Светодиодные семисегментные индикаторы.

Их конструкция и особенности

Наверняка вы уже видели индикаторы – "восьмёрки". Это и есть семисегментный светодиодный индикатор, который служит для отображения цифр от 0 до 9, а также децимальной точки (DP – Decimal point) или запятой.

Конструктивно такое изделие представляет собой сборку светодиодов. Каждый светодиод сборки засвечивает свой знакосегмент.

В зависимости от модели сборка может состоять из 1 – 4 семисегментных групп. Например, индикатор АЛС333Б1 состоит из одной семисегментной группы, которая способна отображать всего лишь одну цифру от 0 до 9.

А вот светодиодный индикатор KEM-5162AS уже имеет две семисегментных группы. Он является двухразрядным. Далее на фото показаны разные светодиодные семисегментные индикаторы.

Также существуют индикаторы с 4-мя семисегментными группами – четырёхразрядные (на фото – FYQ-5641BSR-11). Их можно использовать в самодельных электронных часах.

Как обозначаются семисегментные индикаторы на схемах?

Так как семисегментный индикатор – это комбинированный электронный прибор, то изображение его на схемах мало отличается от его внешнего вида.

Стоит только обратить внимание на то, что каждому выводу соответствует конкретный знакосегмент, к которому он подключен. Также имеется один или несколько выводов общего катода или анода – в зависимости от модели прибора.

Особенности семисегментных индикаторов.

Несмотря на кажущуюся простоту этой детали и у неё есть особенности.

Во-первых, светодиодные семисегментные индикаторы бывают с общим анодом и с общим катодом. Данную особенность следует учитывать при его покупке для самодельной конструкции или прибора.

Вот, например, цоколёвка уже знакомого нам 4-ёх разрядного индикатора FYQ-5641BSR-11.

Как видим, аноды у светодиодов каждой цифры объединены и выведены на отдельный вывод. Катоды же у светодиодов, которые принадлежат к знакосегменту (например, G), соединены вместе. От того, какую схему соединений имеет индикатор (с общим анодом или катодом) зависит очень многое. Если взглянуть на принципиальные схемы приборов с применением семисегментных индикаторов, то станет ясно, почему это так важно.

Кроме небольших индикаторов есть большие и даже очень большие. Их можно увидеть в общественных местах, обычно в виде настенных часов, термометров, информеров.

Чтобы увеличить размеры цифр на табло и одновременно сохранить достаточную яркость каждого сегмента, используется несколько светодиодов, включенных последовательно. Вот пример такого индикатора – он умещается на ладони. Это FYS-23011-BUB-21.

Один его сегмент состоит из 4 светодиодов, включенных последовательно.

Чтобы засветить один из сегментов (A, B, C, D, E, F или G), нужно подать на него напряжение в 11,2 вольта (2,8V на каждый светодиод). Можно и меньше, например, 10V, но яркость тоже уменьшится. Исключение составляет децимальная точка (DP), её сегмент состоит из двух светодиодов. Для неё нужно всего 5 - 5,6 вольт.

Также в природе встречаются двухцветные индикаторы. В них встраиваются, например, красные и зелёные светодиоды. Получается, что в корпус встроено как бы два индикатора, но со светодиодами разного цвета свечения. Если подать напряжение на обе цепи светодиодов, то можно получить жёлтый цвет свечения сегментов. Вот схема соединений одного из таких двухцветных индикаторов (SBA-15-11EGWA).

Если коммутировать выводы 1 (RED) и 5 (GREEN) на "+" питания через ключевые транзисторы, то можно менять цвет свечения отображаемых чисел с красного на зелёный. А если же одновременно подключить выводы 1 и 5, то цвет cвечения будет оранжевым. Вот так можно баловаться с индикаторами .

Управление семисегментными индикаторами.

Для управления семисегментными индикаторами в цифровых устройствах используют регистры сдвига и дешифраторы. Например, широко распространённый дешифратор для управления индикаторами серии АЛС333 и АЛС324 – микросхема К514ИД2 или К176ИД2. Вот пример.

А для управления современными импортными индикаторами обычно используются регистры сдвига

74HC595. По идее, управлять сегментами табло можно и напрямую с выходов микроконтроллера. Но такую схему используют редко, так как для этого требуется задействовать довольно много выводов самого микроконтроллера. Поэтому для этой цели применяются регистры сдвига. Кроме этого, ток, потребляемый светодиодами знакосегмента, может быть больше, чем ток, который может обеспечить рядовой выход микроконтроллера.

Для управления большими семисегментными индикаторами, такими как, FYS-23011-BUB-21 применяются специализированные драйверы, например, микросхема MBI5026.

Что внутри семисегментного индикатора?

Ну и немного вкусненького. Любой электронщик не был бы таковым, если бы не интересовался "внутренностями" радиодеталей. Вот что внутри индикатора АЛС324Б1.

Чёрные квадратики на основании – это кристаллы светодиодов. Тут же можно разглядеть золотые перемычки, которые соединяют кристалл с одним из выводов. К сожалению, этот индикатор уже работать не будет, так как были оборваны как раз эти самые перемычки . Но зато мы можем посмотреть, что скрывается за декоративной панелькой табло.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Глава 3 Светодиодные индикаторы.

Газоразрядные индикаторы — это более экономичные индикаторы по сравнению с лампами накаливания, но использование высокого напряжения питания привело к тому, что они в настоящее время практически не используются.

В настоящее время практически везде для отображения двоичной информации используются светодиоды. Это обусловлено тем, что надёжность светодиодов значительно превосходит надёжность как индикаторных ламп накаливания, так и газоразрядных (неоновых) индикаторных ламп. Светодиоды труднее разбить, так как их корпус обычно состоит из прозрачной пластмассы, а вес значительно меньше индикаторных ламп. Кроме того при включении светодиодов не возникает импульсного тока значительной величины, который разрывает холодную нить накаливания своим магнитным полем.

К.п.д. светодиодов, особенно современных, тоже значительно превосходит к.п.д. индикаторных ламп. Основная причина повышенного к.п.д. - это принципиальное отсутствие теплового излучения. Электрический ток непосредственно преобразуется в световое излучение. Так как светодиод, так же как и газоразрядная лампа, управляется током, то схема его подключения практически совпадает со схемой подключения газоразрядной лампы. Она приведена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6. Схема подключения светодиодного индикатора к цифровой ТТЛ микросхеме.

Расчет токоограничивающего резистора в этой схеме не отличается от расчета подобного резистора газоразрядного индикатора. Отличие только в том, что падение напряжения на светодиодах лежит в пределах от 1,5 до 3 Вольт. Расчет резисторов R1 и R2 точно такой же как и в остальных транзисторных ключах.

Теперь вспомним, что выходной ток современных цифровых микросхем превосходит минимальный ток зажигания светодиода. Это означает, что можно обойтись без дополнительного транзисторного ключа для подключения светодиода. В результате схема значительно упрощается. Теперь достаточно просто ограничить ток через светодиод до допустимой величины. Новая схема приведена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7. Схема подключения светодиодного индикатора к цифровой микросхеме с пятивольтовым питанием.

В схеме, приведенной на рисунке 3.7, используется ток нуля цифровой микросхемы. Этот ток в большинстве цифровых схем больше тока единицы. В этой схеме мы не накладывали никаких ограничений на используемую цифровую микросхему, кроме того, что она должна обеспечивать необходимый выходной ток. Однако при использовании обычного выходного каскада необходимо, чтобы напряжение питания микросхемы было равно напряжению, подаваемому на светодиод. Однако на светодиод нужно подавать напряжение больше пяти вольт. Только в этом случае светодиод надёжно откроется.

В большинстве современных микросхем ток единицы превышает минимальный ток зажигания светодиода. В ряде случаев это может упростить принципиальную схему устройства. Схема с использованием единичного тока цифровой микросхемы приведена на рисунке 8. Однако следует отметить, что если в схеме, приведенной на рисунке 3.7, светодиод зажигается нулевым потенциалом, то в схеме, приведенной на рисунке 8, для зажигания светодиода на выходе микросхемы следует сформировать единичный потенциал. В этой схеме напряжение питания цифровой микросхемы тоже должно превышать пять вольт.

Рисунок 3.8. Использование тока единицы для зажигания светодиодного индикатора.

Как уже говорилось ранее, в современных цифровых микросхемах часто используется напряжение питания 3.3 В, 2.5 В или даже 0.7 В! Как же быть в таком случае? Неужели использовать схему с дополнительным транзисторным ключом? Во всех цифровых схемах присутствуют микросхемы с открытым коллектором. Выходной транзистор этих микросхем способен выдерживать напряжение, превышающее напряжение питания самой микросхемы, поэтому такие микросхемы можно использовать для подключения светодиодных индикаторов. Такая схема приведена на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9. Схема подключения светодиодного индикатора к цифровой микросхеме с открытым коллектором.

studfiles.net

Светодиодные индикаторы: типы и особенности

Отображение символов на табло, электронные часы и многое другое. Светодиодный индикатор – это простая конструкция, отображающая буквенные или символьные знаки. Конструктивно, представляет собой сборку светодиодов, где каждый элемент подсвечивает знакосегментный индикатор.

Особенности конструкции и типы

Светодиодные индикаторы состоят из интегральных микросхем, отображающие различную информацию. Рабочее напряжение составляет от 2В до 8В. Они могут быть:

- Сегментными;
- Матричными;
- Линейной шкалы;
- Единичными

Первая разновидность используется чаще всего и является стандартным типом. В зависимости от модели, сборка конструкции может быть выполнена из 1-4 семисегментных групп. От их количества зависят размеры объекта, количество отображаемых символов. Так, одна семисегментная группа будет показывать только одну цифру или букву. Четыре группы используются в электронных часах. Выбирая схему для самодельного использования, покупатель должен обратить внимание на наличие общего анода и катода.

Помимо небольших индикаторов, существуют и те, которые можно увидеть в общественных местах. Для увеличения их яркости, используются последовательно включенные светодиоды, встроенные в каждый отдельный компонент. Чтобы индикатор показывал определенную цифру или символ – подается напряжение в 11,2 Вольта. У элементов есть собственные названия: A, B, C, D, F или G. Работа обусловлена цифровыми регистрами сдвига и дешифраторами.

Шифрование данных и интегральные микросхемы

Такие элементы установлены на плате, контролирующей подачу напряжения. Работа обусловлена обращением к программному коду и задействованию специальных микроконтроллеров. При помощи программирования, устанавливается тайминг, влияющий на отображение компонентов в определенное время.
Интегральная микросхема преобразовывает двоичный и двоично-десятичный код, подаваемый на табло. Распространенными схемами для управления отечественными индикаторами являются К514ИД2 или К176ИД2, в импортных моделях 74HC595. Управление возможно двумя способами:

- Напрямую, через микроконтроллеры;
- При помощи регистров сдвига

Первый вариант менее успешен из-за необходимости подключения множества выводов. К тому же, ток потребления может быть выше, чем это возможно у микроконтроллеров. Большие семисегментные индикаторы зависят от микросхемы MBI5026.

Особенности сегментных индикаторов

В электронике они используются для визуального контроля. Конструкция состоит из таких элементов:

- Знакосинтезирующий индикатор – прибор, в котором зрительная информация отображается с помощью одного или нескольких компонентов;
- Поле отображения данных – в пределах нее отображаются цифры или другие символы;
- Элемент отображения – конструктивная часть, обладающая собственным управлением;
- Сегмент – элемент отображения информации, представлен в виде прямых или кривых линий;
- Знакоместо – пространство, необходимое для отображения одного знака

Все электронные приспособления выполняют основные задачи:

1. Визуальное информирование.
2. Обладают законченным конструктивом.
3. Оснащены электронным управлением

Сегментные модификации отличаются от матричных тем, что каждый элемент уникален. Форма знаков разрабатывается специально для отображения определенных цифр или символов. Последние основаны не на семи, а на девяти, четырнадцати или шестнадцати сегментах. Когда количество превышает 7, то вполне рационально использовать динамическую индикацию переключения. Отображение светодиода, индикация возможна и в двухцветной форме. Используются лампочки различного цвета и подключаются к общей схеме. Объединив выводы, получается совмещенный оттенок.

Заключение

Работа индикаторов невозможна без светодиодов. Подобные приспособления актуальны не только для радиотехнического оборудования, но успешно применимы для вывесок, таймеров и указателей. В качестве показа информации, могут использоваться устройства различного типа схемы и управления.
Поделитесь информацией на своих страницах в социальных сетях относительно данной тематики.

ledflux.ru

Схема индикаторов выходной мощности усилителя на светодиодах своими руками

Второй год реанимирую усилитель Солнцева, собранный 20 лет назад. Одним из узлов усилителя является индикатор выходной мощности. В момент создания в состав усилителя входил индикатор, собранный на К155ЛА3 – 8 корпусов + обвес. Работал хорошо, но сейчас не современно. Реинкарнация на современной базе под катом.
В процессе реанимации решил соорудить новый индикатор, на современной элементной базе. Популярной в данный момент является схема индикаторов на LM3915.

К сожалению сразу в наших краях не нашел в продаже линейки светодиодных индикаторов в одном корпусе и собрал на отдельных светодиодах.

В целом, получилось неплохо, но размытость (даже мутность) световых пятен не совсем устраивала.
В поисках светодиодной ленты набрел на линейки светодиодных индикаторов в одном корпусе на 12 сегментов, 8 из которых зеленого цвета и 4 красного.

В моей конструкции 10 светодиодов используются для индикации выходной мощности усилителя, а два светодиода для индикации появления отрицательного или положительного напряжения на выходе усилителя.
Ожидание посылки, символическая плата за доставку и переделка индикатора не удержали от покупки.
Выводы каждого индикатора были заботливо защищены продавцом и упакованы в конверт с пупыркой.

Лицевая сторона каждой панели закрыта защитной наклейкой.

С внутренней стороны индикаторы залиты прозрачным компаундом

В целом даже был очень приятно удивлен качеством исполнения индикаторов – не безликое изделие.
Размеры, заявленные продавцом, в точности совпадают с реальностью. На длине выводов производитель не экономил.
Поскольку продавец не указал ни ток потребления светодиодов, ни рабочее напряжение, то счел эти данные общепринятыми, ориентировочно 2 – 3 Вольта, при токе 20-30 мА.
Однако, предварительно произвел проверку светодиодов индикатора тестером Т4.


Uf, v – напряжение, при котором светодиод начинает светиться в вольтах,
C, pf – емкость перехода в пикофарадах
В таблице светодиоды с 1 по 8 – зеленые, 9-12 – красные.
Некоторый разброс параметров присутствует, но на работе ни как не сказывается.
До того момента как индикаторы приехали, думал не заниматься травлением новой платы, а воспользоваться макеткой, но оказалось, что шаг между выводами не 2,54 мм, а ровно 2. Это собственно видно из чертежей на странице продавца, но на такие мелочи при покупке внимания не обратил.
Установив метрическую сетку в Sprint-Layout, развел плату. В процессе столкнулся еще с одной если не трудностью, то не стандартностью панели – выводы светодиодов расположены не в центре корпуса, а сдвинуты к одному краю – находятся на расстоянии 1,6 мм от центра. Это создало небольшое неудобство – мне нужно было расположить два индикатора рядом, без зазора между корпусами. Пришлось шаг сетки уменьшить до 0,25 мм и несколько раз печатать плату на бумаге, примеряя индикаторы.
В результате, получилась такая плата


Сравнение результатов:

Монтаж в схему и испытания




Фотоаппарат немного мылит свечение сегментов, но вживую все выглядит очень прилично. Каждый светодиод создает свое четко очерченное свечение, не создавая ватного пятна.
Возможно это субъективное ощущение, но индикатор ожил, скорость индикации увеличилась и стала более адекватной по сравнению с первоначальным вариантом – исчезла некая заторможенность.
Покупкой, полученным результатом, не смотря на нестандартный шаг выводов и их смещение относительно центра корпуса, крайне доволен и могу рекомендовать данный товар.
Кроме того, у продавца различные индикаторы в широком ассортименте и для разных целей.
Плата в спринте:
yadi.sk/d/om_6R3kj3ExiCC
В первой вкладке — плата с микросхемами + плата индикатора на отдельных светодиодах. Во второй вкладке — плата для обозреваемых индикаторов.

mysku.ru

Устройства индикации со светодиодами - Club155.ru

 

Благодаря таким своим свойствам как: низкое энергопотребление, малые габариты и простота необходимых для работы вспомогательных цепей, светодиоды (имеются ввиду светодиоды видимого диапазона длин волн) получили очень широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре самого разного назначения. Используются они в первую очередь как универсальные устройства индикации режимов работы или устройства аварийной индикации. Реже (обычно только в радиолюбительской практике) встречаются светодиодные автоматы световых эффектов и светодиодные информационные панели (табло).

Для нормального функционирования любого светодиода достаточно обеспечить протекание через него в прямом направлении тока не превышающего максимально допустимый для применяемого прибора. Если величина этого тока не будет слишком низкой, светодиод будет светиться. Для управления состоянием светодиода необходимо обеспечить регулировку (коммутацию) в цепи протекания тока. Это можно сделать с помощью типовых последовательных или параллельных схем коммутации (на транзисторах, диодах и т.п.). Примеры таких схем приведены на рис. 3.7-1, 3.7-2.

 

Рис. 3.7-1. Способы управления состоянием светодиода с помощью транзисторных ключей

 

Рис. 3.7-2. Способы управления состоянием светодиода от цифровых микросхем ТТЛ

 

Примером применения светодиодов в цепях сигнализации могут служить следующие две простые схемы индикаторов сетевого напряжения (рис. 3.7-3, 3.7-4).

Схема на рис. 3.7-3 предназначена для индикации наличия в бытовой сети переменного напряжения. Ранее в подобных устройствах обычно использовались малогабаритные неоновые лампочки. Но светодиоды в этом отношении гораздо более практичны и технологичны. В данной схеме ток через светодиод проходит только во время одной полуволны входного переменного напряжения (во время второй полуволны светодиод шунтируется работающим в прямом направлении стабилитроном). Этого оказывается достаточно для нормального восприятия человеческим глазом света от светодиода как непрерывного излучения. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается несколько большим, чем прямое падение напряжения на используемом светодиоде. Емкость конденсатора \(C1\) зависит от требуемого прямого тока через светодиод.

 

Рис. 3.7-3. Индикатор наличия сетевого напряжения

 

На трех светодиодах выполнено устройство, информирующее об отклонениях сетевого напряжения от номинального значения (рис. 3.7-4). Здесь также свечение светодиодов происходит только во время одного полупериода входного напряжения. Коммутация светодиодов осуществляется через включенные последовательно с ними динисторы. Светодиод \(HL1\) горит всегда, когда сетевое напряжение присутствует, два пороговых устройства на динисторах и делителях напряжения на резисторах обеспечивают включение двух других светодиодов только при достижении входным напряжением установленного порога срабатывания. Если их отрегулировать так, чтобы при нормальном напряжении в сети горели светодиоды \(HL1\), \(HL2\), то при повышенном напряжении будет загораться и светодиод \(HL3\), а при понижении напряжения в сети будет гаснуть светодиод \(HL2\). Входной ограничитель напряжения на \(VD1\), \(VD2\) предотвращает выход устройства из строя при значительном превышении нормального значения напряжения в сети.

 

Рис. 3.7-4. Индикатор уровня сетевого напряжения

 

Схема на рис. 3.7-5 предназначена для сигнализации о перегорании предохранителя. Если предохранитель \(FU1\) цел, падение напряжения на нем очень мало, и светодиод не светится. При перегорании предохранителя напряжение питания через незначительное сопротивление нагрузки прикладывается к цепи индикатора, и светодиод загорается. Резистор \(R1\) выбирается из условия, что через светодиод будет протекать требуемый ток. Не все виды нагрузок могут подойти для данной схемы.

 

Рис. 3.7-5. Светодиодный индикатор перегорания предохранителя

 

Устройство индикации перегрузки стабилизатора напряжения представлено на рис. 3.7‑6. В нормальном режиме работы стабилизатора напряжение на базе транзистора \(VT1\) стабилизировано стабилитроном \(VD1\) и примерно на 1 В больше, чем на эмиттере, поэтому транзистор закрыт и горит сигнальный светодиод \(HL1\). При перегрузке стабилизатора выходное напряжение уменьшается, стабилитрон выходит из режима стабилизации и напряжение на базе \(VT1\) уменьшается. Поэтому транзистор открывается. Поскольку прямое напряжение на включенном светодиоде \(HL1\) больше, чем на \(HL2\) и транзисторе, в момент открывания транзистора светодиод \(HL1\) гаснет, а \( HL2\) — включается. Прямое напряжение на зеленом светодиоде \(HL1\) приблизительно на 0,5 В больше, чем на красном светодиоде \(HL2\), поэтому максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора \(VT1\) должно быть меньше 0,5 В. Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, а резистор \(R2\) определяет ток через стабилитрон \(VD1\).

 

Рис. 3.7-6. Индикатор состояния стабилизатора

 

Схема простого пробника, позволяющего определять характер (постоянное или переменное) и полярность напряжения в диапазоне 3...30 В для постоянного и 2,1...21 В для действующего значения переменного напряжения приведена на рис. 3.7-7. Основу пробника составляет стабилизатор тока на двух полевых транзисторах, нагруженный на встречно-параллельно включенные светодиоды. Если на клемму \(XS1\) подается положительный потенциал, а на \(XS2\) — отрицательный, то загорается светодиод HL2, если наоборот — светодиод \(HL1\). Когда на входе переменное напряжение, зажигаются оба светодиода. Если ни один из светодиодов не горит, это означает, что входное напряжение менее 2 В. Потребляемый устройством ток не превышает 6 мА.

 

Рис. 3.7-7. Простой пробник-индикатор характера и полярности напряжения

 

На рис. 3.7-8 дана схема еще одного простого пробника со светодиодной индикацией. Он используется для проверки логического уровня в цифровых цепях, построенных на микросхемах ТТЛ. В исходном состоянии, когда к клемме \(XS1\) ничего не подключено, светодиод \(HL1\) светится слабо. Его режим задается установкой соответствующего напряжения смещения на базе транзистора \(VT1\). Если на вход будет подано напряжение низкого уровня, транзистор закроется, и светодиод погаснет. При наличии на входе напряжения высокого уровня транзистор открывается, яркость свечения светодиода становится максимальной (ток ограничен резистором \(R3\)). При проверке импульсных сигналов яркость HL1 возрастает, если в последовательности сигналов преобладает напряжение высокого уровня, и убывает, если преобладает напряжение низкого уровня. Питание пробника можно осуществлять как от источника питания проверяемого устройства, так и от отдельного источника питания.

 

Рис. 3.7-8. Пробник-индикатор логического уровня ТТЛ

 

Более совершенный пробник (рис. 3.7-9) содержит два светодиода и позволяет не только оценивать логические уровни, но и проверять наличие импульсов, оценивать их скважность и определять промежуточное состояние между напряжениями высокого и низкого уровней. Пробник состоит из усилителя на транзисторе \(VT1\), повышающего его входное сопротивление, и двух ключей на транзисторах \(VT2\), \(VT3\). Первый ключ управляет светодиодом \(HL1\), имеющим зеленый цвет свечения, второй — светодиодом \(HL2\), имеющим красный цвет свечения. При входном напряжении 0,4...2,4 В (промежуточное состояние) транзистор \(VT2\) открыт, светодиод \(HL1\) выключен. В то же время закрыт и транзистор \(VT3\), поскольку падение напряжения на резисторе \(R3\) недостаточно для полного открывания диода \(VD1\) и создания требуемого смещения на базе транзистора. Поэтому \(HL2\) тоже не светится. Когда входное напряжение становится меньше 0,4 В, транзистор \(VT2\) закрывается, загорается светодиод \(HL1\), индицируя наличие логического нуля. При напряжении на входе более 2,4 В открывается транзистор \(VT3\), включается светодиод \(HL2\), индицируя наличие логической единицы. Если на вход пробника подано импульсное напряжение, скважность импульсов можно оценить по яркости свечения того или иного светодиода.

 

Рис. 3.7-9. Улучшенный вариант пробника-индикатора логического уровня ТТЛ

 

Еще один вариант пробника представлен на рис. 3.7-10. Если клемма \(XS1\) никуда не подсоединена, все транзисторы закрыты, светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не работают. На эмиттер транзистора \(VT2\) с делителя \(R2-R4\) поступает напряжение около 1,8 В, на базу \(VT1\) — около 1,2 В. Если на вход пробника подать напряжение выше 2,5 В, напряжение смещения база-эмиттер транзистора \(VT2\) превысит 0,7 В, он откроется и своим коллекторным током откроет транзистор \(VT3\). Светодиод \(HL1\) включится, индицируя состояние логической единицы. Ток коллектора \(VT2\), примерно равный току его эмиттера, ограничивается резисторами \(R3\) и \(R4\). При превышении напряжением на входе уровня 4,6 В (что возможно при проверке выходов схем с открытым коллектором) транзистор \(VT2\) входит в режим насыщения, и если не ограничить ток базы \(VT2\) резистором \(R1\), транзистор \(VT3\) закроется и светодиод \(HL1\) выключится. При уменьшении напряжения на входе ниже 0,5 В открывается транзистор \(VT1\), его коллекторный ток открывает транзистор \(VT4\), включается \(HL2\), индицируя состояние логического нуля. С помощью резистора \(R6\) регулируется яркость свечения светодиодов. Подбором резисторов \(R2\) и \(R4\) можно установить необходимые пороги включения светодиодов.

 

Рис. 3.7-10. Пробник-индикатор логического уровня на четырех транзисторах

 

Для индикации точной настройки в радиоприемниках часто применяются простые устройства, содержащие один, а иногда и несколько, светодиодов разного цвета свечения.

Схема экономичного светодиодного индикатор настройки для приемника с питанием от батареек приведена на рис. 3.7-11. Ток потребления устройства не превышает 0,6 мА в отсутствие сигнала, а при точной настройке составляет 1 мА. Высокая экономичность достигается за счет питания светодиода импульсным напряжением (т.е. светодиод не светится непрерывно, а часто мигает, однако из-за инерционности зрения такое мерцание не заметно на глаз). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе \(VT3\). Генератор вырабатывает импульсы длительностью около 20 мс, следующие с частотой 15 Гц. Эти импульсы управляют работой ключа на транзисторе \(DA1.2\) (один из транзисторов микросборки \(DA1\)). Однако в отсутствие сигнала светодиод не включается, так как при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора \(VT2\) велико. При точной настройке транзистор \(VT1\), а за ним и \(DA1.1\) и \(VT2\) откроются настолько, что в моменты, когда открыт транзистор \(DA1.2\), будет загораться светодиод \(HL1\). Чтобы уменьшить потребляемый ток, эмиттерная цепь транзистора \(DA1.1\) подключена к коллектору транзистора \(DA1.2\), благодаря чему последние два каскада (\(DA1.2\), \(VT2\)) также работают в ключевом режиме. При необходимости подбором резистора \(R4\) можно добиться слабого начального свечения светодиода \(HL1\). В этом случае он выполняет и функцию индикатора включения приемника.

 

Рис. 3.7-11. Экономичный светодиодный индикатор настройки

 

Экономичные светодиодные индикаторы могут понадобиться не только в радиоприемниках с батарейным питанием, но и во множестве других носимых устройств. На рис. 3.7‑12, 3.7‑13, 3.7‑14 приведено несколько схем таких индикаторов. Все они работают по уже описанному импульсному принципу и по сути представляют собой экономичные генераторы импульсов, нагруженные на светодиод. Частота генерации в таких схемах выбирается достаточно низкой, фактически на границе зрительного восприятия, когда мигания светодиода начинают отчетливо восприниматься человеческим глазом.

 

Рис. 3.7-12. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном транзисторе

 

Рис. 3.7-13. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном и биполярном транзисторах

 

Рис. 3.7-14. Экономичный светодиодный индикатор на двух биполярных транзисторах

 

В УКВ ЧМ приемниках для индикации настройки можно применять три светодиода. Для управления таким индикатором используется сигнал с выхода ЧМ детектора, в котором постоянная составляющая положительна при незначительной расстройке в одну сторону от частоты станции и отрицательна при незначительной расстройке в другую сторону. На рис. 3.7-15 приведена схема простого индикатора настройки, работающего по описанному принципу. Если напряжение на входе индикатора близко к нулю, то все транзисторы закрыты и светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не излучают, а через \(HL3\) при этом протекает ток, определяемый напряжением питания и сопротивлением резисторов \(R4\) и \(R5\). При указанных на схеме номиналах он примерно равен 20 мА. Как только на входе индикатора появляется напряжение, превышающее 0,5 В, транзистор \(VT1\) открывается и включается светодиод \(HL1\). Одновременно открывается транзистор \(VT3\), он шунтирует светодиод \(HL3\), и тот гаснет. Если напряжение на входе отрицательное, но по абсолютному значению больше 0,5 В, то включается светодиод \(HL2\), а \(HL3\) выключается.

 

Рис. 3.7-15. Индикатор настройки для УКВ-ЧМ приемника на трех светодиодах

 

Схема еще одного варианта простого индикатора точной настройки для УКВ ЧМ приемника представлена на рис. 3.7-16.

 

Рис. 3.7-16. Индикатор настройки для УКВ ЧМ приемника (вариант 2)

 

В магнитофонах, низкочастотных усилителях, эквалайзерах и т.п. находят применение светодиодные индикаторы уровня сигнала. Число индицируемых такими индикаторами уровней может варьироваться от одного-двух (т.е. контроль типа “сигнал есть – сигнала нет”) до нескольких десятков.

Схема двухуровнего двухканального индикатора уровня сигнала приведена на рис. 3.7‑17. Каждая из ячеек \(A1\), \(A2\) выполнена на двух транзисторах разной структуры. При отсутствии сигнала на входе оба транзистора ячеек закрыты, поэтому светодиоды \(HL1\), \(HL2\) не горят. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала не превысит примерно на 0,6 В постоянное напряжение на эмиттере транзистора \(VT1\) в ячейке \(A1\), заданное делителем \(R2\), \(R3\). Как только это произойдет, транзистор \(VT1\) начнет открываться, в цепи коллектора появится ток, а поскольку он в то же время является и током эмиттерного перехода транзистора \(VT2\), транзистор \(VT2\) тоже начнет открываться. Возрастающее падение напряжения на резисторе \(R6\) и светодиоде \(HL1\) приведет к увеличению тока базы транзистора \(VT1\), и он откроется еще больше. В результате очень скоро оба транзистора окажутся полностью открыты и светодиод \(HL1\) включится. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала аналогичный процесс протекает в ячейке \(A2\), после чего загорается светодиод \(HL2\). С уменьшением уровня сигнала ниже установленных порогов срабатывания ячейки возвращаются в исходное состояние, светодиоды гаснут (сначала \(HL2\), затем \(HL1\)). Гистерезис не превышает 0,1 В. При указанных в схеме значениях сопротивлений, ячейка \(A1\) срабатывает при амплитуде входного сигнала примерно 1,4 В, ячейка \(A2\) — 2 В.

 

Рис. 3.7-17. Двухканальный индикатор уровня сигнала

 

Многоканальный индикатор уровня на логических элементах представлен на рис. 3.7‑18. Такой индикатор можно применять, например, в усилителе НЧ (организовав из ряда светодиодов индикатора световую шкалу). Диапазон входного напряжения этого устройства может колебаться от 0,3 до 20 В. Для управления каждым светодиодом используется \(RS\)-триггер, собранный на элементах 2И‑НЕ. Пороги срабатывания этих триггеров задаются резисторами \(R2\), \(R4-R16\). На линию “сброс” периодически должен подаваться импульс гашения светодиодов (разумным будет подавать такой импульс с периодичностью 0,2...0,5 с).

 

Рис. 3.7-18. Многоканальный индикатор уровня НЧ сигнала на \(RS\)-триггерах

 

Приведенные выше схемы индикаторов уровня обеспечивали резкое срабатывание каждого канала индикации (т.е. светодиод в них либо светится с заданным режимом яркости, либо погашен). В шкальных индикаторах (линия последовательно срабатывающих светодиодов) такой режим работы совсем не обязателен. Поэтому для этих устройств могут использоваться более простые схемы, в которых управление светодиодами осуществляется не отдельно по каждому каналу, а совместно. Последовательное включение ряда светодиодов при увеличении уровня входного сигнала достигается за счет последовательного включения делителей напряжения (на резисторах или других элементах). В таких схемах происходит постепенное увеличение яркости свечения светодиодов при нарастании уровня входного сигнала. При этом для каждого светодиода устанавливается свой токовый режим, такой, что свечение указанного светодиода визуально наблюдается только при достижении входным сигналом соответствующего уровня (при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала светодиод горит все более ярко, но до определенного предела). Простейший вариант индикатора, работающего по описанному принципу приведен на рис. 3.7-19.

 

Рис. 3.7-19. Простой индикатор уровня сигнала НЧ

 

При необходимости увеличения количества уровней индикации и повышения линейности индикатора схема включения светодиодов должна быть несколько изменена. Подойдет, например, индикатор по схеме рис. 3.7-20. В нем, кроме прочего, имеется и достаточно чувствительный входной усилитель, обеспечивающий работу как от источника постоянного напряжения, так и от сигнала звуковой частоты (при этом индикатор управляется только положительными полуволнами входного переменного напряжения).

 

Рис. 3.7-20. Линейный индикатор уровня со светодиодной шкалой

 

 

< Предыдущая   Следующая >

www.club155.ru

Светодиодный индикатор - ЭЛЕКТРОНИКА - Обзоры

Товар  можно купить тут

Второй год реанимирую усилитель Солнцева, собранный 20 лет назад. Одним из узлов усилителя является индикатор выходной мощности. В момент создания в состав усилителя входил индикатор, собранный на К155ЛА3 – 8 корпусов + обвес. Работал хорошо, но сейчас не современно.

В процессе реанимации решил соорудить новый индикатор, на современной элементной базе.  популярной в данный момент является схема индикаторов на LM3915.

 

К сожалению сразу в наших краях не нашел в продаже линейки светодиодных индикаторов в одном корпусе и собрал на отдельных светодиодах.

 

 

В целом, получилось неплохо, но размытость (даже мутность) световых пятен не совсем устраивала.

В поисках светодиодной ленты набрел на линейки светодиодных индикаторов в одном корпусе на 12 сегментов, 8 из которых зеленого цвета и 4 красного.

 

 

В моей конструкции 10 светодиодов используются для индикации выходной мощности усилителя, а два светодиода для индикации появления отрицательного или положительного напряжения на выходе усилителя.

Ожидание посылки, символическая плата за доставку и переделка индикатора не удержали от покупки.

Выводы каждого  индикатора были заботливо защищены продавцом и упакованы в конверт с пупыркой.

 

 

Лицевая сторона каждой панели закрыта защитной наклейкой.

 

С внутренней стороны индикаторы залиты прозрачным компаундом

 

 

В целом даже был очень приятно удивлен качеством исполнения индикаторов – не безликое изделие.

Размеры, заявленные продавцом, в точности совпадают с реальностью. На длине выводов производитель не экономил.

Поскольку продавец не указал ни ток потребления светодиодов, ни рабочее напряжение, то счел эти данные общепринятыми, ориентировочно 2 – 3 Вольта, при токе 20-30 мкА.

Однако, предварительно произвел проверку светодиодов индикатора тестером Т4.

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Uf, v

1,89

1,90

1,90

1,90

1,94

1,94

1,94

1,95

1,95

1,95

1,95

1,96

C, pf

9

9

9

9

13

12

13

12

12

12

12

13

 

 Uf, v – напряжение, при котором светодиод начинает светиться в вольтах,

C, pf – емкость перехода в пикофарадах

В таблице светодиоды с 1 по 8 – зеленые, 9-12 – красные.

Некоторый разброс параметров присутствует, но на работе ни как не сказывается.

До того момента как индикаторы приехали, думал не заниматься травлением новой платы, а воспользоваться макеткой, но оказалось, что шаг между выводами не 2,54 мм, а ровно 2.  Это собственно видно из чертежей на странице продавца, но на такие мелочи при покупке внимания не обратил.

Установив метрическую сетку в Sprint-Layout, развел плату. В процессе столкнулся еще с одной если не трудностью, то не стандартностью панели – выводы светодиодов расположены не в центре корпуса, а сдвинуты к одному краю – находятся на расстоянии 1,6 мм от центра. Это создало небольшое неудобство – мне нужно было расположить два индикатора рядом, без зазора между корпусами. Пришлось шаг сетки уменьшить до 0,25 мм и несколько раз печатать плату на бумаге, примеряя индикаторы.

В результате, получилась такая плата

 

 

Сравнение результатов:

 

Монтаж в схему и испытания

 

 

 

Фотоаппарат немного мылит свечение сегментов, но вживую все выглядит очень прилично. Каждый светодиод создает свое четко очерченное свечение, не создавая ватного пятна.

Возможно это субъективное ощущение, но индикатор ожил, скорость индикации увеличилась и стала более адекватной по сравнению с первоначальным вариантом – исчезла некая заторможенность.

Покупкой, полученным результатом, не смотря на нестандартный шаг выводов и их смещение относительно центра корпуса,  крайне доволен и могу рекомендовать данный товар.

Кроме того, у продавца различные индикаторы в широком ассортименте и для разных целей.

​​​​​​​

Товар  можно купить тут

www.kit-shop.org

Самодельный светодиодный индикатор в slim факторе / Habr

Недавно я писал статью про самодельный bluetooth велокомпьютер. Было оживлённое обсуждение. Одним из предложений по модернизации, была идея добавить индикацию или жк экран. Идея мне понравилась. И я решил подумать как её воплотить в жизнь.

Так как велокомпьютеры уже были сделаны, корпус был практически весь занят, то вариант с жк экраном отпадал. Нужен был размер 40х30мм, с учетом всех шлейфов и проводов, и по толщине не больше 2-3мм. Также осталось немного свободных выводов. Различные светодиодные индикаторы (три цифры, шкала) не влезали. Тогда в голову и пришла очень хорошая мысль — сделать самодельный индикатор из SMD светодиодов. Взять тонкий односторонний текстолит, разместить на нём нужное количество светодиодов, в нужном порядке и получится отличный индикатор. Представив, что ко всем светодиодам нужно вести провода, я решил, что на плате поместится и дешёвый микроконтроллер, который будет сам управлять всеми светодиодами, а основной МК велокомпьютера будет управлять индикатором по одному проводу.

В итоге получился очень компактный (толщина всего 3мм) индикатор. Управление по одному проводу, и еще 2 на питание. Если у вас есть уже готовые приборы, или вы планируете сделать прибор, и нужен индикатор, то самодельный индикатор самый отличный вариант. Разберём подробнее как он работает.


МК я выбрал самый не дорогой — SMT8S003, такой же как в велокомпьютере. У него всего 20 ног. Если убрать ноги питания и управления, то остаётся 14 ног. Первая задача, которую надо было решить, управлять этими ногами как можно большим количеством светодиодов.

В голову сразу пришло решение, что на одну ногу можно повесить 2 светодиода, одним выводом на GND, а вторым на VDD. На каждый светодиод по резистору. По такой схеме.

Управлять просто. Подаём на вывод 0, горит один светодиод, подаём 1 — горит второй светодиод. Переводим в третье состояние (вход) не горит ни один. Получается на 14 выводов можно повесить 28 светодиодов. Очень не плохо.

Сын нарисовал сам индикатор. Для велокомпьютера, самый полезный вид индикатора, после цифр — шкала. Индикатор состоит из 2 шкал по 8 светодиодов, и ещё 4 различных статусных светодиода. Итого 20 светодиодов. Я быстро набросал плату, протравил, запаял и начал тестировать.

Включаю МК, все выводы в третьем состоянии, ничего не должно гореть. И… Светодиоды горят. Конечно, им хватает напряжения в 5 вольт, чтобы тускло светится. Так не пойдёт, меняем схему...


Ещё больше светодиодов

Немного подумав, пришла другая идея. Подключить светодиоды не к питанию и земле, а к ещё двум выводам МК. Тогда точно можно выключить всё. Пробуем, отлично работает. За счёт динамической индикации, все красиво мигает. Можно управлять каждым светодиодом.

В итоге на будущее получилась такая схема:


Выделяем несколько управляющих выводов и рабочих. Резисторы ставим только на управляющие upr1 upr2. Таким образом, сильно упрощается схема и трассировка платы. На 14 выводах можно разместить до 96 светодиодов. 6 управляющих и 8 рабочих, плюс на каждом по 2 светодиода. Более чем достаточно, рука паять устанет.

Как оказалось можно и больше. Чарли Аллен пошёл ещё дальше, разместив по несколько светодиодов еще и между управляющими выводами. Таким образом, можно разместить на 16 выводах до 16*15 светодиодов. Но, в его схеме добавляется много резисторов, а также надо, чтобы все светодиоды были одного цвета, в общем есть небольшие проблемы. Вывод — 96 светодиодов более чем достаточно.


Для управления каждым светодиодом, используется метод динамической индикации. В один момент времени можно зажечь по одному светодиоду на управляющий вывод. Далее нужно перебрать все пары, это состояния индикации, и так по кругу. Так как плата уже была сделана, то я её переделал в один управляющий вывод и один резистор. Получилось 20 светодиодов на одном выводе и 10 рабочих выводов. Итого 20 состояний.


Для понижения потребления энергии, МК работает на частоте 2МГц. Чтобы перебрать 20 состояний с частотой в 50Гц хотя бы, нужен таймер с частотой в 1000Гц. Дополнительно захотелось ещё по управлять яркостью. Но получается, чтобы понизить ее в 10 раз, нужно частоту таймер 10 000Гц, а в 100 раз 100 000 Гц. При этом в обработчике прерывания нужно перебрать все варианты и зажечь нужный светодиод. В общем МК не справлялся. Пришлось перейти на вариант с PWM модуляцией.


В итоге получилась простая программа. Используем один таймер — TIM2, с возможностью ШИМ генерации. Настраиваем частоту таймера на 1000Гц, а максимальное значение таймера 125 — разрядность ШИМ, которая будет определять градации яркости. В итоге, можно задать любое значение яркости от 0 до 125. В момент срабатывания второго прерывания таймера, по сравнению с заполнением ШИМ, выключаем все светодиоды.

В итоге получился отличный индикатор. За счёт регулирования яркости потребление в активной фазе составляет от 1 мА до 4мА.


Сам индикатор готов, в корпусе от велокомпьютра он выглядит так:

Для управления индикатором, я выбрал протокол 1-wire. Описывать его не буду. Скажу только, что пришлось помучаться, чтобы успеть обработать прерывание и выдержать нужные тайминги, но в итоге все заработало. Велокомпьютер как Master, а индикатор как Slave. Для управления надо передать 4 байта. Первый байт — команда, яркость и один бит для перехода в спящий режим, остальные 3 байта — светодиоды, по биту на светодиод.

Первое, что пришло в голову отображать на индикаторе — это скорость и каднес. Служебные светодиоды оставить для статуса блютус, нарушения контроля скорости и каденса и еще один — контроль расстояния.

После опытных испытаний, добавил возможность отображать оставшееся расстояние от заданного или оставшиеся калории от заданных. Получилось очень удобно. Ставишь план — потратить за прогулку 2000 Кал, едешь и сразу видишь, осталось ещё половина. Вывод — индикация вещь полезная.

Сыну очень понравилось, он загорелся идеей сделать брелок — индикатор с аккумулятором в эпоксидной смоле. Пошёл думать.


Часы — светодиоды в два круга — часы и минуты.

Стороны света — для электронного компаса.

Шкала для инкрементного поворотного энкодера.

Несколько шкал в одном индикаторе.

Сердечко для музыкальной открытки.

Матрица 8х8 для отображения картинок.

Тонкий семисегментный индикатор на одну цифру 11 светодиодов.

В общем, идей как это можно использовать — много.

На github, как обычно плата, программа, реализация протокола 1-wire и динамической индикации. Кому нужно, можете использовать в своих проектах.

habr.com

alexxlab

leave a Comment