Techniek - Looplicht met de 4017 en 4015
Een looplicht met de 4017 is leuk, maar meer dan 1 kant oplopen met 1 LED tegelijk, doet het niet.
Met het toevoegen van een extra IC, nemen de mogelijkheden toe.
Schuifregister
Naast de 4017, een teller, is er een Dual 4-stage Static Shift Register with Serial Input/Parallel Output toegevoegd, vertegenwoordigd door het IC 4015. Wat de 4017 doet is waarschijnlijk bekend, maar wat de 4015 doet misschien niet.
Allereerst bevat de 4015 twee schuifregisters van 4 bits breed (Dual 4-stage shift-register), die onafhankelijk van elkaar gebruikt kunnen worden. Er zijn dus in totaal 8 uitgangen beschikbaar.
Static slaat op het feit dat het onderbreken van de clock geen effect heeft op de toestand van de uitgangen. Bij het wegvallen van de klok op de klok-ingangen van de schuifregisters zullen de uitgangen de toestand vasthouden die bij de laatste positieve kloktransitie en aangeboden data op de ingangen aanwezig was.
Het betekent dus niet dat het IC de toestand van zijn uitgangen bij spanningsuitval kan onthouden!
SIPO, SISO, PIPO
Serial Input/Parallel Output heeft te maken met de invoermogelijkheden van dit IC.
Het bekent dat de data serieel (dus op 1 ingang) aangeboden wordt en de uitgangsdata parallel geleverd wordt, in dit geval op 4 pinnen.
SIPO is een bekende afkorting voor dergelijke registers. Geloof het of niet, maar SISO en PIPO registers, respectievelijk Serial In/Serial Out en Parallel In/Parallel Out registers, bestaan ook. Vaak zijn dat buffers, om het signaal na een lang transport wat op te krikken, maar het signaal simpelweg even opslaan en later verzenden, kan ook.
De 4015 in deze schakeling kan dan ook wel beschouwd worden als een schakeling om een serieel signaal te 'ontleden' in een hapklare boodschap van precies een byte groot. Immers, 2 vier-bit schuifregisters = 8 bit = 1 byte)
Omdat hedendaagse elektronica al snel door microcontrollers gestuurd wordt, zal het gebruik nog amper voor komen.
Uitleg over het schema
De 555 timer in dit schema is de gebruikelijke klokgenerator.
Dit keer wordt de klok niet alleen gebruikt voor de 4017, maar ook voor de 4015. Beide IC's krijgen dus dezelfde klokfrequentie aangeboden.
Voor de 4015 geldt dat beide schuifregisters een klok aangeboden moeten krijgen. Dat gebeurt op pin 9 (clock A) en pin 1 (clock B).
De uitgangen van de 4017 worden in het getoonde schema niet allemaal gebruikt. Uitgangen 8 en 9 (respectievelijk pin 9 en 11) zijn niet aangesloten en pin 9 reset daarom de teller via een puls naar pin 15.
Schuiven maar!
Pin 3, de eerste uitgang van de 4017, zal een puls naar de data-ingang van schuifregister A van de 4015 sturen. Omdat er op die ingang, pin 7, slechts 1 bit binnenkomt, zal dat bit vervolgens bij elke positieve kloktransitie doorgeschoven worden, tot het bit weer uit het register 'valt', het is immers maar 4 bits breed.
Zodra dat ene bit volledig door register A geschoven is, zal pin 10, uitgang nummer 4 van de 4017, 1 bit in register B schuiven. Het zal dus lijken alsof er een looplicht met 8 LEDs gevormd wordt, terwijl er in werkelijkheid 1 bit in het eerste register geschoven wordt dat op het juiste moment opgevolgd wordt door een bit in het tweede register.
De truc in deze schakeling zit 'm dan ook in de variaties die ermee gemaakt kunnen worden.
Door bijvoorbeeld pin 3 en 2 van IC 2 met twee diodes aan elkaar te knopen en deze vervolgens aan te bieden op pin 7 van IC3, worden er 2 bits ingeklokt. Deze worden vervolgens door het register geschoven tot dat weer leeg is.
Als pin 10 en 1 en van IC2 op dezelfde manier hun data aanbieden op pin 15 van IC3, zal het lijken alsof het looplicht uit 2 LEDs bestaat, dat alle 8 LEDs doorloopt.
Uiteraard is er, door nog meer uitgangen aan elkaar te knopen of de 4017 kort te laten pauzeren, nog meer variatie te bedenken.
Een variant kan ook nog zijn door de 4017 tot 9 te laten tellen, pin 3, 2, 4 en 7 aan pin 7 van IC3 te knopen, pin 10, 1, 5, en 6 aan pin 15 van IC3 te hangen en pin 11, de laatste uitgang van IC2, met beide resetpinnen van IC3 te verbinden, respectievelijk pin 6 en pin 14.
Op die manier zullen alle 8 LEDs een voor een aangaan, korte tijd allemaal branden, om daarna in 1 klap allemaal te doven. Een resetpuls brengt alle uitgangen direct naar 0, ongeacht de toestand op de datapinnen en klok-ingangen.
Om de uitgangstoestanden niet alleen in tekst uit te leggen heb ik ook een transitie-tabel gemaakt:
Schema en onderdelenlijst
Het schema is getekend om per register 1 bit in te schuiven. Voor andere patronen heb je enkele diodes (1N4148) nodig, naast wat creativiteit.
Let op: het IC is eigenlijk niet gebouwd om direct LEDs aan te sluiten op de uitgangen. Een kleine transistor is eigenlijk wel aan te raden, zeker als het IC alle 8 LEDs in zou schakelen.
R1 = 820 ohm R2 = 33 k R3 = 390 ohm P1 = 100 k C1 = 2.2 uF C2 = 100 uF C3 = 100 nF IC1 = NE555 IC2 = 4017 IC3 = 4015B D1 = LED geel D2-D5 = LED groen D6-D9 = LED oranje
Het staat je vrij om beide registers met dezelfde kleur LEDs uit te rusten. Ik heb bewust 2 verschillende kleuren gebruikt zodat het onderscheid tussen register A en register B makkelijk te maken is.