LED-Roulette-Schaltung mit 555 Timer & CD4017 Counter – Vollständiger Schaltplan & Bauanleitung

Blinkende LED-Roulette-Schaltung mit 555 Timer & 4017 ICs

Es gibt ein Casinospiel und ein französisches Wort dazu, das „Roulette“ heißt. Diese Schaltung ahmt die Funktionsweise eines Roulette-Rads nach, daher der Name. Diese Schaltung besteht aus einem Timer-IC und einem speziellen IC namens CD 4017, der ein Dekaden-Zähler ist.

• Weiterführender Beitrag: Einfache LED-Blinkschaltung mit 555 Timer IC

LED-Roulette-Schaltplan

Unten finden Sie den Schaltplan für die LED-Roulette-Schaltung.

Benötigte Bauteile

1. 555 Timer IC
2. Dekaden-Zähler CD IC 4017
3. 8 Stück LEDs
4. Widerstände 220Ω, 1kΩ & 10kΩ
5. Kondensator 10µF
6. Potentiometer
7. 9V-Batterie zur Stromversorgung der Schaltung

555 Timer IC

Der 555 Timer IC wird hauptsächlich zur Impulserzeugung und als Oszillator verwendet. Das Pinout des 555 Timer IC ist unten dargestellt.

Pin Nr.	Pin Name	Funktion
1	GND	Masse-Referenzspannung
2	TRIG	Steuert den Ausgang
3	OUT	Wird auf ~1,7V unter Vcc oder auf Masse getrieben
4	RESET	Setzt ein Timing-Intervall zurück
5	CTRL	Zugang zum internen Spannungsteiler
6	THR	Schwelle zum Stoppen des Timing-Intervalls
7	DIS	Open-Collector-Ausgang zum Entladen des Kondensators
8	Vcc	Positive Versorgungsspannung

Es gibt drei Betriebsarten des Timer-IC: bistabil, monostabil und astabil.

• Im bistabilen Modus erzeugt die Schaltung 2 stabile Zustände (Low und High). Die Ausgangssignale werden durch Reset und Aktivieren der Eingangs-Pins gesteuert.
• Im monostabilen Modus erzeugt die Schaltung nur einen einzelnen Impuls, wenn der Timer eine Anzeige vom Trigger-Eingang erhält.
• Im astabilen Modus erzeugt die Schaltung des IC einen kontinuierlichen Impuls mit exakter Frequenz, basierend auf den Werten der zwei Widerstände und Kondensatoren, die im externen Schaltkreis verbunden sind.

Weiterführender Beitrag: Klatschschalter-Schaltung mit IC 555 Timer & ohne Timer

Dekaden-Zähler IC 4017

Die betrachtete Schaltung erfordert einen Timer, da die LEDs in der Schaltung periodisch blinken sollen. Der Dekaden-Zähler IC CD4017 ist hierfür am besten geeignet. Dieser IC ist ein CMOS-Dekaden-Zähler, was bedeutet, dass er CMOS-Technologie als Basis verwendet. Ein Zähler kann auf viele Arten realisiert werden, aber dieser IC nutzt CMOS. Wie der Name andeutet, kann dieser IC von 0 bis 10 zählen. Er wird auch als Johnson-10-Stufen-Zähler zu Ehren des Erfinders bezeichnet.

Dieser IC wird allgemein für Zählbereiche mit niedrigem Bereich verwendet. Obwohl der IC keinen hohen Bereich hat, besitzt er dennoch einige einzigartige Merkmale:

• Er hat einen Versorgungs-Spannungsbereich von 3 bis 15V.
• Er funktioniert gut mit Transistor-Transistor-Logik (TTL).
• Er hat eine sehr hohe Taktrate von etwa 5 MHz.

Der Pinout des CD4017 IC ist unten dargestellt.

Wie im Bild zu sehen, hat dieser IC 16 Pins. Es gibt 10 Ausgänge, die von 1 bis 7 und 9 bis 11 reichen. Jeder dieser 10 Ausgänge ist in einer Reihenfolge markiert. Dies ist die Reihenfolge, in der sie nacheinander High werden. Der Eingang vom Timer-IC liefert den Takt, zu dem die aufeinanderfolgenden Ausgänge High werden. Sie wiederholen den Prozess dann nach Erreichen des neunten Ausgangs. Es gibt sechs weitere Pins außer den Ausgängen. Diese Pins dienen der direkten Steuerung des IC. Die sechs anderen Pins werden unten beschrieben.

• Pin 13

Pin 13 ist ein Enable-Pin. Er aktiviert den IC zum Arbeiten. Der IC funktioniert, solange der Enable-Pin aktiv Low ist. Der IC schaltet ab, wenn der Enable-Pin High gemacht wird. Das Setzen des Enable-Pins auf High bewirkt, dass der IC den empfangenen Takt-Eingang ignoriert.

Weiterführender Beitrag: Automatische LED-Notlicht-Schaltung

• Pin 14

Pin 14 ist ein Clock-Pin. Dieser Takt ist der Frequenzgeber für die Funktion dieses IC. Wie oben besprochen, benötigt dieser IC einen Takt, gemäß dessen Takzyklen es eine sequentielle High- und Low-Phase an den Ausgängen gibt. Wenn kein Takt vorhanden ist, sollte er nicht unbelegt bleiben; er sollte entweder an die Versorgungsspannung oder an Masse angeschlossen werden, gemäß den CMOS-Eingangsregeln. Zu beachten ist, dass der Takt auf den High-Flanken funktioniert, d. h., der sequentielle Ausgang ändert sich nur, wenn dieser Pin ein High vom Eingangstakt erkennt.

• Pin 15

Es gibt auch einen Reset-Pin, der die laufende Ausgabe-Sequenz stoppt und sie von ihrem Anfangszustand neu startet. Dieser Reset-Pin befindet sich an Pin 15 des CD4017. Wenn der Reset-Pin mit Masse verbunden ist, setzt sich die Schaltung selbst zurück.

• Pin 8 und 16

Dieser IC hat ein Paar Pins für die eigene Stromversorgung. Diese beiden Pins sind Pin 8 und 16. Der erste ist Masse und wird an die negative Versorgungsspannung angeschlossen, der zweite ist die Versorgungsspannung, an die die positive Spannung angelegt wird.

• Pin 12

Um die Funktion der sequentiellen Ausgabe ordnungsgemäß aufrechtzuerhalten, wird dem IC ein weiterer Impuls zugeführt, der einen Zyklus in zehn Takzyklen des Eingangstakts vervollständigt. Wenn die Sequenz der Ausgänge abgeschlossen ist und der Impuls von Pin 12 seinen Zyklus nicht vervollständigt, wird die nächste Gruppe von Ausgängen angehalten, um die Frequenz anzupassen, mit der sie arbeiten sollen. Dieser Impuls, der an Pin 12 bereitgestellt wird, wird als Carry-Out-Signal bezeichnet, daher wird Pin 12 auch als Carry-Out-Pin bezeichnet. Die Funktion, die er ausführt, hat einen Namen: Man sagt, der Carry-Over-Impuls „rippelt“ den IC, wenn er die Funktion korrigieren muss.

• Weiterführender Beitrag: Verkehrslicht-Steuerung Elektronisches Projekt mit IC 4017 & 555 Timer

Potentiometer

Ein Potentiometer ist ein dreipoliges passives elektronisches Bauelement. Es ändert die Spannung an einem beliebigen Bauteil, indem der Schleifkontakt über einen gleichmäßigen Widerstandsstoff verschoben wird.

Das Potential über dem Potentiometer wird über die gesamte Länge des Widerstandsstreifens angelegt, und die als Ausgang erhaltene Spannung ist einfach ein Bruchteil dieser Spannung. Die maximal erreichbare Spannung eines Potentiometers ist einfach die an ihm angelegte Spannung.

Es nutzt das grundlegende Spannungsteiler-Prinzip. Das Pinout eines typischen Potentiometers ist unten dargestellt.

Das Potentiometer hat zwei feste Anschlüsse für den Eingang an den Enden des internen Widerstandsstreifens. Es gibt einen dritten Anschluss, der mit einem Schleifer verbunden ist, der sich über den Streifen bewegt und die Spannung zwischen einem der Eingangsanschlüsse und dem Schleiferanschluss ändert.

Es gibt ein weiteres Gerät, das ähnlich funktioniert, aber grundlegend anders ist: ein Rheostat. Ein Rheostat ist ebenfalls ein variabler Widerstand, funktioniert aber anders. Er hat nur einen festen Anschluss und die Verbindung zum Schaltkreis erfolgt über einen beweglichen Schleifer.

Im Gegensatz zum Potentiometer, bei dem die beiden an den Schaltkreis angeschlossenen Anschlüsse unabhängig von der Schleiferposition sind, hat ein Rheostat einen seiner Anschlüsse direkt mit dem betrachteten Schaltkreis verbunden.

• Weiterführender Beitrag: Weihnachts-LED- & Glühbirnen-Blinklicht-Lichterkette-Schaltung

Basierend auf ihrer Funktionsweise werden Potentiometer in zwei Typen unterteilt:

• Drehpotentiometer
• Lineare Potentiometer

Potentiometer werden in einigen Anwendungen eingesetzt, die unten aufgeführt sind:

1. Messung des Innenwiderstands einer Batteriezelle
2. Spannungsmessung
3. Verwendung als Spannungsteiler
4. Früher als Lautstärke- und Tonregler in Fernsehgeräten
5. Einsatz in Holzverarbeitungsmaschinen
6. Einsatz in Spritzgussmaschinen

• Weiterführender Beitrag: 24V Blinkschaltung mit 555 Timer

LED-Roulette-Schaltung – Betrieb & Funktionsweise

Die Werte der Widerstände und Kondensatoren sind bereits berechnet und im Schaltplan angegeben. Die LEDs können in beliebiger Reihenfolge angeschlossen werden, aber um dem Namen des Roulette-Spiels gerecht zu werden, ordnen wir sie kreisförmig an.

Wir verwenden 8 LEDs in dieser Schaltung, aber es gibt eine Möglichkeit, alle zehn synchronisierten Ausgänge des Dekaden-Zählers zu nutzen. Die acht LEDs sind an die Ausgänge des Dekaden-Zählers CD4017 angeschlossen. Der Eingang zum Dekaden-Zähler wird vom verwendeten Timer-IC bereitgestellt. Der 555 Timer IC im Schaltplan ist im astabilen Modus betrieben.

Sobald die Verbindungen hergestellt und alle komponenten, die Strom benötigen, mit Spannung versorgt sind, beginnen die LEDs zu blinken. Die Blinkgeschwindigkeit der LEDs kann mit dem oben besprochenen Potentiometer gesteuert werden. Der Widerstandswert des Potentiometers ändert den Eingangswiderstand des Timers, was wiederum die Oszillationsfrequenz des Timer-IC ändert.

Auf diese Weise können wir die Rate ändern, mit der der Taktimpuls an den Dekaden-Zähler gesendet wird. Der neue Taktimpuls, der dem Dekaden-Zähler zugeführt wird, beeinflusst die Rate, mit der die Ausgänge High geschaltet werden, sodass die LEDs in der Roulette-Schaltung nun mit einer anderen Rate blinken als zuvor.

Verwandte elektronische Projekt-Schaltungen:

• Automatischer Badezimmer-Lichtschalter – Schaltplan und Betrieb
• Auto-Geschwindigkeitsdetektor-Schaltung – Funktionsweise und Quellcode
• Smart-Home-Automatisierungssystem – Schaltung und Quellcode
• IC 555 Timer Rechner mit Formeln und Gleichungen
• LED-Widerstandsrechner | Erforderlicher Widerstandswert für LED-Schaltungen
• Notfall-LED-Lichter. Leistungsstarke & Günstige Schaltung LED-716 LED-Licht-Schema
• Einfache berührungsempfindliche Schalterschaltung mit 555 Timer & BC547 Transistor