555 ve 4017 ile polis çakarı, 555 zamanlayıcının ürettiği saat darbeleriyle 4017 sayacın çıkışlarını sırayla açması ve bu çıkışların iki BC547 transistör üzerinden kırmızı ve mavi LED gruplarını ikişer kez çaktırmasıyla çalışır. Devre Arduino gerektirmez, 9V pille çalışır; bir tam döngü yaklaşık 0,6 saniye sürer.
Polis araçlarındaki kırmızı-mavi çakar ışıkları dikkat çekmek için özel bir ritimle yanar: önce bir renk iki kez çakar, sonra diğeri. Bu projede aynı ritmi Arduino ya da kod kullanmadan, iki entegre ve birkaç parçayla kuruyoruz. Proje, sayısal elektroniğin temeli olan saat ve sayaç kavramlarını öğretir; ortaokul, lise, meslek lisesi ve TÜBİTAK 4006 projeleri için uygundur.
555 ve 4017 polis çakarı nedir?
555 ve 4017 polis çakarı, 555 zamanlayıcının saat sinyaliyle ilerleyen 4017 onlu sayacın çıkışlarını kullanarak kırmızı ve mavi LED gruplarını sırayla çaktıran, mikrodenetleyicisiz bir LED devresidir. Ritmi kod değil, hangi çıkışın hangi renge bağlandığı belirler.
Devrede iki "beyin" vardır. 555, saniyede yaklaşık 14 kez darbe üreten bir saattir. 4017 ise her darbede bir sonraki çıkışını açan bir sayaçtır; aynı anda yalnızca bir çıkışı yüksektir. 555'in yapısını 555 entegresi nedir yazısında ayrıntılı anlattık.
Hangi malzemeler gerekir?
Bir LM555, bir CD4017 (HCF4017BE), iki BC547 transistör, üç kırmızı ve üç mavi LED, birkaç direnç ve kondansatör ile 9V pil yeterlidir.
Malzeme listesi
| Malzeme | Adet | Ne işe yarar? |
|---|---|---|
| LM555 DIP-8 zamanlayıcı entegresi | 1 | Saat darbesi üretir |
| HCF4017BE DIP-16 sayaç entegresi | 1 | Çıkışları sırayla açar |
| BC547 NPN transistör | 2 | LED gruplarını anahtarlar |
| 3 mm ve 5 mm LED seti (kırmızı ve mavi) | 3 + 3 | Çakar ışıkları |
| 30 çeşit direnç seti: 1 kΩ, 4,7 kΩ (5 adet), 470 Ω (6 adet) | 12 | Zamanlama, taban ve LED akımı |
| 10 µF ve 100 µF elektrolitik, 100 nF seramik kondansatör | 1 + 1 + 1 | Zamanlama, besleme filtresi, kontrol bacağı |
| 9V pil başlığı ve 9V alkalin pil | 1 | Besleme |
| 830 pin breadboard ve jumper kablolar | 1 | Montaj |
Devre nasıl kurulur?
555 astable modda saat üretir, çıkışı (3. bacak) 4017'nin saat girişine (14. bacak) gider; 4017'nin Q0 ve Q2 çıkışları kırmızı grubu, Q4 ve Q6 çıkışları mavi grubu sürer ve Q8 çıkışı sayacı başa döndürür.
- İki entegreyi breadboard'un ortasındaki boşluğa, çentikleri sola bakacak şekilde takın. Pil başlığının kırmızı kablosunu artı (+9V), siyah kablosunu eksi (GND) hattına bağlayın. Artı ile eksi arasına 100 µF kondansatör koyun (uzun bacak artıya).
- 555: 8 ve 4. bacak +9V'a, 1. bacak GND'ye. 8 ile 7. bacak arasına 1 kΩ (R1), 7 ile 6. bacak arasına 4,7 kΩ (R2) bağlayın. 6 ve 2. bacakları birleştirin; bu noktadan GND'ye 10 µF kondansatör takın (artı ucu 2/6 tarafına). 5. bacağı 100 nF ile GND'ye bağlayın.
- 4017: 16. bacak +9V'a, 8 ve 13. bacaklar GND'ye. 555'in 3. bacağını 4017'nin 14. bacağına bağlayın. 9. bacağı (Q8) 15. bacağa (RESET) bağlayın; sayaç 8 adımda bir başa döner.
- Kırmızı grup: 3. bacak (Q0) ve 4. bacak (Q2) ayrı ayrı 4,7 kΩ dirençle birinci BC547'nin tabanına (B) gider. Emetör (E) GND'ye bağlanır.
- Mavi grup: 10. bacak (Q4) ve 5. bacak (Q6) ayrı ayrı 4,7 kΩ dirençle ikinci BC547'nin tabanına gider; emetör GND'ye.
- LED'ler: Her LED'in anodu 470 Ω dirençle +9V'a, katodu kendi grubunun transistör kollektörüne (C) bağlanır. Her LED'in kendi direnci olmalıdır.
- Bağlantıları kontrol edip pili takın; kırmızılar iki kez, sonra maviler iki kez çakmalıdır.
BC547'nin bacak sırası, düz yüzü size bakarken soldan sağa genellikle C-B-E'dir; üreticiye göre değişebileceği için transistörün belgesini kontrol edin. Transistörün anahtar olarak çalışmasını transistör nedir yazısında anlattık.
Çakar ritmi nasıl oluşur?
4017 her saat darbesinde bir sonraki çıkışa geçer; çıkışların ikisi kırmızıya, ikisi maviye bağlı olduğu ve aralarda boş adımlar bulunduğu için her renk ikişer kez çakar.
| Adım | Yüksek çıkış | Bacak | Işık |
|---|---|---|---|
| 1 | Q0 | 3 | Kırmızı yanar |
| 2 | Q1 | 2 | Hepsi söner |
| 3 | Q2 | 4 | Kırmızı yanar |
| 4 | Q3 | 7 | Hepsi söner |
| 5 | Q4 | 10 | Mavi yanar |
| 6 | Q5 | 1 | Hepsi söner |
| 7 | Q6 | 5 | Mavi yanar |
| 8 | Q7 | 6 | Hepsi söner |
| — | Q8 | 9 | RESET: Q0'a döner |
Bir çıkışın iki dirençle aynı tabana bağlanması bir tür "VEYA" kapısıdır: Q0 ya da Q2'den biri yüksekse transistör iletime geçer. Taban yaklaşık 0,7V'ta kaldığı için alçak çıkış yalnızca çok küçük bir akım çeker.
Hız ve akım nasıl hesaplanır?
555'in frekansı f ≈ 1,44 / ((R1 + 2 × R2) × C) formülüyle bulunur: 1,44 / ((1.000 + 9.400) × 0,00001) ≈ 13,8 Hz. Her adım yaklaşık 72 ms, sekiz adımlık tam döngü yaklaşık 0,58 saniye sürer.
LED akımı (9 − LED gerilimi − 0,2) / 470 ile hesaplanır. Kırmızı LED (yaklaşık 2V) için akım yaklaşık 14 mA, mavi LED (yaklaşık 3V) için yaklaşık 12 mA'dir. Üç LED birlikte yaklaşık 40 mA çeker; BC547'nin 100 mA kollektör sınırının altında kalır. Direnç hesabının ayrıntıları LED direnci hesaplama yazısında.
Hızı değiştirmek için 10 µF kondansatörü değiştirin: 22 µF ile frekans yaklaşık 6,3 Hz'e düşer ve çakma yavaşlar; 4,7 µF ile yaklaşık 29 Hz'e çıkar.
Hangi güvenlik kurallarına dikkat edilmeli?
- Devre yalnızca 9V pille çalışır; 220V şebeke elektriğine hiçbir parça bağlanmaz. Adaptör kullanacaksanız 12V'u geçmeyin.
- Elektrolitik kondansatörleri kutuplarına dikkat ederek takın; ters takılan kondansatör ısınabilir ve patlayabilir.
- Entegreleri takıp çıkarırken pili sökün. CMOS 4017 statik elektriğe duyarlıdır; bacaklarına gereksiz dokunmayın.
- Çakar ışığı yakından uzun süre izlemeyin; ışığa duyarlı kişilerin yanında çalıştırmayın.
- Gerçek bir resmî araç ışığını taklit eden cihazı trafikte kullanmayın; proje yalnızca masa üstü deney içindir.
Ödevinizi nasıl sunarsınız?
- Problem: "Bir ışık deseni bilgisayar ya da kod olmadan nasıl üretilir?"
- Gösteri: Önce 555'in çıkışına geçici bir LED takıp saat darbelerini, sonra çakar ritmini gösterin.
- Hesap: Frekans formülünü iki farklı kondansatörle hesaplayın ve gözlemle karşılaştırın.
- Rapor: Devre şemasını, adım tablosunu ve akım hesabını ekleyin.
- Geliştirme: Q8 bağlantısını Q9'a taşıyarak 9 adımlı yeni bir ritim deneyin.
Sık sorulan sorular
LED'ler hiç yanmıyorsa nereye bakmalıyım?
Önce pil gerilimini ve entegrelerin besleme bacaklarını (555'te 8 ve 1, 4017'de 16 ve 8) kontrol edin. 4017'nin 13. bacağı GND'ye bağlı değilse sayaç ilerlemez. LED'lerin uzun bacağı (anot) dirence, kısa bacağı transistöre gitmelidir. Transistörün bacak sırasını da yeniden kontrol edin.
Bütün LED'ler aynı anda yanık kalıyorsa ne olmuştur?
Büyük olasılıkla transistörün kollektör ve emetör uçları ters takılmış ya da LED katotları doğrudan GND'ye bağlanmıştır. Her grup LED'in katodu yalnızca kendi transistörünün kollektörüne gitmelidir. 555'in çalışıp çalışmadığını 3. bacağa dirençli bir LED takarak görebilirsiniz.
4017 yerine TC4017 ya da CD4017 kullanılabilir mi?
Kullanılabilir. HCF4017BE, CD4017 ve TC4017 aynı bacak düzenine sahip CMOS onlu sayaçlardır ve 9V'ta aynı şekilde çalışır. Takmadan önce entegrenin çentiğine göre 1. bacağı doğru bulun.
Daha fazla LED bağlayabilir miyim?
Her gruba birkaç LED daha eklenebilir; her LED'in kendi 470 Ω direnci olmalıdır. Grup akımı BC547 için 100 mA'i geçmemelidir; bu da yaklaşık altı LED eder. Daha güçlü ışık için transistör yerine bir MOSFET ve 12V'u geçmeyen bir besleme kullanılabilir.
Aynı iki entegreyle ışığın sırayla aktığı bir devre de kurulabilir: 555 ve 4017 ile yürüyen ışık yazısında bağlantıyı adım adım anlattık.
Özet
- 555 yaklaşık 13,8 Hz'lik saat üretir (R1 = 1 kΩ, R2 = 4,7 kΩ, C = 10 µF).
- 4017 her darbede bir çıkış ilerler; Q8, RESET'e bağlanarak 8 adımlık döngü kurulur.
- Q0 ve Q2 kırmızı, Q4 ve Q6 mavi grubu iki BC547 üzerinden sürer.
- Her LED'in 470 Ω direnci vardır; kırmızıda yaklaşık 14 mA, mavide 12 mA akar.
- Devre Arduino'suz ve 9V pillidir; 220V kullanılmaz.