Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!
Продолжаем изучение цифровых индикаторов для частотомеров. Динамическую индикацию придумали специально для упрощения схем и самое главное для облегчения разводки проводников на печатных платах. В первую очередь это коснулось индикаторов – зачем делать выводы от каждого элемента, если их можно объединить и сгруппировать в самом индикаторе, а включение необходимого элемента поручить специальному узлу. Схема узла управления зависит от количества знаков в индикаторе.
Очень простая схема: индикатор; дешифратор двоично-десятичного кода в семисегментный, семь резисторов на сегменты и один на знак запятой ( но он управляется отдельно ). Величина резисторов определяется очень просто ( и они все имеют одинаковый номинал ), необходимо от величины выходного напряжения индикаторных выводов вычесть напряжение «горения» сегментов и разность разделить на рабочий ток сегментов ( обычно все эти параметры есть в справочных материалах). Но данный вариант подключения подходит только для пары индикаторы с общими катодами и дешифратор с единичными выходами кода. А как быть индикатор с общим анодом, а дешифратор с единичными выходами?
И на этой схеме всё просто! Добавили семь транзисторных ключей и семь резисторов в базовые цепи. Величина резисторов R1…. R7 зависит от параметров транзисторов и определяется, необходимым током базы, для обеспечения заданного тока коллектора. Величина резисторов R8…. R14 определяется так же просто, как и в первой схеме, от величины напряжения питания вычитается напряжение «горения» сегмента, напряжение падения на открытом транзисторе и делится на рабочий ток сегмента.
Каждый такой узел индикатор – дешифратор подключается к соответствующему разряда счетчика импульсов. При счёте импульсов ( во время счетного интервала ) индикаторы «перемигиваются» в младших разрядах очень быстро ( видна практически «восьмёрка» ), а в старших можно видеть как количество посчитанных импульсов увеличивается. Это самый простой вариант частотомера. На каждый разряд требуется минимум тройка: двоично–десятичный счетчик, дешифратор и индикатор. Иногда добавляют промежуточный элемент между счётчиком и дешифратором – это буферный регистр памяти. Его добавляют в случае если нет желания наблюдать как мелькают индикаторы и результат высвечивается после подсчёта импульсов, а пока происходит очередной подсчёт, на индикаторах наблюдается прошлый результат.
Такой простой вариант имеет существенный недостаток – это габаритные размеры платы, она занимает достаточное место на передней панели прибора. Основную часть схемы можно выполнить отдельно, а от платы индикаторов вывести жгут проводов и если на панели восемь индикаторов в жгуте должно быть 65 проводов!!! Чтобы сократить такое количество стали индикаторы объединять в одном корпусе и часть монтажа делать в самом индикаторе. Но сокращение количество проводов к индикаторам вызвало усложнение схемы управления индикаторами.
Нижняя часть схемы практически не отличается от подключения к одиночному индикатору – всё те же семь транзисторов, но в верхней части добавились ещё четыре транзисторных ключа и ещё один дешифратор для переключения ключей. Можно добавить ещё один такой же индикатор и соединить нижние ( на схеме ) выводы параллельно с выводами первого индикатора. В верхней части добавляется ещё четыре ключевых транзистора и в верхний дешифратор добавляется ещё один разряд. Второй вариант – это просто повторить схему отдельно, можно даже поставить три одинаковых четырех разрядных индикатора и получить индикатор на двенадцать разрядов. Вариант раздельного применения четвёрок более приемлем, хоть и требует увеличения количества проводов, но об этом чуть позже.
Для того чтобы данный четырехзначный индикатор отображал информацию четырех разрядного счетчика их необходимо соединить с помощью мультиплексора. Мультиплексор – это микросхема или микросхемы преобразующие информацию, полученную в параллельном коде в последовательный код. Следовательно, когда включен первый разряд индикатора, к дешифратору должен быть подключен первый счётчик, а в следующий момент времени когда включен второй разряд индикатора, дешифратор подключается к выходам второго разряда счётчика и так далее. Получается, что в каждый момент времени, индикатор отображает только один разряд. Всё просто!
Для того чтобы микросхемы мультиплексорами синхронно переключали выходы микросхем счетчика на необходимый индикатор требуется ещё генератор переключения разрядов и регистр разрядов. С выхода генератора переключения разрядов цифровой код подаётся на управляющие входы микросхем мультиплексоров и этот же код поступает на регистр разрядов ( дешифратор кода управления ). В итоге индикатор синхронно подключается к определённому разряду счётчика, а транзисторный ключ подаёт питание на необходимый каскад.
Время «горения» каждого индикатора ограничено импульсами управления.
Рекомендованное время цикла переключения 20 мс, что соответствует частоте 50 Гц. При такой скорости переключения мигание индикаторов человеческий глаз воспринимает как непрерывное горение. На этом принципе работают все картинки на телевизорах, дисплеях и других индикаторных устройствах. В современных дисплеях и телевизорах частота переключения увеличена до 100 Гц. Для всех стационарных устройств такого типа рекомендуется синхронизация с частотой сети, что в принципе не составляет особых трудностей. Синхронизация вводится в блок генератора переключения разрядов.
Вот здесь и появляется неудобство. И проявляется оно в уменьшении времени «горения» индикатора, а оно существенно уменьшается. В данном случае индикатор включен не одну секунду, а только 0,25 секунды, и так каждую секунду. Следовательно, если ток сегментов установлен токоограничительными резисторами согласно паспортным данным, то итоговая яркость индикаторов, видимая глазом будет в четыре раза ниже! Для увеличения яркости необходимо увеличить ток сегментом и в данном случае теперь он уже будет называться ИМПУЛЬСНЫЙ ТОК. И если число индикаторов равно четырем, то импульсный ток необходимо увеличить до величины в четыре раза превышающей величину постоянного тока. Если у сегмента номинальный ток равен 20 мА, то импульсный должен быть 80 мА!
А если к мультиплексору подключено 8 … 12 индикаторов? Правильно! Ток может быть 160 иди 240 мА!!! Не все светодиоды выдерживают такой импульсный ток. И это для одного сегмента, а когда отображается цифра «восемь», ток одного индикатора будет равен 1,28 А или 1,92 А!!! Такой импульсный ток должен обеспечивать ключевой транзистор, подключенный к анодам светодиодов. Вот тогда и выручает вариант когда объединяют три группы индикаторов по четыре разряда. Если индикаторы потребляют меньший ток, то число разрядов можно увеличить и до 12, есть микросхемы мультиплексоры на 16 входов и четыре мультиплексора прекрасно справятся с такой задачей.
Для других типов индикаторов токовая проблема не появляется. Для ЖК-индикаторов достаточно просто подать необходимое напряжение на электроды. Вот коротко об организации индикации в частотомерах, но такая же проблема возникает и в других цифровых приборах. Цифровые индикаторы применяются практически в каждом приборе или станке.
Здесь всё зависит от желания и возможностей, можно воплотить в жизнь практически любую задумку.
Если материал понравился, и Вы нашли в нём полезное для себя не посчитайте за труд и оставьте свой отзыв! Очень буду рад прочитать Ваши комментарии.
Чаще заходите на мой канал, подписывайтесь! Информация учебного и познавательного характера будет регулярно пополняться!
Желаю Всем читателям здоровья и успехов в творчестве!!!
