Эволюция семисегментного индикатора: от старых времен к новым возможностям

Пообщайся с ChatGPT! Задавай любые вопросы, давай любые задания. На русском, в Телеграм, 5000 токенов бесплатно →

Применение индикаторов серии E 22563

Индикаторы данного типа на сегодняшний день являются довольно востребованными. На электронные приборы указанные модели устанавливать можно. При этом в промышленной сфере устройства данного типа также являются востребованными. В этом случае светодиоды устанавливаются средней мощности. Причем контактные системы на рынке представлены самые разнообразные.

Подключение моделей к модулятору, как правило, осуществляется через тетроды. Преобразователи подходят с частотой не менее 4 Гц. Дополнительно следует учитывать, что параметр рассеивания свечения светодиодов зависит от мощности блока питания. Если рассматривать самые простые часы с модулятором серии РР20, то он подбирается на 20 В.

Давайте включим цифру 6

Теперь мы готовы подключить дисплей так, чтобы он отображал, например, число 6. Из приведенной выше таблицы мы можем прочитать, что число 6 образовано комбинацией сегментов a, c, d, e, f и g. Таким образом, мы можем создать схему подключения, показанную на картинке ниже.

Что касается подключения к общему терминалу (COM), то здесь безразлично какой вы выберите верхний или нижний. В данном примере десятичная точка не используется, поэтому подключать ее к схеме не нужно, как и клемму для сегмента «b».

Схема срабатывает сразу, и как только вы подключите батарею, сразу загораются сегменты, образующие цифру 6. Интересно отметить, что каждый семисегментный индикатор потребляет ток, равный количеству включенных светодиодов. Другими словами, наименьшее потребление энергии происходит, когда на дисплее отображается цифра «1», а наибольшее потребление энергии происходит, когда на дисплее отображается цифра «8».

Схема индикаторов серии E 10509

Семисегментные индикаторы данного типа способны похвастаться высокой чувствительностью. При этом светодиоды для них подходят резонансные. На рынке они чаще всего представлены красного и синего цвета. Резисторы для подключения модели применяются в основном импульсные. Однако инерционные аналоги также активно используются в бытовой технике. Тетроды в данном случае напряжение должны быть способны выдерживать максимум на уровне 30 В.

При этом система контактов, как правило, подбирается на два проводника. Усилитель для сборки часов потребуется низкоомного типа. Все это необходимо для того, чтобы справляться с большим отрицательным сопротивлением. Однако в данной ситуации многое зависит от модулятора, который устанавливается.

Современные реализации семисегментного индикатора

В настоящее время, большинство одноразрядных семисегментных индикаторов сделаны на светодиодах. В обычном одноразрядном светодиодном индикаторе девять контактов: один общий и восемь – от каждого из сегментов. Есть схемы с общим анодом и с общим катодом. Многоразрядные семисегментные индикаторы чаще выпускаются либо по светодиодной технологии, либо на жидких кристаллах. Выводы всех одноимённых сегментов всех разрядов таких индикаторах соединены вместе, а общие выводы каждого разряда выведены отдельно.

Для управления таким индикатором, управляющая микросхема циклически подает напряжение на общие выводы всех разрядов, одновременно на выводы сегментов выставляется код из семи нулей и единиц. Таким образом, например, восьмиразрядный индикатор, имеет всего шестнадцать выводов вместо шестидесяти четырех.

Трехразрядные устройства

Трехразрядные устройства обладают большой мощностью. Светодиоды в данном случае имеются резонансного типа, и на рынке они, как правило, представлены белого цвета. Резисторы для подключения индикаторов применяются инерционного типа. Для того чтобы сделать из трехразрядной модификации часы, потребуется найти качественный модулятор. При этом управление семисегментным индикатором будет происходить через регулятор кнопочного типа.

Тетроды в данном случае пороговое напряжение обязаны выдерживать на уровне 15 В. Проводимость их зависит от частотности конденсаторов. Многие специалисты при сборе часов советуют преобразователи устанавливать с тиристором. В данном случае блок питания можно использовать без усилителя. Для подключения индикаторов понадобятся проводники. Для безопасного использования прибора их необходимо изолировать.

Подключение устройства серии E 10578

Индикаторы указанной серии имеются с резонансными светодиодами. В настройке они довольно просты и цифры способны отображать четко. Также следует учитывать, что параметр рассеивания у них очень высокий. Таким образом, устанавливать их в электронные приборы можно довольно просто. Как правило, такие модели используются в микроволновых печах. При этом для секундомеров они также подходят. В данном случае модулятор устанавливается с расширителем. При этом многоканальные модификации являются более распространенными. Усилители для устройств подходят только низкоомного типа. Дополнительно следует учитывать, что частотность модели зависит от блока питания. Если рассматривать прибор на 20 В, то вышеуказанный параметр будет находиться в районе 4 Гц.

Одноразрядные модели

Одноразрядный семисегментный индикатор (схема показана ниже) в наше время отличается своей простотой. Как правило, контакты у моделей установлены в параллельном порядке. При этом светодиоды используются самые обычные. Сделать электронные часы из одноразрядных индикаторов можно довольно просто. В данном случае блок питания потребуется на 30 В.

Также следует учитывать, что модулятор для этого типа индикаторов может использоваться исключительно одноканальный

Непосредственно регулятор для него важно вывести через двойной переходник. При этом резисторы для часов подойдут как импульсного, так и инерционного типа

Непосредственно подключение семисегментного индикатора осуществляется через проводник. Предельное напряжение он обязан выдерживать не менее 35 В. При этом параметр силы тока должен составлять 5 А.

Динамическая индикация.

Постепенно начинаем перемещаться к практическим нюансам. И первым, что приходит на ум, является тот факт, что для управления одним разрядом потребуется целых девять выводов микроконтроллера. Будем для наглядности рассматривать схему с общим катодом, никаких ограничений это не накладывает. Тогда получаем эти самые девять требуемых сигналов:

• катод диодов – 1 штука
• сегменты для отображения цифры/символа – 7 штук
• сегмент десятичной точки – 1 штука

Нехитрые манипуляции в виде суммирования дают именно девять сигналов для полноценного управления. И это только для одного разряда. Если разрядов будет 4, то это уже 36 выводов микроконтроллера, что, мягко говоря, чуть больше, чем очень много.

Решение же данной проблемы заключается в использовании динамической индикации. Принцип заключается в том, что в каждый момент времени светится только одна цифра. Допустим, нам нужно вывести на индикатор число “1971”, действуем так:

• Зажигаем “1” на месте первого разряда.
• Ожидаем некоторое время, пусть 1 миллисекунду. В этом временном интервале у нас горит “1”, остальные же три разряда выключены полностью.
• Гасим “1” в первом разряде и зажигаем “9” на второй позиции.
• Снова ожидаем в таком состоянии миллисекунду.
• Повторяем аналогичные действия для оставшихся цифр “7” и “1”.

И в итоге за счет того, что смена активных разрядов осуществляется быстро, это изменение остается невидимым для глаза, и поэтому визуально выглядит так, будто цифры горят одновременно. Что и дает нам отображение четырехзначного числа. Графическая иллюстрация динамической индикации:

И теперь нам требуется не 36, а только 12 выводов для управления 4-х разрядным индикатором. Рассмотрим более подробно на конкретном примере такого индикатора:

Поскольку динамическая индикация является классическим способом управления такими девайсами, то зачастую на этапе производства выводы сегментов для разных разрядов соединяются внутри индикатора:

Здесь у нас вариант с общим анодом. Суммарно этот семисегментный индикатор содержит в себе 4 разряда, по 8 сегментов каждый (7 + 1 для точки) и 12 выводов для управления всем хозяйством. Восемь сегментов каждого из разрядов соединены анодами и каждый из них, в свою очередь, выведен на выходной разъем. В данном случае это пины с номерами 12, 9, 8 и 6. Сегменты же разных разрядов соединены катодами между собой. Так точка 1-го разряда, соединена с точками 2-го, 3-го и 4-го разрядов, и этот сигнал выходит на 3-й контакт разъема:

Точно так же и для остальных катодов каждого из светодиодов. Возвращаемся к динамической индикации, которая на этом конкретном примере трансформируется в следующий алгоритм:

• Подаем на 12-й вывод положительное напряжение, 9-й, 8-й, 6-й заземляем. Таким образом, мы “активируем” только первый разряд.
• Для того, чтобы зажечь единицу нужно подать на катоды диодов b и c 0 В (выводы 7 и 4). На остальные же катоды подаем то же напряжение, что и на анод. В итоге гореть будут только светодиоды b и c первого разряда.
• Ожидаем некоторое непродолжительное время.
• Далее наша задача вывести “9” на второй позиции, потушив все остальные разряды. Для этого по той же схеме – подаем на 9-й вывод положительное напряжение, 12-й, 8-й, 6-й заземляем.
• Теперь у нас “активирован” второй разряд и только он.
• Для отображения “9” подаем на катоды диодов a, b, c, d, f, g – 0 В, на катод диода e – то же напряжение, что и на его анод, дабы он оставался в покое.
• Все, в дальнейшем те же действия для 3-го и 4-го разрядов и все это повторяем циклично. Результатом будет отображение нужного числа.

В итоге, управление осуществляется 12-ю выводами микроконтроллера, что тоже немало, но, как минимум, меньше 36-ти. Есть, конечно же, в продаже и 7-сегментные индикаторы, в которых на разъем выведены все 36 сигналов, соответственно, они не закорочены между собой внутри. Вот, например:

Поэтому при выборе следует исходить, в первую очередь, из конкретной задачи и требований. Более наглядно мы все описанное увидим в программной части статьи, к которой и переходим.

Использование оптических модуляторов

Оптические модуляторы, как правило, используются с индикаторами резонансного типа. При этом на электроприборы данные конфигурации устанавливаются часто. В данном случае регуляторы используются в основном поворотного типа. При этом кнопочные варианты встречаются довольно редко. Резисторы для указанных систем подходят асинхронного типа. Непосредственно подсоединение модуляторов в цепи происходит через преобразователи.

При таком подходе, для вывода числа с любым количеством разрядов используется всего 2 цифровых выхода Arduino.

Для примера будем выводить на индикаторы количество секунд, прошедших с момента старта работы.