Bild Pinbelegung 4017Der CMOS-IC 4017 ist ein dezimaler Zähler, wie er in der Computertechnik häufig benötigt wird. Es gibt auch andere Zähler, doch der Vorteil des 4017 ist die dezimale Orientierung, wofür er zehn Ausgänge benötigt, was für ein Lauflicht schon eine brauchbare Anzahl ist.
Immer nur einer der zehn Ausgänge führt positives Potential, nach dem Einschalten ist das Ausgang 0 an Pin 3, alle anderen sind negativ. Jeder Triggerimpuls schaltet auf den jeweils nächsten Ausgang.
Neben diesen zehn eigentlichen Ausgängen gibt es noch einen besonderen: Pin 12 führt immer dann negatives Potential, wenn einer der Ausgänge 0 bis 4 aktiv ist; beim Wechsel von Ausgang 4 auf Ausgang 5 kippt auch Pin 12 auf positiv und verbleibt dort, solange einer der Ausgänge 5 bis 9 aktiv ist. Ist der Zähler bei Ausgang 9 angelangt und wird ein weiteres Mal getriggert, wird wieder Ausgang 0 aktiv, Pin 12 zurückgesetzt und der Kreislauf beginnt von vorn. Die spezielle Eigenschaft von Pin 12 ist erforderlich, wenn in Digitalschaltungen mehrere dieser Zähler hintereinander geschaltet sind. Das Zurückfallen von Pin 12 kann dann die nächste Stufe triggern. Für uns im Modellbetrieb kann Pin 12 eine zusätzliche, langsam blinkende Lampe bedienen.
Der 4017 kann sowohl positiv als auch negativ getriggert werden, dafür zuständig sind die beiden Pins 13 und 14. Wollen Sie positiv triggern, benutzen Sie Pin 13, allerdings muss dann Pin 14 an Dauerplus liegen. Umgekehrt lässt sich an Pin 14 negativ triggern, wenn Pin 13 ständig mit negativem Potential versorgt wird.
Zum Triggern erwarten die beiden Anschlüsse einen harten Wechsel vom Ruhepotential auf das Triggerpotential, also Pin 13 von Minus auf Plus und Pin 14 von Plus auf Minus. Sie werden von der »Schaltflanke« eines solchen Umschaltprozesses getriggert, weshalb man das auch mit Flankentriggerung bezeichnet. (Bei Flankentriggerung ist es nicht erforderlich, den Eingangsimpuls zu dynamisieren, falls er länger andauern sollte.)
Man kann einen solchen Zählerbaustein zweistufig als Achsenzähler einsetzen, aber auch einfach als Lauflichtsteuerung missbrauchen. Im einfachsten Fall schließen Sie dazu an jeden Ausgang eine Leuchtdiode an, selbstverständlich mit Vorwiderstand, und sorgen an einem der Triggereingänge für einen permanenten Flankenwechsel, zum Beispiel mit dem Ausgangssignal eines beliebigen Oszillators. In der Aufbauskizze ist dafür ein IC NE 555 als Taktgeber vorgesehen. Die Außenbeschaltung richtet sich nach der gewünschten Blinkfrequenz:
Formel Blinkfrequenz
Bild Platinenentwurf Lauflicht
Für eine Frequenz von 10 Takten pro Sekunde, also einen kompletten Durchlauf der Zählkette pro Sekunde, benötigen Sie folgende Werte:
R1 = 150 kΩ, R2 = 1,5 kΩ, C1 = 1 µF, C2 dient der Dämpfung des Oszillators und beträgt 10 nF.
Wenn Ihnen zehn Ausgänge (Bild unten - A) zu viel sind, weil Sie vielleicht nur sieben Baustellenbaken damit steuern möchten, lassen Sie die übrigen drei Ausgänge einfach unbeschaltet (B). Die dadurch entstehende Pause im Lauf des Lichts müssen Sie nicht hinnehmen, auch dafür haben die Entwickler des 4017 bereits Abhilfe vorgesehen: Pin 15 führt die Bezeichnung »Reset«.
Eine positive Flanke, also ein Impuls von Minus nach Plus wechselnd an diesem Eingang setzt die Zählschaltung zurück auf Ausgang 0.
Verbinden Sie einfach den ersten nicht mehr benötigten Ausgang (zum Beispiel für sieben Baken Ausgang 7 = Pin 6) mit Pin 15 (C), dann wird das Aktivieren dieses Ausgangs den Reset-Impuls an Pin 15 geben. Da auf der Leiterseite der Platine unter dem 4017 keine Verbindungen bestehen, reicht dafür bereits ein Pinselstrich Leitlack von der Anschlussfläche des Pin 15 zum gewünschten Ausgang. Um flexibel beim Einsatz einer solchen Zählketten-Lauflichtschaltung zu sein, sind im Platinenentwurf Anschlusspins an den Ausgängen eingezeichnet, die im Bedarfsfall per Steckbrücke mit dem Anschluss (r) verbunden werden können.
Bild Anschlussvarianten