Светодиодные семисегментные индикаторы

Конструкция и особенности семисегментных индикаторов

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 такой индикатор представляет собой сборку светодиодов. Каждый светодиод сборки засвечивает свой знакосегмент индикатора.

В зависимости от модели индикатора сборка может состоять из 1 – 4 семисегментных групп. Например, индикатор АЛС333Б1 состоит из 1 семисегментного индикатора – 1 числа.

А вот светодиодный индикатор KEM-5162AS уже имеет 2 семисегментных группы. Такие индикаторы называют двухразрядными. Далее на фото показаны разные светодиодные семисегментные индикаторы.



Также существуют индикаторы с 4-мя группами семисегментных индикаторов – 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 сегмент индикатора, к которому он подключен. Также имеется один или несколько выводов общего катода или анода — в зависимости от модели индикатора.

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 покупке и подборе индикатора 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 индикаторе и одновременно сохранить достаточную яркость каждого элемента, используется несколько светодиодов, включенных последовательно. Вот пример такого индикатора – он умещается на ладони. Это FYS-23011-BUB-21.



Один сегмент такого индикатора состоит из 4 светодиодов, включенных последовательно.



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



Также в природе встречаются двухцветные индикаторы. В такие индикаторы встраиваются, например, красные и зелёные светодиоды. Получается, что в индикатор 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 индикатора. 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 элементами индикатора можно и напрямую с выходов микроконтроллеров. Но такую схему используют редко, так как для этого требуется задействовать довольно много выводов микроконтроллера, поэтому и применяются регистры сдвига. Также ток потребления светодиодами индикатора может быть больше, чем может дать 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 на закуску. 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 индикатора.