RU183025U1 - Светодиодный индикатор - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использована для отображения алфавитно-цифровой информации. Техническим результатом является упрощение индикатора и снижение расхода электроэнергии. Технический результат достигается за счет того, что индикатора содержит трансформатор 1, двухполупериодный диодный выпрямитель 2, конденсатор 3, первый 4 и второй 5 источники стабилизированного напряжения, переменный резистор 6, n (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ключей 7-8, n семисегментных индикаторов 9-10 на светодиодах 11 с общим анодом, последовательно соединенные тактовый генератор 12 и двоичный счетчик 13, дешифратор 14 из двоичного кода в унитарный, n×4 информационных входов 15-16, многоканальный коммутатор 17 типа «4n в 4», дешифратор 18 из двоично-десятичного кода в семисегментный код. 2 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использована для отображения алфавитно-цифровой информации.

Известно устройство для индикации [1], содержащее приемный регистр, дешифратор двоичного кода, развязывающие диоды, шкалу, ключи, светодиоды, ограничительные резисторы, источник питания.

Недостатком аналога является его сложность.

Известен декадный семисегментный индикатор ([2], с. 439, рис. 23.12), содержащий индикаторный блок со светодиодными сегментами с общим анодом, семь внешних резисторов, дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, имеющий выходы со свободным коллектором, источник постоянного напряжения +5 В.

Недостатком аналога является его сложность из-за использования семи внешних резисторов в индикаторе одного десятичного разряда.

Известен также индикатор семисегментного шрифта [3], содержащий индикатор со светодиодными сегментами с общим анодом, семь резисторов, дешифратор-формирователь из двоично-десятичного кода в семисегментный код, имеющий выходы со свободным коллектором, источник питания.

Недостатком этого аналога также является его сложность из-за использования семи резисторов в индикаторе одного десятичного разряда.

Известна схема индикации [4], содержащая семисегментный декодер со светодиодами с общим анодом, декадный счетчик, источник питания +5 В, ограничивающие резисторы.

Недостатком аналога также является его сложность из-за использования семи ограничивающих резисторов в индикаторе одного десятичного разряда.

Известен также многоразрядный семисегментный индикатор на светодиодах ([5] - его схема заимствована из технического паспорта фирмы Texas Instruments по применению микросхемы дешифратора-формирователя 7447А), содержащий n информационных входов, n дешифраторов-формирователей из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, 7n ограничивающих резисторов.

Недостатком этого аналога является его сложность из-за использования семи ограничивающих резисторов в индикаторе одного десятичного разряда и, соответственно, 7n (где n - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ограничивающих резисторов в многоразрядном индикаторе, включаемых между выходами дешифраторов и катодами, объединенные аноды которых подключены к плюсовой шине источника питания.

Известно устройство динамической индикации многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах с мультиплексным управлением (см. [6], с. 441, рис. 23.15), содержащее n информационных входов, многоканальный коммутатор типа «4n в 4», дешифратор-формирователь из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, 7 ограничивающих резисторов, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей.

Недостатком аналога является его сложность из-за использования семи ограничивающих резисторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является третий вариант реализации светодиодного индикатора (варианты) ([7], 3-й независимый пункт формулы), схема которого содержит многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, ограничивающий резистор, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, общий анод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого подключен к плюсовой шине источника питания.

Недостатком прототипа является его сложность из-за использования ограничивающего резистора, а также дополнительный расход электроэнергии на этом резисторе.

Техническая задача, решаемая полезной моделью - упрощение устройства и уменьшение расхода электроэнергии.

Указанная техническая задача решается благодаря тому, что в светодиодный индикатор, содержащий n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, дешифратор из двоичного кода в унитарный, многоканальный коммутатор типа «4n в 4», n ключей, n×4 информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, каждый выход которого соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, последовательно соединенные тактовый генератор и двоичный счетчик, выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, выводы питания тактового генератора, двоичного счетчика, дешифратора из двоичного кода в унитарный, многоканального коммутатора типа «4n в 4» и дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код объединены между собой и подключены к выходу «+» первого источника стабилизированного напряжения, входы «+» и «-» которого соединены через конденсатор и подключены соответственно к выводам «+» и «-» двухполупериодного диодного выпрямителя, выводы переменного напряжения которого через трансформатор подключены к питающей сети, дополнительно введены переменный резистор и второй источник стабилизированного напряжения, вход «+» которого подключен к выводу «+» двухполупериодного диодного выпрямителя, а выходы «+» и «-» второго источника стабилизированного напряжения связаны между собой через переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника стабилизированного напряжения, выход «+» которого через соответствующий ключ соединен с общими анодами светодиодов каждого семисегментного индикатора.

Существенными отличиями предлагаемого индикатора являются введение дополнительных элементов (переменного резистора и второго источника стабилизированного напряжения), а также исключение ограничивающего резистора из схемы. Указанные существенные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта - упрощение устройства и снижение расхода электроэнергии.

Схема индикатора представлена на фиг. 1. На фиг. 2 приведен пример реализации сегмента индикатора на нескольких светодиодах.

Схема индикатора (фиг. 1) содержит трансформатор 1, двухполупериодный диодный выпрямитель 2, конденсатор 3, первый 4 и второй 5 источники стабилизированного напряжения, переменный резистор 6, n (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ключей 7-8, n семисегментных индикаторов 9-10 на светодиодах 11 с общим анодом, последовательно соединенные тактовый генератор 12 и двоичный счетчик 13, дешифратор 14 из двоичного кода в унитарный, n×4 информационных входов 15-16, являющихся информационными входами многоканального коммутатора 17 типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора 18 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, каждый выход которого соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов 11 семисегментных индикаторов 9-10 различных десятичных разрядов, выход двоичного счетчика 13 соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора 17 и входом дешифратора 14 из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей 7-8, выводы питания тактового генератора 12, двоичного счетчика 13, дешифратора 14 из двоичного кода в унитарный, многоканального коммутатора 17 типа «4n в 4» и дешифратора 18 из двоично-десятичного кода в семисегментный код объединены между собой и подключены к выходу «+» первого источника 4 стабилизированного напряжения, входы «+» и «-» которого соединены через конденсатор 3 и подключены соответственно к выводам «+» и «-» двухполупериодного диодного выпрямителя 2, выводы переменного напряжения которого через трансформатор 1 подключены к питающей сети, вход «+» второго источника 5 стабилизированного напряжения подключен к выводу «+» двухполупериодного диодного выпрямителя 2, а выходы «+» и «-» связаны между собой через переменный резистор 6, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника 6 стабилизированного напряжения, выход «+» которого через ключи 7-8 соединен с общими анодами светодиодов 11 каждого семисегментного индикатора 9-10.

Рассмотрим работу индикатора (фиг. 1), работающего в динамическом режиме индикации.

На входные зажимы 15-16 индикатора подается многоразрядная цифровая информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1, например «456».

С помощью дешифратора 18 входная информация поочередно преобразуется из двоично-десятичного кода в семисегментный код a-b-c-d-e-f-g в соответствии с таблицей 1 истинности (см. [2], с. 439, табл. 23.5).

Двоично-десятичный семисегментный дешифратор 18, выпускаемый фирмой Texas Instruments в виде интегральных схем (ИС) типа SN74247 (отечественный аналог - ИС типа К514ИД2 [6]), имеет выходы с открытым коллектором и предназначен для управления семисегментными индикаторами 9-10 на светодиодах 11 с общим анодом.

В первом такте работы генератора 12 выходной код счетчика 13 равен, например, 000 (при n=8). В этом случае управляющий единичный сигнал присутствует на первом выходе дешифратора 14, который связан с входом управления ключа 8 младшего разряда - ключ 8 в этом такте открыт, в этом случае выходное напряжение второго источника 5 стабилизированного напряжения подается на общий анод семисегментного индикатора 10.

Поскольку код счетчика 13 приложен также к управляющему входу коммутатора 17, то на его выходе появляется двоично-десятичный код цифры «6», приложенный к первому информационному входу 15. На выходе дешифратора (ИС типа К514ИД2 [6]) 18 появляется семисегментный код, также соответствующей цифре «6». В результате в течение первого такта работы генератора 12 на индикаторе 10 младшего десятичного разряда засвечена цифра «6».

В следующем такте работы генератора 12 выходной код счетчика 13 становится равным 001; управляющий сигнал появляется на втором выходе дешифратора 14; открывается один из ключей 7-8 второго разряда; на втором индикаторе засвечивается цифра «5» и т.д.

Для питания схемы индикатора используются трансформатор 1, который понижает переменное напряжение сети 220 В до необходимого уровня, двухполупериодный диодный выпрямитель 2, преобразующий переменное напряжение в постоянное, конденсатор 3, сглаживающий выходное напряжение выпрямителя 2, и первый 4 и второй 5 источники стабилизированного напряжения.

Первый источник 4 стабилизированного напряжения подает на выводы питания тактового генератора 12, двоичного счетчика 13, дешифратора 14 из двоичного кода в унитарный, многоканального коммутатора 17 типа «4n в 4» и дешифратора 18 из двоично-десятичного кода в семисегментный код постоянное номинальное напряжение (для большинства интегральных схем это 5 В).

С помощью переменного резистора 6 устанавливается тот уровень выходного напряжения второго источника 5 стабилизированного напряжения, который задает необходимый ток через светодиоды семисегментных индикаторов 9-10, обеспечивающий наиболее приемлемую яркость свечения светодиодов 8.

Схема предлагаемого индикатора позволяет питать семисегментные индикаторы 9-10, в которых каждый сегмент засвечивается не одним светодиодом, как показано на фиг. 1, а несколькими последовательно соединенными светодиодами (см. фиг. 2).

Преимуществом предлагаемого индикатора по сравнению с аналогами является его упрощение, а также снижение расхода электроэнергии за счет исключения ограничивающего резистора из схемы индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания заявки:

1. А. с. 318968 СССР, МПК G06K 15/18. Устройство для индикации / Долганов В.В., Коломнин В.В. и Призенко С.В. (СССР). - Заявл. 26.03.70; Опубл. 28.10.71, Бюл. №32.

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководствр. Пер. с нем.. - М.: Мир, 1982.

3. Применение интегральных схем: Практическое руководство. В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. А. Уильямса. - М.: Мир, 1987. - С. 208. - Рис. 10.37.

4. Янсен Й. Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т. 3. Сложные ИС для устройств передачи данных. Пер. с голл. - М.: Мир, 1987. - С. 27. - Рис. 1.11.

5. Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - С. 128. - Рис. 5.12.

6. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 12 т. Т 4. - М.: КубК-а, 1997. - С. 106-114.

7. Патент на полезную модель 81364 РФ, МПК G09G 3/14, G09G 3/32. Светодиодный индикатор (варианты) - №2008134655/22; заявл. 25.08.2008; опубл. 10.03.2009, Бюл. №7.

Claims (1)

1. Светодиодный индикатор, содержащий n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, дешифратор из двоичного кода в унитарный, многоканальный коммутатор типа «4n в 4», n ключей, n×4 информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, каждый выход которого соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, последовательно соединенные тактовый генератор и двоичный счетчик, выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, выводы питания тактового генератора, двоичного счетчика, дешифратора из двоичного кода в унитарный, многоканального коммутатора типа «4n в 4» и дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код объединены между собой и подключены к выходу «+» первого источника стабилизированного напряжения, входы «+» и «-» которого соединены через конденсатор и подключены соответственно к выводам «+» и «-» двухполупериодного диодного выпрямителя, выводы переменного напряжения которого через трансформатор подключены к питающей сети, отличающийся тем, что в него дополнительно введены переменный резистор и второй источник стабилизированного напряжения, вход «+» которого подключен к выводу «+» двухполупериодного диодного выпрямителя, а выходы «+» и «-» второго источника стабилизированного напряжения связаны между собой через переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника стабилизированного напряжения, выход «+» которого через соответствующий ключ соединен с общими анодами светодиодов каждого семисегментного индикатора.

Images