Circuito Roleta LED com Timer 555 e Contador CD4017 – Diagrama Completo e Guia de Montagem

Circuito Roleta LED Pisca-Pisca usando Timer 555 e CIs 4017

Existe um jogo de cassino e uma palavra francesa que o acompanha chamada "Roleta". Este circuito se assemelha ao funcionamento de um jogo de roleta, daí o nome dado a ele. Este circuito consiste em um CI temporizador e um CI especial chamado CD 4017, que é um contador de década.

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Diagrama do Circuito Roleta LED

Abaixo está o diagrama do circuito para a roleta LED.

Componentes Necessários

1. CI Timer 555
2. Contador de Década CI CD 4017
3. 8 LEDs
4. Resistores 220Ω, 1kΩ e 10kΩ
5. Capacitor 10µF
6. Potenciômetro
7. Bateria 9V para alimentar o circuito

CI Timer 555

O CI timer 555 é usado principalmente para geração de pulsos e como oscilador. O diagrama de pinos do CI Timer 555 é mostrado abaixo.

CI Timer 555
Pino Nº	Nome do Pino	Função
1	GND	Tensão de referência de terra
2	TRIG	Controla a saída
3	OUT	Impulsionado a ~1,7V abaixo de Vcc ou para terra
4	RESET	Reseta um intervalo de tempo
5	CTRL	Fornece acesso ao divisor de tensão interno
6	THR	Atua como limite para parar o intervalo de tempo
7	DIS	Saída coletor aberto para descarregar capacitor
8	Vcc	Tensão de alimentação positiva

Existem três modos de operação do CI Timer: bistável, monostável e astável.

• No modo bistável, o circuito produz sinais de 2 estados estáveis, em níveis baixo e alto. Os sinais de saída de estados baixo e alto são controlados pelo reset e ativação dos pinos de entrada.
• No modo monostável, o circuito gera apenas um único pulso quando o timer recebe uma indicação da entrada do botão de gatilho.
• No modo astável, o circuito do CI produz um pulso contínuo com frequência exata baseada no valor dos dois resistores e capacitores conectados no circuito externo.

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Contador de Década CI 4017

O circuito em consideração tem necessidade de um temporizador, pois os LEDs no circuito devem repetir o piscar de forma periódica. O contador de década CI CD4017 é o mais adequado para esta aplicação. Este CI é um contador de década CMOS, o que significa que usa tecnologia CMOS como base para funcionar. Existem muitas formas de fazer um contador, mas este CI usa tecnologia CMOS. Como seu nome sugere, este CI pode contar de 0 a 10. Este CI também é chamado de contador Johnson de 10 estágios em homenagem ao seu inventor.

Este CI é geralmente usado para contagem de faixa baixa. Embora não tenha uma faixa alta, ainda possui algumas características únicas. Algumas estão listadas abaixo.

• Possui uma faixa de tensões de alimentação, variando de 3 a 15V.
• Funciona bem com lógica Transistor-Transistor (TTL).
• Possui velocidade de clock muito alta, cerca de 5 MHz.

O pinout do CI CD4017 é mostrado abaixo.

Como podemos ver na imagem acima, existem 16 pinos neste CI. Há 10 pinos de saída, que são de 1 a 7 e 9 a 11. Cada um desses 10 pinos de saída é marcado em uma ordem. Esta é a ordem em que eles ficam altos um após o outro. A entrada que vem de um CI timer fornecerá o tempo em que a saída consecutiva deve ficar alta. Eles então continuam a repetir o processo após a nona saída ser atingida. Existem outros seis pinos excluindo os pinos de saída. Esses pinos são usados para controlar o CI diretamente. Os seis outros pinos do CI serão descritos abaixo.

• Pino 13

O pino 13 no CI é um pino de habilitação. Ele habilita o CI a começar a funcionar. O CI funcionará enquanto o pino de habilitação no CI estiver ativo em nível baixo. O CI desliga quando o pino de habilitação é colocado em nível alto. Colocar o pino de habilitação em alto fará o CI ignorar a entrada de clock que está recebendo.

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• Pino 14

O pino 14 no CI é um pino de clock. Este clock é o fornecedor de frequência para o funcionamento deste CI. Como discutido acima, este CI precisa de um clock de acordo com cujos ciclos de clock há alta e baixa sequencial nos pinos de saída. Se não houver clock, não deve ser deixado desconectado; deve ser conectado à tensão de alimentação ou ao terra, de acordo com as regras de entrada padrão do CMOS. E uma coisa a notar é que o clock funcionará nas bordas de subida do clock, o que significa que a saída sequencial mudará apenas quando este pino encontrar um nível alto do clock de entrada.

• Pino 15

Existe também um pino de reset que interrompe a sequência em andamento das saídas e as reinicia a partir do estado inicial. Este pino de reset está presente no pino 15 do CD4017. Quando o pino de reset é conectado ao terra, o circuito se reinicia.

• Pinos 8 e 16

Este CI tem um conjunto de dois pinos para se autoalimentar. Esses dois pinos são o pino 8 e 16. O primeiro sendo o terra e conectado à tensão de alimentação negativa e o último sendo a tensão de alimentação à qual a tensão de alimentação é aplicada.

• Pino 12

Para manter o funcionamento da saída sequencial corretamente, há outro pulso dado ao CI, que completa um ciclo em dez ciclos do clock de entrada. Então, quando a sequência das saídas é completada e o pulso do pino 12 não completa seu ciclo, o próximo lote de saídas será interrompido para corresponder à frequência na qual devem trabalhar. Este pulso fornecido no pino 12 é chamado de sinal de "carry out", por isso o pino 12 também é chamado de pino de "carry out". A função que realiza é chamada de "ripple carry" (propagação de vai-um), se o CI precisar corrigir o funcionamento.

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Potenciômetro

Um potenciômetro é um dispositivo eletrônico passivo de três terminais. O potenciômetro altera a tensão através de qualquer componente ajustando o conector deslizante sobre um material resistivo uniforme.

O potencial através do potenciômetro é aplicado por todo o comprimento da faixa resistiva, e a tensão obtida como saída é simplesmente uma fração dessa tensão. A tensão máxima que pode ser obtida de um potenciômetro é simplesmente a tensão aplicada a ele.

Usa o conceito básico de divisor de tensão para funcionar. O diagrama de pinos de um potenciômetro típico é mostrado abaixo.

O potenciômetro tem dois terminais fixos para entrada nas extremidades da faixa resistiva interna. Há um terceiro terminal conectado a um cursor que se move sobre a faixa e altera a tensão entre um dos terminais de entrada e o terminal do cursor.

Existe outro dispositivo que funciona da mesma forma, mas é fundamentalmente diferente: um reostato. Um reostato também é um dispositivo de resistência variável, mas funciona de maneira diferente. Tem apenas um terminal fixo e a conexão ao circuito é a partir de um cursor móvel.

Ao contrário do potenciômetro, onde os dois terminais conectados ao circuito são independentes da posição do cursor, um reostato tem um de seus terminais diretamente conectado ao circuito em consideração.

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Baseados no estilo em que funcionam, os potenciômetros são divididos em dois tipos.

• Potenciômetros rotativos
• Potenciômetros lineares

Potenciômetros são usados em algumas aplicações listadas abaixo

1. Medição da resistência interna de uma célula de bateria
2. Medição de tensão
3. Usado como divisor de tensão
4. Foi usado como controle de volume e tom estilo antigo em televisores
5. Usado em máquinas de processamento de madeira
6. Usado em máquinas de injeção

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Operação e Funcionamento do Circuito Roleta LED

Os valores dos resistores e capacitores já estão calculados e dados no circuito. Podemos conectar os LEDs em qualquer ordem que quisermos, mas para honrar o nome do jogo de roleta, tentaremos organizá-los de forma circular.

Usamos 8 LEDs neste circuito, mas há uma maneira de usar todas as dez saídas sincronizadas do contador de década. Os oito LEDs são conectados às saídas do contador de década CD4017. A entrada para o contador de década é fornecida pelo CI timer que usamos. O CI timer 555 no diagrama do circuito está configurado para uso no modo astável.

Assim que as conexões são feitas e todos os componentes que requerem alimentação são ligados, os LEDs começam a piscar. A velocidade dos LEDs pode ser controlada usando o potenciômetro discutido acima. O valor de resistência do potenciômetro alterará a resistência de entrada do potenciômetro, e isso por sua vez alterará a frequência de oscilação do CI timer.

Dessa forma, podemos alterar a taxa na qual o pulso de clock é enviado ao contador de década. O novo pulso de clock alimentado ao contador de década afeta a taxa na qual as saídas são colocadas em nível alto, de modo que os LEDs no circuito roleta agora piscam em uma taxa diferente da anterior.

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