka membuat berbagai rangkaian untuk rumah atau sekolah mereka dan terutama yang memancarkan beberapa lampu, dan ada banyak rangkaian dan kit di pasaran yang dapat mem-flash sejumlah LED atau lampu secara berkala, acak atau berurutan.
Tetapi ada salah satu IC yang sangat serbaguna yang dapat digunakan untuk menghasilkan rangkaian flasher LED sederhana disebut pencacah atau counter riak biner.
Counter riak seperti yang kita bahas dalam tutorial Pencacah (Counter), pada dasarnya toggle flip-flop yang dapat digunakan sebagai pembagi frekuensi untuk membagi input clock referensi dengan jumlah yang ditetapkan untuk memberikan frekuensi baru yang lebih rendah dan yang dapat kita gunakan sebagai bagian dari Desain flasher LED sederhana kita.
Jenis Counter Asinkron ini karena tidak semua flip-flop berubah atau "beralih/toggle" bersama-sama dengan penerapan pulsa clock eksternal. Biasanya toggling terjadi di tepi negatif dari pulsa clock.
Flip-flop toggle atau “T-type” adalah blok dasar pembangun dari semua counter dengan counter asinkron biasa disebut “counter riak” karena pulsa clock input nampak “beriak” melalui counter sebagai input clock untuk satu Tahap dihasilkan dari output dari tahap sebelumnya.
Hasilnya adalah efek riak karena setiap tahap berubah secara berurutan dan kita dapat menerapkan ini sebagai efek yang baik sebagai rangkaian flasher LED sederhana.
Counter riak dibangun dari sejumlah divide-by-2, flip-flop tipe-T yang di-cascade bersama untuk membentuk pembagi frekuensi divide-by-N tunggal, di mana N sama dengan count-count bit.
IC counter riak biner yang umum tersedia meliputi IC 74LS93 4-bit (÷ 16), CMOS 4024 7-bit (÷ 128), CMOS 4040 12-bit (÷ 4096) atau CMOS 4060 14-bit yang lebih besar (÷ 16.384) counter.
Kemudian jumlah output mereka, ( Qn ) akan didefinisikan sebagai "N" tahap pencacah/counter. Jadi misalnya, output Q6 adalah 26 = 64 ( 1/64 dari frekuensi clock) dan Q12 adalah 212 = 4096 ( 1/4096 dari frekuensi clock) dan sebagainya.
Seperti yang telah kita lihat, ada banyak pencacah atau counter biner yang tersedia yang dapat mem-flash sejumlah lampu secara berkala, acak atau berurutan tetapi satu IC yang sangat serbaguna yang dapat digunakan oleh penghobi atau siswa untuk menghasilkan flasher LED sederhana untuk digunakan dalam berbagai tampilan pencahayaan yang berbeda. adalah Pencacah Biner CMOS CD4040B 12-bit.
CD4040B adalah pencacah riak biner 12-bit switching cepat yang lengkap dengan dua belas output yang sepenuhnya diterjemahkan (membuat total 12 urutan LED individu).
Keduabelas output ini berganti secara berurutan pada kedatangan setiap sisi negatif yang terjadi dari pulsa clock menghasilkan urutan output biner seperti yang ditunjukkan dalam diagram waktu.
Output dari switch 4040 antara logika "1" atau "HIGH" dan logika "0" atau "RENDAH" pada setiap hitungan sehingga dapat menghasilkan urutan bergerak, chaser atau efek acak, menjadikan 4040 ideal sebagai LED sederhana flasher atau tampilan pencahayaan untuk proyek lampu.
Sebagai 4040 adalah counter riak 12-bit, masing-masing dari dua belas output akan beralih TINGGI atau RENDAH di urutan biner dari 0 hingga 4096 (212), dan ini ditunjukkan dalam diagram waktu berikut.
Diagram Counter Timing 4040 Riak
Tetapi sebelum kita dapat menggunakan pencacah riak 4040B sebagai bagian dari rangkaian flasher LED sederhana, kita perlu menghasilkan sinyal timer. Ada banyak cara untuk menghasilkan timing atau sinyal clock, daftarnya tidak ada habisnya.
Tetapi satu cara yang sangat sederhana dan efektif untuk menghasilkan sinyal timing gelombang persegi dengan minimum komponen adalah dengan menggunakan IC timing khusus seperti NE555 Astabil Timer.
Periode waktu T, tergantung pada frekuensi input clock yang dipilih, adalah T = 1 / ƒ. Jadi misalnya jika kita memilih counter 4040 12-bit (÷ 4096) sebagai bagian dari rangkaian flasher LED sederhana kita, dan kita ingin periode waktu terlama kita pada bit ke-12 adalah 4 detik (2 detik ON dan 2 detik OFF) atau 0,25Hz, maka frekuensi clock input kita pada pin 10 dari counter 4040 harus sekitar 1kHz, (0,25 x 4096) seperti yang ditunjukkan.
Rangkaian Flasher LED sederhana
Dengan menghubungkan LED ke output yang berbeda, mereka akan berkedip satu per satu tetapi dengan laju yang berbeda satu sama lain (setiap output setengah frekuensi dari yang sebelumnya) dan tidak akan menjadi semua "ON" atau semua "OFF" bersama-sama membuatnya ideal untuk rangkaian flasher LED sederhana kita.
Dengan menggunakan pencacah frekuensi divide-by-2, dengan beberapa LED terhubung ke outputnya, dimungkinkan untuk menghasilkan efek berkelap-kelip bintang atau lampu berkedip atau lampu kilat LED yang menampilkan pilihan Anda tergantung pada riak keluaran mana Anda menghubungkan LED. dan bagaimana Anda mengaturnya secara fisik.
Output Pencacah Counter Riak
Output counter Q1 ke Q12 memiliki kemampuan untuk "Sink" atau "Source" arus beban hingga maksimum sekitar 15mA, yang cukup untuk langsung mengarahkan LED.Kemampuan counter 4040 untuk arus "Sink" (menyerap) dan "Source" (pasokan) berarti bahwa LED dapat dihubungkan antara terminal output counter dan pasokan/supply untuk menenggelamkan arus beban atau antara terminal output dan ground untuk sumber arus beban. Sebagai contoh.
Sinking dan Sourcing Output
Pada rangkaian pertama di atas, LED terhubung antara rel supply positif (+Vcc) dan output, dalam hal ini Q8. Ini berarti bahwa arus akan "sink" (menyerap) atau mengalir ke terminal output counter 4040 dan LED akan "ON" ketika outputnya "RENDAH".
Rangkaian kedua di atas menunjukkan bahwa LED terhubung antara output, Q8 dan ground (0v). Ini berarti bahwa arus akan "Sumber" (pasokan) atau mengalir keluar dari terminal output counter 4040 dan LED akan "ON" ketika output "TINGGI".
Kemampuan pencacah atau counter riak untuk sinking dan sumber arus beban keluarannya berarti bahwa kedua LED dapat dihubungkan ke satu terminal output sehingga menambah jumlah LED yang dapat kita gunakan dalam rangkaian flasher LED sederhana.
Namun, hanya satu LED yang akan diaktifkan "ON" pada satu waktu tergantung apakah status output "TINGGI" atau "RENDAH".
Kami katakan sebelumnya bahwa arus output maksimum untuk sink atau sumber arus beban melalui pin output adalah sekitar 15mA dan nilai ini lebih dari cukup untuk mendorong atau mengganti LED atau lampu kecil, dll.
Tetapi bagaimana jika kita ingin beralih atau mengontrol perangkat daya yang lebih tinggi seperti motor, elektromagnet, atau relay alih-alih flasher LED sederhana ini. Maka kita perlu menggunakan Transistor untuk memberikan arus yang cukup tinggi untuk menggerakkan beban.
Driver Transistor Pencacah Counter Riak
Transistor dalam dua contoh di atas, dapat diganti dengan perangkat Power MOSFET atau transistor Darlington jika arus bebannya tinggi.
Saat menggunakan beban induktif seperti motor, relai atau elektromagnet, disarankan untuk menghubungkan "dioda freewheeling" secara langsung di terminal beban untuk menyerap tegangan ggl balik yang dihasilkan oleh perangkat induktif saat ia berubah keadaan.
Dimungkinkan juga untuk menambahkan lebih banyak LED ke output, tetapi ingatlah bahwa umumnya setiap LED membutuhkan sekitar 15 hingga 20mA pada 1.2V untuk menerangi sepenuhnya, jadi ingatlah ini ketika menghubungkan rangkaian ke baterai atau catu daya.
Salah satu keuntungan dari IC 4040, adalah bahwa ia membatasi arus input/output maksimum sehingga LED dapat dihubungkan secara langsung tanpa perlu resistor pembatas arus.
Kita telah melihat bahwa kita dapat membuat rangkaian flasher LED yang sangat sederhana hanya dengan menggunakan beberapa komponen yang tersedia secara umum, Timer NE555 untuk membuat sinyal clock timing dan CMOS 4040 12-bit Pencacah atau Counter Asinkron Riak untuk berinteraksi dengan LED.
Rangkaian flasher LED yang paling sederhana dapat dibangun hanya dengan menggunakan flip-flop tipe-T bit tunggal jika diperlukan karena fitur sakelar secara alami cocok untuk implementasi operasi penghitungan.
Pencacah/Counter riak multi-bit dapat digabungkan bersama untuk menghasilkan pembagi riak bit yang lebih besar (atau pencacah) pilihan Anda atau didekodekan untuk mengatur ulang setelah penghitungan biner tertentu.
4060B adalah pencacah riak biner 14-bit yang memiliki rangkaian Osilator sendiri, sehingga dengan hanya menambahkan kapasitor timing dan dua resistor, rangkaian flasher LED yang sangat sederhana dapat dibangun tanpa memerlukan rangkaian timing NE555 tambahan.