Circuito de osciloscópio de LED

O circuito simples do osciloscópio de LED explicado neste artigo pode ser usado para analisar a forma de onda de baixa frequência através de um display de matriz de LED de 10 x 10.

Devido ao envolvimento de apenas 100 LEDs na placa de exibição, a resolução é baixa e a clareza da exibição da forma de onda não é tão impressionante. No entanto, este circuito de osciloscópio de LED pode funcionar razoavelmente bem para analisar formas de onda básicas de baixa frequência.

Descrição do circuito

O coração do circuito são os dois ICs, IC2 e IC3, que são IC LM3915 e IC 4017, respectivamente.

Antes de entrar nos detalhes do circuito de osciloscópio de LED proposto, seria primeiro importante aprender sobre os breves detalhes de funcionamento desses dois CIs.

LM3915 Funcionando

O LM3915 é um driver de exibição de ponto/barra IC.

As saídas deste IC são ativadas sequencialmente do pino 1 para o pino 10, um após o outro, em resposta a um nível de tensão crescente entre o pino 5 e o terra.

Portanto, quando um potencial crescente é aplicado no pino 5, uma lógica baixa muda correspondentemente do pino 1 para o pino 10, em resposta a esse potencial crescente.

Se os LEDs estiverem conectados no pino 1 e no pino 10 com seus ânodos comuns conectados à linha positiva, esses LEDs acenderão sequencialmente do pino 1 até o pino 10 e vice-versa, em resposta a uma tensão crescente e decrescente no pino 5 e terra do IC.

Quando o pino 9 do IC está desconectado, toda a sequência de saída sem travamento cria um movimento semelhante a um ponto para os LEDs conectados.

Considerando que, quando o pino 9 está conectado à fonte positiva, os pinos de saída da sequência IC em um modo de travamento, para que as pinagens avancem sequencialmente e também travem uma após a outra criando um efeito de barra ascendente nos LEDs conectados.

Neste circuito de osciloscópio de LED, o IC LM3915 é configurado para detectar a tensão de amplitude ascendente/descendente de um sinal de forma de onda de entrada, de modo que produza saídas de deslocamento correspondente, na forma de uma lógica baixa movendo-se para cima/para baixo na matriz de LED.

Funcionamento IC 4017

Tecnicamente, o IC 4017 é um contador de décadas Johnson com 10 saídas decodificadas.

Assim como o IC LM3915, o IC 4017 também exibe saídas de ativação sequencial do pino 3 para o pino 11, no entanto, esse deslocamento sequencial das saídas é em resposta aos pulsos ON/OFF no pino 14.

Ou seja, quando um primeiro pulso positivo atinge o pino 14, uma saída lógica alta muda do pino 3 para o pino 2, quando o segundo pulso chega ao pino 14, o pulso lógico alto muda do pino 2 para o pino 4. …este deslocamento sequencial da lógica alta continua até atingir o pino 11, quando o IC é reiniciado, e a lógica alta reverte para o pino 3 para um novo ciclo.

Neste artigo de osciloscópio de LED, o IC 4017 é configurado para produzir um gerador de base de tempo, que corresponde ao período de uma forma de onda de entrada a ser analisada.

Como funciona o osciloscópio de LED

O esquema completo do circuito do osciloscópio LED simples pode ser visto no diagrama a seguir:

Lista de peças

  • R1 = 150 ohms
  • R2, R5 = 1k,
  • R3, R6 = 10k
  • R4 = 18k
  • VR1 = pote de 470k
  • VR2 = pote 4k7
  • VR3 = pote de 2k2
  • C1 = 47 nF
  • C2 = 10 nF
  • SW1 = pressione o interruptor ON (microinterruptor)
  • IC1 = Qualquer 555 IC
  • IC2 = LM3915 ou LM3914
  • IC3 = Qualquer 4017 IC
  • Todos os LEDs são 5 mm VERMELHO ou VERDE, tipo 20 mA

Conforme discutido acima, o IC LM3915 detecta a tensão oscilante de uma forma de onda e, correspondentemente, gera uma lógica baixa em suas saídas, que se deslocam para cima/para baixo sequencialmente em resposta à amplitude da forma de onda.

Esse deslocamento para cima/para baixo acontece no eixo Y.

No entanto, para traçar a forma de onda, precisamos habilitar essa amplitude para varrer o eixo X, de modo que a forma de onda se torne visível na matriz de LED.

Este processo é realizado pelas saídas do IC 4017.

Como as saídas do IC 4017 geram uma lógica de deslocamento alta e as saídas do IC LM3915 geram uma lógica de deslocamento baixa, todos os ânodos dos LEDs são unidos às saídas do IC 4017 e todos os cátodos dos LEDs são conectados ao IC LM3915 saídas.

Isso permite que as saídas do IC 4017 funcionem como um gerador de base de tempo, enquanto as saídas do IC LM3915 funcionam como um modulador de sinal.

O IC 4017 também pode ser imaginado como um gerador de sinal portador, como temos em uma forma de onda do transmissor AM/FM.

Agora, como discutido anteriormente, as saídas do IC 4017 mudarão sequencialmente apenas em resposta a um pulso oscilante aplicado em seu pino 14.

Isto é conseguido pelo circuito IC 555 que é configurado como um multivibrador astável.

O pulso oscilante gerado no pino 3 do IC 555 é aplicado ao pino 14 do IC 4017, o que faz com que as saídas do IC 4017 produzam uma lógica alta de execução sequencial de seu pino 3 em direção ao pino 11.

Como o padrão de forma de onda é gerado na matriz de LED

Agora vamos analisar o que acontece quando um sinal de forma de onda externa é aplicado no pino 5 do IC LM3915.

Os LEDs no eixo Y são controlados pelas saídas LM3915, que indicam a amplitude da forma de onda.

Os LEDs no eixo X são controlados pelas saídas do IC 4017, que indicam a frequência base de tempo do osciloscópio.

O IC LM3915 detecta a amplitude da forma de onda e gera uma lógica de baixo para cima e para baixo correspondente nos LEDs conectados.

Como o 4017 também fornece uma lógica de deslocamento com alguma frequência, a iluminação do LED para cima/para baixo no eixo Y das saídas do LM3915 é varrida pelo eixo X, de modo que corresponda ao período de tempo da forma de onda.

Isso permite que um padrão de forma de onda de varredura seja simulado na matriz de LED de 10 x 10.

A velocidade na qual as saídas do IC 4017 mudam determina a direção da forma de onda.

Se a velocidade for menor que o período de tempo da forma de onda, a forma de onda do LED parece se mover da direita para a esquerda e, quando a velocidade for maior que o período de tempo da forma de onda, a forma de onda do LED parece se mover da esquerda para a direita.

Esta velocidade determina a frequência base de tempo do IC 4017 que é gerada pelo IC 555 astável, e pode ser ajustada com a ajuda do resistor variável VR1.

Ajustes do osciloscópio

Todos os osciloscópios possuem três ajustes fundamentais por meio de potenciômetros, o ajuste de frequência base de tempo, ajuste de amplitude ou escala de tensão e ajuste de posição do eixo Y.

Esses ajustes permitem que o padrão da forma de onda na tela seja otimizado corretamente para facilitar a análise adequada da forma de onda.

O circuito de osciloscópio de LED discutido também inclui esses três recursos básicos de ajuste.

O potenciômetro VR1 permite o ajuste da frequência base de tempo, através das saídas do IC 4017.

O potenciômetro VR2 ajusta o nível de tensão da forma de onda no pino 5 do LM3915 e, assim, ajuda a ajustar a escala de tensão de amplitude da forma de onda no display de LED.

O VR3 ajuda a ajustar o deslocamento do eixo Y na tela de matriz de LED de 10 x 10.

A chave SW1 pode ser pressionada para desabilitar momentaneamente a base de tempo IC 4017, evitando a varredura horizontal da forma de onda.

Isso conclui a descrição do circuito do nosso osciloscópio de LED. Se você tiver alguma dúvida ou sugestão, em relação ao circuito, sinta-se à vontade para expressá-las através de comentários.

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