555 타이머 IC와 CD4017을 사용하여 LED 체이서 회로

 

555 타이머 IC와 CD4017을 사용하여 LED 체이서 회로를 제작했습니다.

 

LED는 전자 회로에 흔히 사용되며, LED를 이용하면 흥미로운 것들을 많이 만들 수 있습니다. 아마도 여러분은 움직이는 불빛, 축제용 체이서, 또는 눈길을 사로잡는 리드미컬한 깜빡임 효과와 같은 다양한 장식 조명 패턴을 본 적이 있을 것입니다. 이 LED 체이서 회로는 555 타이머 IC와 CD4017 카운터 IC를 간단하게 조합하여 이러한 시선을 사로잡는 스타일을 재현합니다.

 

 

 

555 타이머 IC를 사용한 LED 체이서 회로는 장식용 디스플레이나 전자 프로젝트에 완벽한 매혹적인 움직이는 불빛 효과를 만들어냅니다. 몇 가지 부품만으로 4017과 555를 사용한 이 LED 체이서 회로는 DIY 프로젝트, 홈 데코 또는 전자 학습에 적합한 부드럽고 역동적인 조명 효과를 만들 수 있게 해 줍니다. 학습을 위한 간단한 LED 체이서 회로를 만들든, 장식을 위한 LED 체이서 조명을 만들든, 이 가이드는 555 타이머 IC 핀 다이어그램부터 회로 조립까지 모든 것을 다룹니다. 더 많은 아이디어를 얻고 싶다면 원형 LED 체이서 회로도 확인해 보세요.

 

목차

LED 체이서 회로란 무엇을 의미하나요?

필수 구성 요소

555 타이머 IC 구성

└ 555 타이머 IC 핀 배치 설명

CD4017 IC 핀 배치 및 기능

└ CD4017 핀 구성 세부 정보

회로도

회로기판 조립

└ 단계별 조립 설명서

LED 체이서 회로 작동 방식

실시간 작동 시연

문제 해결

개선 및 수정 사항

 

LED 체이서 회로란?

 

LED 체이서 회로는 LED들이 순차적으로 점등되거나 깜빡이는 전자 장치로, 빛이 움직이는 듯한 효과를 연출합니다. 555 타이머 IC와 CD4017 십진 카운터를 사용하는 이 LED 체이서 회로는 장식 조명, 전자 디스플레이 등에 정확한 타이밍과 순차적인 출력을 제공하며, 디지털 전자공학의 기초 개념을 가르치는 데에도 활용될 수 있습니다.

 

LED 체이서 회로에 필요한 부품

 

LED 체이서 회로 기판은 최소한의 부품만 필요하므로 초보자에게 적합한 프로젝트입니다. 아래 나열된 부품들은 LED 체이서 회로를 제작하는 데 사용됩니다.

 

Components	Quantity
1K Ohms Resistor	1
50K Ohms Variable Resistor	1
NE555 IC	1
CD4017 IC	1
Blue LED	10
0.1uf (104) Ceramic Capacitor	1
10uF Capacitor	1
Power Supply	9v

 

 

555 타이머 IC 핀 다이어그램 및 구성

 

LED 체이서 회로를 제작하려면 555 타이머 IC의 핀 배치도를 이해하는 것이 매우 중요합니다. 이 LED 체이서에 사용되는 555 타이머의 핀 구성에 대해 알아보겠습니다.

 

 

LED 체이서 회로에 사용되는 555 타이머 IC의 8개 핀 전체를 보여주는 핀 다이어그램

 

555 타이머 IC 핀 배치 설명

 

핀 1 - 접지:

회로 접지에 연결되어 IC의 기준점으로 사용됩니다.

핀 2 - 트리거:

이 핀에 낮은 펄스(VCC의 1/3 미만)가 인가되면 내부 플립플롭이 리셋되어 출력이 HIGH가 됩니다.

핀 3 - 출력:

출력 신호를 제공합니다. 전류를 공급하거나 흡수할 수 있으며 최대 약 200mA의 부하를 구동할 수 있습니다.

핀 4 - 리셋:

액티브 로우 리셋 입력입니다. 이 핀을 LOW로 당기면 출력이 LOW가 됩니다. 일반적으로 의도치 않은 리셋을 방지하기 위해 VCC에 연결됩니다.

핀 5 - 제어 전압:

외부에서 임계 전압을 제어할 수 있습니다. 일반적으로 노이즈 감소를 위해 0.01µF 커패시터를 통해 접지에 연결됩니다.

핀 6 - 임계 전압:

이 핀의 전압이 VCC의 2/3에 도달하면 플립플롭이 리셋되어 출력이 LOW가 됩니다.

핀 7 - 방전:

내부 트랜지스터에 연결됩니다. 출력이 LOW일 때 이 핀은 접지로 당겨져 타이밍 커패시터를 방전합니다.

8번 핀 - VCC:

전원 공급 핀. 양극 전압(일반적으로 3.6V~15V)에 연결됩니다.

 

PIN Number	PIN Name	Function
1	Ground (GND)	Circuit reference point, connects to the negative supply
2	Trigger	Initiates timing cycle when voltage drops below 1/3 VCC
3	Output	Provides clock pulses to CD4017 (up to 200mA)
4	Reset	Active-LOW reset; connected to VCC for normal operation
5	Control Voltage	Noise filtering point; connected to ground via 0.01µF capacitor
6	Threshold	Compares voltage to 2/3 VCC; resets flip-flop when exceeded
7	Discharge	Discharges the timing capacitor when the output is LOW
8	VCC	Positive power supply (4.5V to 16V, typically 9V)

 

 

CD4017 IC 핀 배치 및 기능

 

CD4017 10진 카운터는 4017과 555를 사용하는 이 LED 체이서 회로의 순차 제어의 핵심입니다.

 

 

CD4017 IC의 LED 체이서 회로용 핀 다이어그램 (16개 핀 모두 표시)

 

CD4017 핀 구성 세부 정보

 

핀 1-7, 9-11 - 출력(Q0-Q9):

카운터의 디코딩된 10개 출력입니다. 한 번에 하나의 출력만 HIGH 상태가 되며, 각 클록 펄스마다 값이 증가합니다.

핀 8 - 접지:

회로 접지에 연결됩니다.

핀 12 - 캐리 출력(CO):

10개의 클록 펄스마다 HIGH 상태가 됩니다. 여러 개의 CD4017 IC를 직렬로 연결할 때 유용합니다.

핀 13 - 클록 인에이블(CE):

액티브-HIGH 핀입니다. HIGH 상태일 때는 IC가 클록 펄스를 무시합니다. LOW 상태일 때는 카운팅이 정상적으로 작동합니다. 일반적으로 접지에 연결됩니다.

핀 14 - 클록 입력:

클록 신호를 수신합니다. 클록의 상승 에지마다 카운터가 다음 출력으로 이동합니다.

핀 15 - 리셋:

액티브-HIGH 리셋 입력입니다. HIGH 상태가 되면 카운터는 Q0으로 돌아갑니다. 일반적으로 정상 작동 시에는 접지에 연결됩니다.

핀 16 - VCC:

전원 공급 핀입니다. 버전에 따라 3V에서 15V 사이의 전압에서 작동합니다.

 

PIN(S)	Name	Function in LED Chaser
1-7, 9-11	Q0-Q9 (Outputs)	Connect to LEDs; only one goes HIGH at a time
8	Ground (VSS)	Common ground connection
12	Carry Out (CO)	Pulses HIGH every 10 counts (for cascading)
13	Clock Enable	Connected to the ground for continuous operation
14	Clock Input	Receives pulses from 555 timer (Pin 3)
15	Reset	Connected to ground for normal counting
16	VDD (Power)	Positive supply (3V-15V, typically 9V)

 

 

LED 체이서 회로도

 

이 LED 체이서 회로도는 LED 체이서 조명을 제작하기 위한 전체 회로도를 보여줍니다. 구성 요소들을 조립하여 LED 체이서 회로를 만드는 방법을 설명합니다.

 

 

555 타이머 IC와 CD4017을 사용한 LED 체이서 회로도 (완전판)

 

 

 

이 이미지는 브레드보드에 CD4017 십진 카운터에 연결된 555 타이머의 회로 시뮬레이션을 보여줍니다. 9V 배터리가 전원을 공급하며, LED는 계단식으로 배열되어 움직이는 듯한 조명 효과를 냅니다. 가변 저항을 사용하여 LED 시퀀스의 속도를 조절할 수 있습니다.

 

LED 체이서 회로 기판 조립

 

LED 체이서 회로 기판을 제작하려면 부품을 신중하게 배치해야 합니다. 이 실시간 구성은 간단한 LED 체이서 회로를 위한 브레드보드 조립 방법을 보여줍니다. 아래 구성은 부품이 실시간으로 어떻게 조립되는지 보여줍니다.

 

555 타이머와 CD4017을 사용한 LED 체이서 회로 기판을 브레드보드에 조립했습니다.

 

단계별 조립 설명서

 

실제 제작하기 전에 TinkerCAD 시뮬레이션을 사용하여 555 타이머 IC를 이용한 LED 체이서 회로를 테스트해 보세요.

 

https://www.tinkercad.com/things/20r5BxmLEB3-led-chaser

 

이 온라인 시뮬레이션은 555 타이머를 사용하여 펄스를 생성하고 CD4017 카운터를 사용하여 LED를 순차적으로 구동하여 체이서 효과를 만드는 회로를 보여줍니다.

 

가변 저항은 555 타이머의 RC 시정수를 변경합니다.

저항값이 높을수록 펄스 속도가 느려지고 LED 체이싱 속도도 느려집니다. 저항값이 낮을 수록 펄스 속도가 빨라지고 LED 체이싱 속도도 빨라집니다.

 

→ 1단계: 9V 배터리의 양극(빨간색)을 전원에 연결하고 음극(파란색)을 접지에 연결합니다.

 

→ 2단계: 555 타이머 IC를 삽입합니다. 1번 핀은 접지 레일 옆에, 8번 핀은 전원 레일 옆에 오도록 합니다.

 

→ 3단계: 모든 타이밍 구성 요소를 완전히 설치하십시오. 회로도에 표시된 대로 1kΩ 저항, 50kΩ 가변 저항 및 10μF 커패시터가 모두 필요합니다.

 

→ 4단계: CD4017 IC를 올바르게 설치하고 555 타이머(3번 핀)의 유일한 출력인 14번 핀을 연결합니다.

 

→ 6단계: LED 어레이를 구성합니다. 총 10개의 LED와 각 LED에 220옴 전류 제한 저항을 CD4017의 모든 출력에 연결해야 합니다.

 

→ 7단계: 0.1uF 커패시터를 사용하여 두 IC 사이의 VCC와 GND에 디커플링 커패시터를 삽입합니다.

 

→ 8단계: 최종 제품에 전원을 공급하기 전에 모든 연결이 올바른지 다시 한번 확인하십시오.

 

LED 체이서 회로 작동 방식

 

4017과 555를 사용하는 LED 체이서 회로는 동기화된 타이밍과 순차 제어를 통해 작동합니다.

 

LED 체이서 회로가 순차적으로 LED 점등되는 패턴을 보여줍니다.

 

 

이 이미지는 9V 배터리로 구동되는 브레드보드 회로의 전체 구성을 보여줍니다. 555 타이머는 CD4017 카운터 IC에 클록 펄스를 생성하는 데 사용됩니다. 배선은 IC 출력을 오른쪽에 배열된 LED에 연결하여 점멸 패턴을 만듭니다. 가변 저항을 사용하여 타이밍 속도를 조절할 수 있으며, 전체 회로도는 555와 CD4017이 간단한 LED 체이서 회로에서 어떻게 함께 작동하는지 명확하게 보여줍니다. 저항값을 증가시키면 RC 시정수가 느려져 펄스 속도가 느려지고 LED 점멸 효과가 점진적으로 나타납니다.

 

이 LED 체이서 회로에서는 555 타이머를 펄스 발생기 로 사용하여 일정한 속도로 켜짐-꺼짐 신호를 지속적으로 생성합니다. 이 펄스는 10진 카운터인 CD4017의 클록 입력으로 전달되어 펄스가 들어올 때마다 출력 핀을 다음 핀으로 이동시킵니다. 각 출력 핀은 저항을 통해 개별 LED에 연결되어 있으므로, 들어오는 펄스마다 이전 LED가 꺼지고 다음 LED가 켜지면서 깔끔한 체이싱 또는 러닝 라이트 효과가 나타납니다. 시퀀스의 마지막 LED가 켜지면 카운터는 첫 번째 출력으로 돌아가고 패턴이 계속 반복됩니다. 리셋 및 클록 인에이블 핀은 고정된 레벨로 유지되어 카운팅이 중단 없이 원활하게 진행되며, 두 IC는 동일한 전원과 접지를 공유하여 회로의 안정성을 유지합니다. 555 타이머 IC와 BC557 트랜지스터 에 대한 자세한 내용은 "555 타이머 IC와 BC557 트랜지스터를 사용한 LED 디머 회로 제작" 게시물을 참조하십시오.

 

LED 체이서 회로의 실시간 작동 시연

 

LED 체이싱 라이트 패턴이 작동하는 모습을 감상하세요.

 

이는 LED 패턴의 변화를 보여줍니다. 가변저항을 조절하면 LED의 깜빡임 속도가 빨라지거나 느려지며, 이러한 변화로 인해 LED가 일정한 패턴으로 깜빡입니다.

 

속도 제어 메커니즘

 

[155]555 타이머 회로 내의 50kΩ 가변 저항은 다음을 통해 LED 추적 속도를 결정합니다.

 

최대 저항 (50kΩ)은 약 0.7Hz의 속도로 LED를 느리고 부드럽게 움직이게 합니다.

중간 저항값 (25kΩ)은 약 1.4Hz의 적당한 추적 속도를 생성합니다.

최소 저항 (1kΩ)은 약 7Hz의 매우 빠른 LED 작동 패턴을 생성합니다.

 

LED 체이서 회로 문제 해결

 

Problem	Possible Cause	Solution
No LEDs light up	Power supply disconnected or incorrect polarity	Check the 9V battery connection and polarity
All LEDs glow dimly	Missing current-limiting resistors	Install a 220Ω resistor in series with each LED
LEDs don't chase sequentially	555 output not connected to CD4017 clock	Verify the connection between Pin 3 (555) and Pin 14 (CD4017)
Pattern repeats only partially	CD4017 Reset pin incorrectly wired	Ensure Pin 15 (Reset) is connected to ground
Speed doesn't change with the potentiometer	Potentiometer wiring error	Check R2 (pot) connections to Pin 7 and timing capacitor
Erratic or random LED behaviour	Missing decoupling capacitor	Add a 0.1µF capacitor between VCC and GND near ICs

 

 

문제

가능한 원인

해결책

 

LED가 켜지지 않습니다

전원 공급이 차단되었거나 극성이 잘못되었습니다.

9V 배터리 연결 상태와 극성을 확인하십시오.

 

모든 LED가 희미하게 빛납니다.

전류 제한 저항이 누락되었습니다.

각 LED에 220Ω 저항을 직렬로 연결하십시오.

 

LED는 순차적으로 점멸하지 않습니다.

555 출력은 CD4017 클럭에 연결되어 있지 않습니다.

3번 핀(555)과 14번 핀(CD4017) 사이의 연결을 확인하십시오.

 

패턴이 부분적으로만 반복됩니다.

CD4017 리셋 핀 배선 오류

15번 핀(리셋)이 접지에 연결되어 있는지 확인하십시오.

 

속도는 가변저항으로 변하지 않습니다.

전위차계 배선 오류

R2(가변저항)와 7번 핀 및 타이밍 커패시터의 연결 상태를 확인하십시오.

 

불규칙적이거나 무작위적인 LED 동작

디커플링 커패시터가 누락되었습니다.

IC 근처의 VCC와 GND 사이에 0.1µF 커패시터를 추가하십시오.

 

개선 및 수정 사항

 

1. LED 개수 증가(20개 LED):

 

20개의 출력을 순차적으로 얻으려면 첫 번째 CD4017의 12번 핀(Caraout)을 두 번째 CD4017의 14번 핀(Clock)에 연결하여 두 개의 CD4017을 직렬로 연결할 수 있습니다.

 

2. 양방향 체이스 패턴을 만들려면

 

반전 체이스 패턴을 만들기 위해 CD4029 업/다운 카운터를 사용하여 반전 클록 신호를 제어하거나, 두 번째 CD4017을 사용하여 LED 연결을 번갈아 연결하여 점등 방향을 변경할 수 있습니다.

 

3. 다색 LED 체이스:

 

표준 빨간색 LED를 RGB LED로 교체할 수 있습니다. 각 기본 색상에 대해 3개의 CD4017 IC(P151, P122 및 P133)를 추가하면 생성된 3개의 채널을 통해 각 색상을 개별적으로 제어할 수 있습니다.

 

4. 사운드 반응형 LED 체이서:

 

555 타이머 회로 대신 마이크 프리앰프와 비교기 회로를 추가하면 음악에 맞춰 조명 효과를 동기화할 수 있습니다!

 

자주 묻는 질문

 

⇥ 1. 왜 LED가 한 번에 하나만 켜지나요?

 

CD4017 IC는 한 번에 하나의 출력 핀에만 높은 신호를 보내기 때문에 LED가 한 번에 하나만 켜집니다.

 

각 클록 펄스마다 높은 신호가 다음 핀으로 이동하여 순차적으로 다음 LED를 켜고, 이러한 방식으로 LED가 순차적으로 켜지는 효과를 만들어냅니다.

 

⇥ 2. LED 체이서 회로란 무엇인가요?

 

LED 체이서 회로는 LED가 순차적으로 하나씩 점등되어 움직이는 듯한 조명 효과를 내는 회로입니다. 이러한 회로는 장식 조명이나 디스플레이 분야에서 자주 사용됩니다.

 

⇥ 3. 이 회로에는 주로 어떤 부품이 사용됩니까?

 

이 프로젝트에서는 두 가지 주요 집적 회로(IC)를 사용합니다.

 

555 타이머 IC는 연속적인 클록 펄스를 생성하는 데 사용됩니다.

 

CD4017 십진 카운터 IC는 클록 펄스에 따라 LED를 순차적으로 켜서 점등 순서를 제어합니다.

 

⇥ 4. 이 프로젝트에서 555 타이머는 어떻게 작동하나요?

 

555 타이머는 비안정 모드로 설정되어 있어 지속적으로 펄스를 생성합니다. 이 펄스는 CD4017의 클록 입력으로 전송되어 LED가 켜지고 꺼지는 속도를 결정합니다.

 

⇥ 5. CD4017 IC는 어떤 역할을 하나요?

 

CD4017은 ​​10단 카운터 IC입니다. 펄스가 수신될 때마다 높은 신호를 다음 출력 핀으로 이동시키는데, Q0에서 Q1, Q2 등으로 순차적으로 Q9까지 이동합니다. 이로 인해 해당 핀에 연결된 LED가 순차적으로 켜집니다.

 

⇥ 6. LED 깜빡임 패턴의 속도는 어떻게 변경할 수 있나요?

 

555 타이머에 연결된 가변 저항기의 저항값을 변경하여 속도를 조절할 수 있습니다. 저항값이 높을수록 펄스가 느려져 LED가 더 천천히 움직입니다. 저항값이 낮을수록 펄스가 빨라져 LED가 더 빠르게 깜빡입니다.

 

⇥ 7. 이 회로에 필요한 전원은 무엇입니까?

 

이 회로는 9V 배터리 또는 5~12V의 DC 전원을 사용할 수 있습니다. 555 타이머와 CD4017 IC는 모두 이 전압 범위 내에서 작동합니다.

 

이 튜토리얼은 CircuitDigest 엔지니어링 팀에서 제작했습니다. 저희 전문가들은 메이커와 엔지니어들이 라즈베리 파이 프로젝트, 전자 회로 프로젝트 및 IoT 개발 프로젝트를 마스터할 수 있도록 실용적이고 실제적인 튜토리얼 제작에 집중하고 있습니다.

 

이 글이 도움이 되셨고 새로운 것을 배우셨기를 바랍니다. 궁금한 점이 있으면 아래 댓글에 질문을 남겨주시거나, 회로 다이제스트 포럼에서 자세한 토론을 진행해 주세요.

 

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