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Gewöhnliches Lauflicht mit Schieberegistern

Beschreibung

Ein gewöhnliches Lauflicht, bei dem immer nur eine LED leuchtet, wird üblicherweise mit Dezimalzählern wie dem 4017 oder Binärzählern mit nachgeschaltetem Dekoder aufgebaut. Diese Lauflichter sind jedoch kompliziert zu erweitern und deshalb nicht besonders flexibel. Diese Schaltung zeigt, wie man ein solches LED-Lauflicht mit Schieberegistern aufbauen und auf jede beliebige Kanal-Anzahl anpassen kann.

Funktion

Da immer nur eine LED leuchtet, können alle LEDs einen gemeinsamen Vorwiderstand verwenden. Solange eine LED leuchtet, fällt bei einer Betriebsspannung von 5 V eine Spannung von ca. 3 V () am Vorwiderstand ab, der Transistor leitet also. Erst, wenn alle LEDs aus sind, sperrt der Transistor und sorgt dafür, dass im nächsten Taktzyklus wieder eine Eins in das Schieberegister geschoben wird und die erste LED zu leuchten beginnt. Auf diese Weise ist kein Zähler nötig, um nach einer bestimmten Anzahl Nullen wieder eine Eins zu schieben. Damit es keine Dunkelphase gibt, nachdem die Eins hinten "herausgeschoben" wurde, besitzt die letzte LED einen eigenen Vorwiderstand, so dass die Eins bereits einen Zyklus eher geschoben wird.

Da sich die Schieberegister beim Einschalten in einem undefinierten Zustand befinden, ist es möglich, dass zunächst mehrere LEDs aufleuchten. Aufgrund des gemeinsamen Vorwiderstands sind die LEDs dann natürlich dunkler. Erst nach einem vollständigen Durchlauf läuft das Lauflicht auf jeden Fall wie vorgesehen. Bei der Variante mit high-aktiven Ausgängen kann ein Power-up-Reset eingebaut werden, damit das Lauflicht sofort korrekt richtig losläuft. Dazu werden die Clear-Eingänge miteinander verbunden und ein Kondensator gegen Masse und ein Widerstand gegen +5V eingefügt.

Modifikationen

Um am Ende des Lauflichts eine Pause von einem Zyklus Länge einzufügen genügt es, auch die letzte LED mit an den gemeinsamen Vorwiderstand anzuschließen. Längere Pausen oder Pausen an beliebiger Stelle im Lauflicht sind möglich, indem an den jeweiligen Stellen gewöhnliche Dioden (oder, insbesondere bei kleinem Vorwiderstand, eine Z-Diode mit ähnlichem Spannungsabfall wie die LEDs) anstelle von LEDs eingebaut werden.

Sollen verschiedenartige LEDs verwendet werden, die verschiedene Vorwiderstände benötigen, so kann als gemeinsamer Vorwiderstand der kleinste benötigte Wert verwendet werden, jede Gruppe aus gleichartigen LEDs enthält dann einen zusätzlichen gemeinsamen Vorwiderstand (natürlich sind hier auch einzelne Widerstände möglich), so dass die Summe aus gemeinsamem und Gruppenwiderstand den eigentlich benötigten Wert ergibt.

Die Schaltung kann mit CMOS-ICs (z.B. 4015) auch für höhere Betriebsspannungen aufgebaut werden. Da diese ICs jedoch nicht besonders viel Strom liefern können, sollten Sie dann Low-Current- oder High-Efficiency-LEDs mit entsprechend großem Vorwiderstand verwenden. Beachten Sie bitte auch, dass bei nicht-TTL-ICs die Clear-Eingänge mit +5V verbunden werden müssen, außerdem ist bei der Variante mit low-aktiven Ausgängen ein Pullup am Kollektor des Transistors notwendig.

Fotos

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Steckbrett-Aufbau mit 10 Kanälen und einer Blink-LED als Taktgeber (low-aktive Variante).
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Steckbrett-Aufbau mit 10 Kanälen und einer Blink-LED als Taktgeber (high-aktive Variante).
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