"룰렛(Roulette)"이라는 카지노 게임과 이를 지칭하는 프랑스어 단어가 있습니다. 이 회로는 룰렛 휠 게임의 작동 원리를 닮아 이러한 이름이 붙여졌습니다. 이 회로는 타이머 IC와 CD 4017이라는 특수 IC로 구성되는데, 이는 10진 카운터(decade counter)입니다.
아래는 LED 룰렛 회로의 회로도입니다.
555 타이머 IC는 주로 펄스 생성과 발진기로 사용됩니다. 555 타이머 IC의 핀 다이어그램은 아래와 같습니다.
| 555 타이머 IC | ||
| 핀 번호 | 핀 이름 | 용도 |
| 1 | GND | 기준 전압 (그라운드) |
| 2 | TRIG | 출력 제어 |
| 3 | OUT | ~1.7V 아래 Vcc 또는 그라운드로 구동 |
| 4 | RESET | 타이밍 간격 리셋 |
| 5 | CTRL | 내부 전압 분할기에 접근 제공 |
| 6 | THR | 타이밍 간격 중지 임계값 역할 |
| 7 | DIS | 커패시터 방전용 오픈 컬렉터 출력 |
| 8 | Vcc | 양의 공급 전압 |
타이머 IC에는 바이스테이블, 모노스테이블, 아스테이블의 세 가지 동작 모드가 있습니다.
관련 글: IC 555 타이머를 사용한 박수 스위치 회로 & 타이머 없이 만들기
고려 중인 회로는 LED가 주기적으로 반복 점멸하도록 타이머가 필요합니다. 10진 카운터 IC CD4017이 이 애플리케이션에 가장 적합합니다. 이 IC는 CMOS 10진 카운터로, CMOS 기술을 기반으로 동작합니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 IC는 0부터 10까지 셀 수 있습니다. 이 IC는 발명가를 기려 존슨 10단계 카운터(Johnson 10 stage counter)라고도 불립니다.
이 IC는 일반적으로 저범위 카운팅에 사용됩니다. 높은 범위는 아니지만 꽤 독특한 특징들을 가지고 있습니다.
CD4017 IC의 핀아웃은 아래와 같습니다.
위 그림에서 볼 수 있듯이 이 IC에는 16개의 핀이 있습니다. 1~7번과 9~11번 핀이 10개의 출력 핀입니다. 각 출력 핀은 순서대로 표시되어 있으며, 이 순서대로 차례로 하이(High) 상태가 됩니다. 타이머 IC로부터 들어오는 입력이 연속적인 출력이 하이 상태가 되어야 하는 타이밍을 제공합니다. 그런 다음 9번째 출력이 도달한 후 프로세스가 반복됩니다. 출력 핀을 제외한 나머지 6개의 핀은 IC를 직접 제어하는 데 사용됩니다. 이 6개 핀은 아래에 설명합니다.
핀 13은 인에이블(Enable) 핀입니다. IC가 작동하도록 활성화합니다. IC의 인에이블 핀이 액티브 로우(Active Low) 상태인 동안 작동합니다. 인에이블 핀을 하이(High)로 만들면 IC가 작동을 멈추고, 입력받는 클럭을 무시하게 됩니다.
관련 글: 자동 LED 비상등 회로
핀 14는 클럭(Clock) 핀입니다. 이 클럭은 IC 작동을 위한 주파수를 제공합니다. 위에서 논의한 바와 같이, 이 IC는 출력 핀에서 순차적인 하이/로우가 발생하도록 클럭에 따른 클럭 사이클이 필요합니다. 클럭이 없으면 언커넥트 상태로 두지 말고, CMOS 입력 표준 규칙에 따라 전원 전압이나 그라운드에 연결해야 합니다. 한 가지 주의할 점은 클럭이 클럭 하이(High)에서 작동한다는 것입니다. 즉, 이 핀이 입력 클럭으로부터 하이(High)를 만날 때만 순차적 출력이 변경됩니다.
진행 중인 출력 시퀀스를 멈추고 초기 상태부터 다시 시작하는 리셋 핀도 있습니다. 이 리셋 핀은 CD4017의 핀 15에 있습니다. 리셋 핀이 그라운드에 연결되면 회로가 스스로 리셋됩니다.
이 IC에는 자체 전원 공급을 위한 두 개의 핀이 있습니다. 핀 8은 그라운드로 음의 공급 전압에 연결되고, 핀 16은 공급 전압이 인가되는 Vcc입니다.
순차적 출력의 작동을 적절히 유지하기 위해 IC에 또 다른 펄스가 주어지며, 이는 입력 클럭의 10사이클마다 한 사이클을 완료합니다. 출력 시퀀스가 완료되고 핀 12의 펄스가 사이클을 완료하지 않으면, 다음 출력이 작동해야 할 주파수에 맞춰 중단됩니다. 핀 12에 제공되는 이 펄스를 캐리 아웃 신호(carry out signal)라고 하며, 따라서 핀 12를 캐리 아웃 핀이라고도 부릅니다. 이 기능은 IC가 수정이 필요할 때 캐리 오버 펄스가 IC에 파급(ripple) 효과를 준다고 하여 이름이 붙여졌습니다.
포텐쇼미터는 3단자 수동 전자 소자입니다. 슬라이딩 커넥터를 균일한 저항 물질 위에서 조정하여 모든 부품의 전압을 변경합니다.
포텐쇼미터 전체 저항 스트립 길이에 전위가 인가되며, 출력으로 얻는 전압은 단순히 그 전압의 일부분입니다. 포텐쇼미터에서 얻을 수 있는 최대 전압은 단순히 인가된 전압입니다.
기본적인 전압 분배 개념을 사용하여 작동합니다. 일반적인 포텐쇼미터의 핀 다이어그램은 아래와 같습니다.
포텐쇼미터는 내부 저항 스트립 양 끝에 입력을 위한 두 개의 고정 단자가 있습니다. 슬라이더에 연결된 세 번째 단자가 스트립을 가로질러 움직이며 두 입력 단자 중 하나와 슬라이더 단자 사이의 전압을 변경합니다.
같은 방식으로 작동하지만 근본적으로 다른 소자로 rheostat(가변 저항기)가 있습니다. rheostat도 가변 저항 소자지만 작동 방식이 다릅니다. 하나의 고정 단자만 있고 회로와의 연결은 움직이는 슬라이더에서 나옵니다.
슬라이더 위치와 무관하게 회로에 연결된 두 단자가 독립적인 포텐쇼미터와 달리, rheostat는 두 단자 중 하나가 고려 중인 회로에 직접 연결됩니다.
작동 스타일에 따라 포텐쇼미터는 두 가지 유형으로 나뉩니다.
포텐쇼미터는 아래와 같은 애플리케이션에 사용됩니다.
회로에 표시된 저항과 커패시터 값은 이미 계산되어 있습니다. LED는 원하는 순서대로 연결할 수 있지만, 룰렛 게임의 이름을 기리기 위해 원형으로 배치해 보겠습니다.
이 회로에서는 8개의 LED를 사용하지만, 10진 카운터의 10개 동기화된 출력을 모두 사용하는 방법도 있습니다. 8개의 LED는 10진 카운터 CD4017의 출력에 연결됩니다. 10진 카운터의 입력은 우리가 사용한 타이머 IC에서 제공됩니다. 회로도의 555 타이머 IC는 아스테이블 모드로 설정되어 있습니다.
모든 연결이 완료되고 전원이 필요한 모든 부품에 공급되면 LED가 점멸하기 시작합니다. 위에서 논의한 포텐쇼미터를 사용하여 LED의 속도를 제어할 수 있습니다. 포텐쇼미터의 저항값이 타이머 IC의 입력 저항을 변경하고, 이는 타이머 IC의 발진 주파수를 변경시킵니다.
이렇게 10진 카운터로 전송되는 클럭 펄스의 비율을 변경할 수 있습니다. 10진 카운터에 공급되는 새로운 클럭 펄스는 출력이 하이 상태가 되는 비율에 영향을 미치므로, 룰렛 회로의 LED가 이전과 다른 속도로 점멸하게 됩니다.
관련 전자 프로젝트 회로:
산업기술
1. 555 LED 플래셔 회로 작동 원리 (점멸 조명은 흔히 LED 플래셔 회로를 활용) 10% 듀티 사이클로 555 IC 타이머가 안정 다중 진동기(astable multivibrator) 모드로 설정됩니다. 전자 회로에 연결될 때 일반적으로 발생합니다. 일부 프로젝트에서는 LED가 잠시 켜졌다가 더 오래 꺼집니다. LED 연결 방식을 바꾸면 듀티 사이클이 반전되기도 합니다. LED가 더 오래 켜지므로 배터리 소모가 증가합니다. 220kΩ 포텐셔미터를 22kΩ 저항과 직렬 연결하면 가변 플래시 레이트를 만들 수 있습니다. 2
로직 레벨 변환, 신호 버퍼링, 발진 회로 등에서 CD4049 헥스 인버터(Hex Inverter)는 수십 년간 검증된 표준 부품입니다. CMOS 공정으로 저전력, 고내노이즈, 넓은 전압 범위(3~15V)를 제공하며, 6개의 독립적인 인버터 게이트를 내장해 다용도로 쓰입니다. 이 글에서는 데이터시트 핵심 특성, 핀아웃, 주요 응용, 그리고 터치 온오프 스위치, 바운스리스 스위치, 구형파 발진기 등 실전 회로 3가지를 단계별로 제작하는 방법을 안내합니다. 1. CD4049 주요 특성 (데이터시트 요약) 동작 전압: 3V ~ 1
