Chào tất cả các bạn,sau đây,mình xin giới thiệu 1 vài mạch chớp nháy LED đơn giản dùng IC số cũng như 1 số loại cảm biến ,các bạn có thể dùng để trang trí,làm đèn ngủ,treo trên bàn thờ,tặng người yêu...
Lưu ý : các mạch điện sau đây mang tính tham khảo,các bạn
nên
tự phát triển,biến tấu theo khả năng và sở thích của
mình.
<I> Mạch chớp nháy LED đơn giản dùng IC số:
1)giới thiệu về IC4060:
CD4060 là 1 IC đếm,đối với các loại IC đếm thông thường,muốn hoạt động được,chúng ta cần cấp xung bên ngoài vào cho nó.
Vd : chắc hẳn các bạn đã biết đến IC 4017 ,nguồn xung bên ngoài đưa vào chính là mạch tạo xung dùng IC NE555(hoặc khác).
Còn đối với IC 4060,nó không cần mạch tạo xung vì khi chế tạo ra nó,người ta đã tích hợp sẵn chức năng tạo xung bên trong,mình chỉ việc mua về xài nên ráp mạch khá đơn giản . Đây là sơ đồ chân và sơ đồ mạch ,các bạn có thể thao khảo thêm trong datasheet của nó.
►Chân 16,8 lần lượt là chân nguồn và chân mass.
►Chân 9,10,11 là các chân lập thành mạch dao động,chúng có tác dụng cung cấp xung clock cho bộ đếm,cứ 4 xung sẽ là 1 chu kì đếm.
►Chân 1,2,3,4,5,6,7,13,14,15 là các ngõ ra , Đây là IC đếm nhị phân,cứ sau 1 chu kì đếm,các ngõ ra thay đổi trạng thái theo thứ tự tăng nhị phân như sau:
Khi đếm qua chu kì 8191,nó sẽ tự quay về chu kỳ 0.
IC 4060 không có chân Q11,nhưng trong mạch trang trí, không có nó cũng không sao : )
Các số 1 trong bảng tương úng với mức logic cao,hay nói cho dễ hiểu,số 1 tương ứng với mức điện thế cao ( gần bằng Vcc) còn các số 0 tương ứng với mức logic thấp hay 0V.
Phần đếm nhị phân này các bạn có thể tham khảo thêm trong lĩnh vực kĩ thuật số (đối với khoa Điện -Điện tử thì từ từ sẽ được học).
►Chân 12 là chân reset , tức reset tất cả các ngõ ra thành các mức logic 0. → Lợi dụng nguyên lý đếm này,chúng ta sẽ làm mạch chớp tắt LED như sau:
● Nhớ cấp nguồn cho mạch;
● RV1 là biến trở (có thể dùng biến trở volume cho dễ điều chỉnh);
Như đã trình bày ở trên,chân 9,10,11 hợp thành mạch dao động với T = 2.2 x C1 x RV1 Vì 1 chu kì đếm = 4 chu kì xung nên cứ sau 1 khoảng thời gian T' = 4T, các ngõ ra sẽ thay đổi trạng thái => cần điều chỉnh RV1 để có thời gian nháy LED như ý muốn . Lưu ý không nên chỉnh RV1 = 0 (T →0).
● Mạch gồm C2 - R12 dùng để reset,mạch này chỉ hoạt động khi vừa cấp nguồn( d(Vcc)/dt <>0).
Có thể mắc nối tiếp các LED và tính toán các điện trở hạn dòng ( chắc các bạn đã biết tính ,mình xin phép không nhắc đến),có thể dùng nhiều loại LED,nhiều màu cho bắt mắt.
Nếu thích mắc song song nhiều LED, cần có tranzitor khuếch đại dòng(vì IC số chịu dòng không lớn lắm).
Nếu ít LED song song,Tranzitor có thể dùng 2N2222, 2SC828 , 2SC1815 ,nhiều LED hơn có thề dùng 2SC2383 còn nếu mắc rất nhiều LED, dùng 2SD882.
Khi mỗi nhánh có cùng 1 loại LED,có thể dùng chung 1 điện trở hạn dòng,còn nếu muốn màu mè xôi chè(mỗi nhánh song song nhiều loại LED) mỗi LED nên mắc riêng 1 trở, việc tính toán cũng đơn giản thôi!
Có thề dùng IC ULN2803 để đệm dòng thay cho Tranzitor( chẳng qua trong con ULN2803 có 8 con tranzitor , nhưng nó sẽ giúp bạn tiết kiệm diện tích khi ráp mạch , có thể tìm hiểu thêm IC này trong Datasheet).
Sau khi thiết kế song,các bạn có thể hoán đổi vị trí các LED theo 1 thứ tự nào đó để có 1 hiệu ứng đẹp mắt.
Mạch điện trên có thể chạy được với điện áp từ 5V đến 12V. 2) giới thiệu về LED chạy dùng IC ghi dịch CD4015:
Mạch này cần mạch tạo xung dùng IC NE555; U1A và U1B cùng nằm trong IC 4015 ►Mạch reset C1 - R9 dùng xác lập trạng thái ban đầu.
►Tổ hợp Q1,R11,R12 lập thành cổng NOT , đáng lẽ ra phải dùng cổng NOT nhưng trong mạch này chỉ cần có 1 cổng thôi,nếu dùng CD4069 sẽ phí tiền,phí diện tích(vì trong CD4069 có đến 6 cổng NOT, mua 1 con IC mà chỉ dùng 1 cổng thì phí quá) nên dùng Tranzitor làm cổng NOT cho tiện : )
Cũng giống như mạch nháy dùng CD4060, các bạn có thể mắc nối tiếp, song song nhiều LED ,nhiều màu,nếu nhiều LED nhớ đệm dòng.
Có thể ghép nối tiếp nhiều thanh ghi dịch lại với nhau để tạo chuỗi LED dài hơn. Với 2 mạch LED trên,các bạn chạy thử trên phần mềm Proteus để hiểu và dễ phát triển.
<II> Một số loại cảm biến có thể kết hợp với mạch nháy
LED:
A) Quang trở:là loại biến trở có trị số thay đổi theo cường độ ánh sáng,cường độ ánh sáng chiếu vào quang trở càng mạnh thì điện trở nó càng nhỏ hay dẫn điện càng tốt và ngược lại.
Nếu lấy quang trở gắn vào vị trí RV1 của mạch CD4060 hoặc thay vào vị trí RV1 của mạch tạo xung dùng NE555 thì khá thú vị,nếu ánh sáng càng mạnh,nội trở của
quang trở nhỏ => chu kì càng nhỏ => LED nháy càng nhanh,hay nói 1 cách khác,tốc độ chớp LED phụ thuộc vào cường độ sáng.
Còn nếu thích thì lắp mạch sau:
LDR1 là quang trở,RL1 là relay loại 5 chân,có 2 loại là loại 5V và 12V,ở chợ Nhật Tảo có bán rất nhiều,tha hồ lựa chọn. Relay thực chất là 1 cuộn dây đặt gần 1 công tắc,nếu cấp nguồn cho cuộn dây,nó đóng vai trò như 1 nam châm điện và hút tiếp điểm kim loại => đóng công tắc,nếu ngắt nguồn ,nam châm mất từ tính => công tắc nhả ra,cắt nguồn cho tải(có lần mình đã tháo nó ra coi thử thì đúng như vậy).
Diod D1 dùng để bảo vệ Tranzitor khỏi điện áp âm →không thể thiếu Diod! Nguyên lí mạch này như sau: LDR1 và RV1 tạo thành cầu phân áp; Q1,Q2 mắc thành cấu hình Tranzitor Darlington để tăng độ nhạy cho mạch. Bình thường,khi cường độ sáng lớn,LDR1 có nội trở nhỏ,điểm giữa của cầu phân áp có điện thế cao => Q1,Q2 dẫn => relay đóng,trong trường hợp này,relay đóng sẽ chuyển công tắc sang chế độ NO → ngắt nguồn cung cấp cho khối LED chớp tắt. Khi trời tối,LDR1 có nội trở lớn,điện áp tại cầu phân áp giảm => Q1,Q2 tắt => relay nhả,công tắc chuyển sang NC => cấp điện.
Vậy mạch này có chức năng đóng điện khi trời tối.
Điều chỉnh RV1 để xác định "ngưỡng" điện áp,nếu qua " ngưỡng" này,relay sẽ chuyển trạng thái,vì vậy,nếu muốn đóng ngắt điện ở cường độ sáng nào ,chỉ cần điều chỉnh RV1;
Tranzitor có thể dùng 2SC1815 cho dễ tìm. B) Công tắc từ:
Bình thường,công tắc từ hở mạch,nhưng khi đặt nam châm lại gần,công tắc sẽ đóng lại.
Nếu trong sơ đồ đóng ngắt điện dùng quang trở,ta thay quang trở bằng điện trở 4k7,thay RV1 bằng công tắc từ thì mạch sẽ có tác dụng đóng điện khi đưa 1 nam châm lại gần.
Giá 1 công tắc từ khoảng 5 - 6K
C) Công tắc thủy ngân( Mercury switch):
Mercury switch có dạng 1 bóng đèn neon nhỏ,bên trong có 1 giọt kim loại thủy ngân (hình).
Khi nghiêng công tắc,giọt thủy ngân sẽ bị trọng lực hút rơi vào 2 tiếp điểm => dẫn điện.
Vậy có thể dùng Mercury switch gắn vào trong hộp đựng LED,nếu nghiêng hộp bên nào, LED bên đó sáng lên...
Còn rất nhiều mạch chớp nháy LED và các cảm biến khác không thể kể ra hết được. Trên đây là số các mạch ứng dụng vi mạch số và các cảm biến mà mình đã nghiên cứu được trong thời gian mới bước vào lĩnh vực điện-điện tử,rất đơn giản,dễ thực hiện,hy
vọng đã đem lại cho các bạn 1 số gợi ý trong việc thực hiện sản phẩm LED trang trí .Bạn nào có thể sử dụng Chip lập trình để LED có nhiều hiệu ứng thì càng tốt. Xin nhắc lại 1 lần nữa,các mạch trên mang tính gợi ý,các bạn nên phát triển theo khả năng và sở thích của mình.
Chúc các bạn thực hiện được sản phẩm vừa ý và đạt giải cao trong cuộc thiHappyLED Design Contest 01/2014.
