555 ve 4017 ile yürüyen ışık devresi, 555 zamanlayıcının ürettiği her darbede 4017 sayacın bir sonraki çıkışa geçmesi ve 10 LED'in sırayla yanmasıyla çalışır. Hız 100 kΩ potansiyometreyle saniyede yaklaşık 0,65 ile 6,9 adım arasında ayarlanır. Devre Arduino'suzdur, 9V pille çalışır ve breadboard üzerine kurulur.
Vitrinlerde, bayram süslerinde ve eski bilim kurgu dizilerindeki arabalarda görülen "kayan" LED ışıklar, aslında çok basit bir fikre dayanır: LED'leri sırayla tek tek yakmak. Bu projede 10 LED'li bir yürüyen ışık devresini Arduino kullanmadan, bir 555 ve bir 4017 entegresiyle kuruyoruz. Proje sayısal elektroniğe giriş için uygundur; ortaokul, lise, meslek lisesi ve TÜBİTAK 4006 projelerinde kullanılabilir.
Yürüyen ışık devresi nedir?
Yürüyen ışık devresi, bir sıra LED'i belirli bir hızla tek tek yakıp söndürerek ışığın bir uçtan diğerine akıyormuş gibi görünmesini sağlayan bir sıralı aydınlatma devresidir. İngilizcede "LED chaser" olarak bilinir.
Devrede 555 saat görevini yapar ve düzenli darbeler üretir. 4017 onlu sayaçtır: Q0'dan Q9'a kadar on çıkışı vardır ve her darbede yalnızca bir sonraki çıkışı yüksek yapar. Her çıkışa bir LED bağlanınca ışık "yürür". 555'in iç yapısı 555 entegresi nedir yazısında.
Hangi malzemeler gerekir?
Bir LM555, bir HCF4017BE, on LED, 100 kΩ potansiyometre, 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 | On çıkışı sırayla açar |
| PVR-B100K 100 kΩ potansiyometre | 1 | Hız ayarı |
| 3 mm ve 5 mm LED seti | 10 | Yürüyen ışıklar |
| 30 çeşit direnç seti: 1 kΩ, 10 kΩ, 470 Ω | 3 | Zamanlama 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 |
Breadboard'a yeni başlıyorsanız breadboard nasıl kullanılır yazısı satır ve hat yapısını anlatır.
Devre nasıl kurulur?
555 astable modda ve hızı potansiyometreyle ayarlanabilir şekilde kurulur; 3. bacağı 4017'nin 14. bacağına gider. 4017'nin on çıkışı on LED'in anoduna bağlanır, LED katotları tek bir 470 Ω dirençle GND'ye iner.
- İki entegreyi breadboard'un ortasındaki boşluğa, çentikleri sola bakacak şekilde takın. Pil başlığının kırmızı kablosunu +9V, siyahını GND hattına bağlayın; hatlar 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) bağlayın.
- Hız ayarı: 7. bacaktan 10 kΩ sabit direnç, ardından potansiyometrenin bir yan ucu ve orta ucu üzerinden 6. bacağa gidin. Sabit direnç, pot sıfıra çevrildiğinde bile R2'yi 10 kΩ'da tutar.
- 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, 13 ve 15. bacaklar GND'ye. 555'in 3. bacağını 4017'nin 14. bacağına bağlayın.
- LED'ler: Çıkışları sırayla LED anotlarına bağlayın: Q0 = 3, Q1 = 2, Q2 = 4, Q3 = 7, Q4 = 10, Q5 = 1, Q6 = 5, Q7 = 6, Q8 = 9, Q9 = 11. bacak.
- On LED'in katodunu ortak bir hatta birleştirip bu hattı 470 Ω dirençle GND'ye bağlayın. Aynı anda yalnızca bir LED yandığı için tek direnç yeterlidir.
- Pili takın ve potansiyometreyi çevirerek hızın değiştiğini görün.
4017'nin çıkış bacakları sıralı değildir; LED'leri breadboard'da düz bir sıraya dizerken yukarıdaki listeyi izleyin. Bacak 12 (taşma çıkışı, CO) bu projede boş kalır.
Hız nasıl ayarlanır?
Hız, 555'in frekansıyla belirlenir: f ≈ 1,44 / ((R1 + 2 × R2) × C). R2 burada 10 kΩ sabit direnç ile potansiyometrenin o anki değerinin toplamıdır; pot büyüdükçe adımlar yavaşlar.
| Pot değeri | R2 toplam | Frekans | Bir adım | 10 LED'lik tur |
|---|---|---|---|---|
| 0 kΩ | 10 kΩ | ≈ 6,9 Hz | ≈ 146 ms | ≈ 1,5 s |
| 25 kΩ | 35 kΩ | ≈ 2,0 Hz | ≈ 493 ms | ≈ 4,9 s |
| 50 kΩ | 60 kΩ | ≈ 1,2 Hz | ≈ 840 ms | ≈ 8,4 s |
| 100 kΩ | 110 kΩ | ≈ 0,65 Hz | ≈ 1.535 ms | ≈ 15,3 s |
Daha hızlı bir yürüyüş için 10 µF yerine 4,7 µF kullanın; frekanslar yaklaşık iki katına çıkar. Elektrolitik kondansatörlerin toleransı geniş olduğu için ölçtüğünüz değerler tablodan biraz farklı olabilir. Potansiyometrenin çalışması potansiyometre nedir yazısında anlatılıyor.
LED'ler ne kadar parlak yanar?
LED'ler orta parlaklıkta yanar, çünkü 4017'nin çıkışları yalnızca birkaç miliamper akım verebilir. Ortak 470 Ω direnç akımı en çok yaklaşık 14 mA ile sınırlar; çoğu durumda çıkışın kendi iç direnci akımı bunun altında tutar.
Gün ışığında daha parlak ışık isterseniz her çıkışa bir BC547 transistör ekleyip LED'i transistörle sürebilirsiniz. Bu yöntem, kardeş projemiz polis çakarı devresinde kullanılan yöntemle aynıdır. Toplam akım düşük olduğu için 9V alkalin pil bu devreyi uzun süre çalıştırır.
Hangi güvenlik kurallarına dikkat edilmeli?
- Devre yalnızca 9V pille çalışır; 220V şebeke elektriğine hiçbir parça bağlanmaz. Adaptör kullanırsanız 12V'u geçmeyin.
- Elektrolitik kondansatörleri kutuplarına dikkat ederek takın; ters takılan kondansatör ısınıp patlayabilir.
- Entegreleri takıp çıkarırken pili sökün; 4017 statik elektriğe duyarlıdır.
- Pil başlığının uçlarını birbirine değdirmeyin; kısa devre pili ısıtır.
- Projeyi öğretmen ya da yetişkin gözetiminde kurun.
Ödevinizi nasıl sunarsınız?
- Problem: "Sayaç ve saat sinyali, bilgisayarlardaki sıralı işlemlerin temelini nasıl oluşturur?"
- Gösteri: Potansiyometreyi çevirip hızı değiştirin; kronometreyle bir tur süresini ölçün.
- Hesap: Ölçtüğünüz tur süresini frekans formülüyle bulduğunuz değerle karşılaştırın.
- Rapor: Devre şemasını, bacak listesini ve hız tablosunu ekleyin.
- Geliştirme: 15. bacağı (RESET) Q6'ya bağlayıp 6 LED'lik kısa bir döngü yapın.
Sık sorulan sorular
Işık ileri geri gidebilir mi?
Gidebilir, ama diyot gerekir. Altı LED kullanılır: 1. LED Q0'a, 6. LED Q5'e bağlanır; ortadaki LED'ler iki çıkıştan 1N4148 diyotlarla beslenir (2. LED Q1 ve Q9, 3. LED Q2 ve Q8, 4. LED Q3 ve Q7, 5. LED Q4 ve Q6). Böylece ışık 1'den 6'ya gidip geri döner.
Bütün LED'ler aynı anda sönük yanıyorsa sorun nedir?
Bu durum genellikle 4017'nin 15. bacağının (RESET) ya da 13. bacağının (saat izni) boşta kalmasından kaynaklanır. CMOS girişleri boşta bırakılırsa kararsız çalışır. Bu iki bacağı GND'ye bağladığınızdan ve 555'in 3. bacağının 14. bacağa gittiğinden emin olun.
LED'ler sırasız yanıyorsa ne yapmalıyım?
Devre doğru çalışıyor, ama LED'ler yanlış sıraya dizilmiş olabilir. 4017'nin çıkış bacakları numara sırasında değildir; Q0 3. bacakta, Q1 2. bacakta, Q2 4. bacaktadır. Bacak listesini izleyerek kabloları yeniden sıralayın.
Devre 5V ile çalışır mı?
Çalışır. LM555 yaklaşık 4,5V'tan, 4017 ise 3V'tan itibaren çalışır. 5V'ta LED'ler daha sönük yanar; 470 Ω yerine 220 Ω kullanabilirsiniz. Besleme 4,5V'un altına inerse 555 güvenilir çalışmayabilir.
Aynı devreyi biraz değiştirerek kırmızı-mavi yanıp sönen bir çakar da yapabilirsiniz: 555 ve 4017 ile polis çakarı yazısına bakın.
Özet
- 555 saat üretir, 4017 her darbede bir sonraki çıkışa geçer ve 10 LED sırayla yanar.
- Hız: R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ + 100 kΩ pot, C = 10 µF ile yaklaşık 0,65-6,9 Hz.
- 4017'de 13 ve 15. bacaklar GND'ye bağlanır; çıkış bacakları sırasızdır.
- LED katotları tek bir 470 Ω dirençle GND'ye iner; aynı anda yalnızca bir LED yanar.
- Devre Arduino'suz ve 9V pillidir; 220V kullanılmaz.