RU183027U1 - 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 индикатор содержит первый 1 и второй 2 трансформаторы, первый 3 и второй 4 двухполупериодные диодные выпрямители, первый 5 и второй 6 конденсаторы, первый 7 и второй 8 источники стабилизированного напряжения, переменный резистор 9, n (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ключей 10-11 разрядов, n семисегментных индикаторов 12-13 на светодиодах 14 с общим анодом, последовательно соединенные тактовый генератор 15 и двоичный счетчик 16, дешифратор 17 из двоичного кода в унитарный, n×4 информационных входов 18-19, многоканальный коммутатор 20 типа «4n в 4», дешифратор 21 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, элементы НЕ 22, ключи 23 сегментов. Ил. 3.

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≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ключей разрядов, дешифратор из двоичного кода в унитарный, многоканальный коммутатор типа «4n в 4», n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, 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, 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 первый конденсатор и подключены соответственно к выводам «+» и «-» первого двухполупериодного диодного выпрямителя, выводы переменного напряжения которого через первый трансформатор подключены к питающей сети, дополнительно введены семь ключей сегментов, семь элементов НЕ, второй трансформатор, второй двухполупериодный диодный выпрямитель, второй конденсатор, переменный резистор и второй источник стабилизированного напряжения, входы «+» и «-» которого соединены через второй конденсатор и подключены соответственно к выводам «+» и «-» второго двухполупериодного диодного выпрямителя, выводы переменного напряжения которого через второй трансформатор подключены к питающей сети, 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 сегментов соединен с общими анодами светодиодов каждого семисегментного индикатора, выходы дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код через элементы НЕ соединены с управляющими входами ключей сегментов, через которые соответствующие объединенные катоды светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов соединены с общей шиной устройства.

Существенными отличиями предлагаемого индикатора являются введение дополнительных элементов (второго трансформатора, второго двухполупериодного диодного выпрямителя, второго конденсатора, переменного резистора и второго источника стабилизированного напряжения, семи ключей сегментов, семи элементов НЕ), 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 и 3 приведены примеры реализации сегмента индикатора на нескольких светодиодах.

Схема индикатора (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 трансформаторы, первый 3 и второй 4 двухполупериодные диодные выпрямители, первый 5 и второй 6 конденсаторы, первый 7 и второй 8 источники стабилизированного напряжения, переменный резистор 9, n (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ключей 10-11 разрядов, n семисегментных индикаторов 12-13 на светодиодах 14 с общим анодом, последовательно соединенные тактовый генератор 15 и двоичный счетчик 16, дешифратор 17 из двоичного кода в унитарный, n×4 информационных входов 18-19, являющихся информационными входами многоканального коммутатора 20 типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора 21 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выходы которого через элементы НЕ 22 соединены с управляющими входами ключей 23 сегментов, соответствующие объединенные катоды светодиодов 14 семисегментных индикаторов 12-13 различных десятичных разрядов через соответствующие ключи 23 сегментов соединены с общей шиной устройства, выход двоичного счетчика 16 соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора 20 и входом дешифратора 17 из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей 10-11 разрядов, выводы питания тактового генератора 15, двоичного счетчика 16, дешифратора 17 из двоичного кода в унитарный, многоканального коммутатора 20 типа «4n в 4» и дешифратора 21 из двоично-десятичного кода в семисегментный код объединены между собой и подключены к выходу «+» первого источника 7 стабилизированного напряжения, входы «+» и «-» которого соединены через первый конденсатор 5 и подключены соответственно к выводам «+» и «-» первого двухполупериодного диодного выпрямителя 3, выводы переменного напряжения которого через первый трансформатор 1 подключены к питающей сети, входы «+» и «-» второго источника стабилизированного напряжения 8 соединены через второй конденсатор 6 и подключены соответственно к выводам «+» и «-» второго двухполупериодного диодного выпрямителя 4, выводы переменного напряжения которого через второй трансформатор 2 подключены к питающей сети, выходы «+» и «-» второго источника 8 стабилизированного напряжения связаны между собой через переменный резистор 9, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника 8 стабилизированного напряжения, выход «+» которого через ключи 10-11 разрядов соединен с общими анодами светодиодов 14 каждого семисегментного индикатора 12-13.

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

На входные зажимы 18-19 индикатора подается многоразрядная цифровая информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1, например «456».

С помощью дешифратора 21 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 21 выпускается в виде интегральных схем типа К514ИД1 [6], имеет выходы с закрытым коллектором и предназначен для управления семисегментными индикаторами на светодиодах с общим катодом.

Следует учитывать, что последовательно соединенные дешифратор 21 из двоично-десятичного кода в семисегментный код (К514ИД1) и семь элементов НЕ 22 эквивалентны дешифратору К514ИД2. Для коммутации больших токов через сегменты в схеме индикатора на фиг. 1 используются ключи 23 сегментов.

В первом такте работы генератора 15 выходной код счетчика 16 равен, например, 000 (при n=8). В этом случае управляющий единичный сигнал присутствует на первом выходе дешифратора 17, который связан с входом управления ключа 11 младшего разряда - ключ 11 в этом такте открыт, в этом случае выходное напряжение второго источника 8 стабилизированного напряжения подается на общий анод семисегментного индикатора 13.

Поскольку код счетчика 16 приложен также к управляющему входу коммутатора 20, то на его выходе появляется двоично-десятичный код цифры «6», приложенный к первому информационному входу 18. На выходе дешифратора (ИС типа К514ИД1 [6]) 21 появляется семисегментный код, также соответствующей цифре «6». В результате в течение первого такта работы генератора 15 на индикаторе 13 младшего десятичного разряда засвечена цифра «6».

В следующем такте работы генератора 15 выходной код счетчика 16 становится равным 001; управляющий сигнал появляется на втором выходе дешифратора 17; открывается один из ключей 10-11 второго разряда; на втором индикаторе засвечивается цифра «5» и т.д.

Для питания схемы индикатора используются трансформаторы 1 и 2, которые понижают переменное напряжение сети 220 В до необходимого уровня, двухполупериодные диодные выпрямители 3 и 4, преобразующие переменное напряжение в постоянное, конденсаторы 5 и 6, сглаживающие выходное напряжение выпрямителей 3 и 4, и первый 7 и второй 8 источники стабилизированного напряжения.

Первый источник 7 стабилизированного напряжения подает на выводы питания тактового генератора 15, двоичного счетчика 16, дешифратора 17 из двоичного кода в унитарный, многоканального коммутатора 20 типа «4n в 4» и дешифратора 21 из двоично-десятичного кода в семисегментный код постоянное номинальное напряжение (для большинства интегральных схем это 5 В).

С помощью переменного резистора 9 устанавливается тот уровень выходного напряжения второго источника 8 стабилизированного напряжения, который задает необходимый ток через светодиоды семисегментных индикаторов 12-13, обеспечивающий наиболее приемлемую яркость свечения светодиодов 8.

Схема предлагаемого индикатора позволяет питать семисегментные индикаторы 12-13, в которых каждый сегмент засвечивается не одним светодиодом, как показано на фиг. 1, а несколькими последовательно соединенными светодиодами (см. фиг. 2 и 3).

Преимуществом предлагаемого индикатора по сравнению с аналогами является его упрощение, а также снижение расхода электроэнергии за счет исключения ограничивающего резистора из схемы индикатора. Особенно большой эффект достигается при использования предлагаемого индикатора для питания мощных семисегментных индикаторов.

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≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ключей разрядов, дешифратор из двоичного кода в унитарный, многоканальный коммутатор типа «4n в 4», n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, 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, 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 разрядов, 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 первый конденсатор и подключены соответственно к выводам «+» и «-» первого двухполупериодного диодного выпрямителя, выводы переменного напряжения которого через первый трансформатор подключены к питающей сети, отличающийся тем, что в него дополнительно введены семь ключей сегментов, семь элементов НЕ, второй трансформатор, второй двухполупериодный диодный выпрямитель, второй конденсатор, переменный резистор и второй источник стабилизированного напряжения, входы «+» и «-» которого соединены через второй конденсатор и подключены соответственно к выводам «+» и «-» второго двухполупериодного диодного выпрямителя, выводы переменного напряжения которого через второй трансформатор подключены к питающей сети, 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 сегментов соединен с общими анодами светодиодов каждого семисегментного индикатора, выходы дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код через элементы НЕ соединены с управляющими входами ключей сегментов, через которые соответствующие объединенные катоды светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов соединены с общей шиной устройства.

Images