wielogabarytowy wyświetlacz 7-segmentowy.pdf

M I N I P R O J E K T Y

Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej

realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być

układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu,

gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty

opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich

wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria “Miniprojekty” o numeracji zaczynającej

się od 1000.

Wielkogabarytowy wyświetlacz siedmiosegmentowy

Ten prosty uk³ad,

ktÛrego wykonanie

chcia³bym

zaproponowaÊ

Czytelnikom EP, jest

przeznaczony do

wszelkiego rodzaju

aplikacji wymagaj¹cych

wyúwietlania cyfr

o†duøej wysokoúci.

Jedno z†moøliwych

zastosowaÒ

przedstawimy

w†sierpniowym

numerze EP - bÍdzie

to elektroniczny stoper,

ktÛry moøna

wykorzystaÊ podczas

zawodÛw sportowych

w†czasie wakacji.

Inn¹, nie mniej

interesuj¹c¹

moøliwoúci¹

wykorzystania

wyúwietlacza jest

bardzo efektowny,

úwiec¹cy numer domu.

Nieco uproszczony sche-

mat elektryczny wyúwietla-

cza zosta³ przedstawiony na

rys. 1 . Niewiele moøna na-

pisaÊ na temat zasady jego

dzia³ania, tak prosta jest ta

konstrukcja. Uk³ad zawiera

zaledwie jeden czynny ele-

ment elektroniczny: dekoder

kodu BCD na kod wyúwietla-

cza siedmiosegmentowego,

zrealizowany z†wykorzysta-

niem popularnego uk³adu ty-

pu 4543. Poniewaø w†uk³a-

dzie zastosowano po dzie-

siÍÊ diod LED po³¹czonych

szeregowo w†kaødym seg-

mencie, wytrzyma³oúÊ napiÍ-

ciowa wyjúÊ dekodera 4543

okaza³a siÍ stanowczo za ma-

³a. Dlatego teø wyjúcia deko-

dera steruj¹ siedmioma dri-

verami zawartymi w†struktu-

rze uk³adu ULN2003 - IC2.

Kaødy z†driverÛw zasila od

strony minusa zasilania po-

jedynczy segment wyúwiet-

lacza, a†rezystory R1..R7

ograniczaj¹ pr¹d p³yn¹cy

przez diody LED.

Minimalne napiÍcie po-

trzebne do zasilania 10 sze-

regowo po³¹czonych diod

LED wynosi ok. 24V. Dlatego

teø w†naszym wyúwietlaczu

zastosowano dwa, rozdzielo-

ne obwody zasilania po³¹czo-

ne ze sob¹ wspÛln¹ mas¹.

Na wejúcie CMOS musimy

dostarczyÊ napiÍcie ze ste-

ruj¹cego wyúwietlaczem

uk³adu. NapiÍcie to moøe

wynosiÊ od 5†do 15VDC. Na-

tomiast do wejúcia oznaczo-

nego LED doprowadzone zo-

stanie napiÍcie w³aúciwe

dla typu zastosowanych diod

LED.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 7/98

M I N I P R O J E K T Y

LED-y. Jest to sposÛb

niezwykle pracoch³onny,

ale daj¹cy bardzo dobre

efekty przy minimalnych

nak³adach materia³owych.

P³yta czo³owa moøe byÊ

wykonana z†blachy, sklejki

lub tworzywa sztucznego

i†pomalowana, najlepiej na

kolor czarny. Tylko jak

idealnie rÛwno wywierciÊ

420 otworÛw w†p³ycie czo-

³owej? OtÛø ta w³aúnie

czynnoúÊ moøe okazaÊ siÍ

wyj¹tkowo prosta! KolejnoúÊ

postÍpowania powinna byÊ

nastÍpuj¹ca.

a. Wszystkie p³ytki wy-

úwietlaczy przykrÍcamy

do p³yty czo³owej za po-

moc¹ np. wkrÍta

tÍ czo³ow¹ i†po odwrÛceniu

ca³oúci lutujemy diody, maj¹c

ca³kowit¹ pewnoúÊ, øe zosta-

n¹ umieszczone idealnie rÛ-

wno. Jeøeli zastosujemy 1†lub

2†metodÍ obudowania wy-

úwietlaczy i†bÍdziemy potrze-

bowaÊ ich wiÍcej, to warto

bÍdzie wykonaÊ matrycÍ do

montaøu diod. Wykonanie

matrycy bÍdzie identyczne jak

p³yty czo³owej, z†tym, øe

wiercimy otwory tylko dla

jednego wyúwietlacza i†mat-

ryca moøe byÊ wykonana

z†dowolnego, sztywnego ma-

teria³u, nawet z†kawa³ka gru-

bej tektury. Matryc¹ tak¹ po-

s³uøymy siÍ podczas lutowa-

nia diod w†sposÛb identycz-

ny jak p³yt¹ czo³ow¹.

Naleøy teraz omÛwiÊ spo-

sÛb do³¹czenia wyúwietlaczy

do uk³adu nimi steruj¹cego,

np. do elektronicznego sto-

pera. Potrzebne bÍd¹ dwa

ürÛd³a zasilania: jedno o†na-

piÍciu 8..16 VDC i†drugie, do-

starczaj¹ce napiÍcia min.

24VDC do zasilania diod LED

wyúwietlaczy. I†tu jedna,

waøna uwaga: przyzwyczai-

liúmy siÍ lekcewaøyÊ diody

LED, ktÛre ìpobieraj¹ bardzo

ma³o pr¹duî. Ma³o? Policz-

my trochÍ: do uk³adu stopera

potrzebowaÊ bÍdziemy szeúÊ

wyúwietlaczy, co daje w†su-

mie 6x7=42 segmenty po

dziesiÍÊ diod kaødy. Diody

w†segmencie po³¹czone s¹

szeregowo

i†pr¹d p³yn¹cy

przez segment

bÍdzie wynosi³

20..30mA. Tak

wiÍc przy jedno-

czesnym zapale-

niu wszystkich

segmentÛw po-

bierany przez

uk³ad pr¹d wy-

niesie maksy-

malnie 1260mA,

czyli wcale nie

tak ma³o! Zasi-

lacz diod LED

musi wiÍc do-

starczaÊ mocy

ponad 30W.

Do wyúwiet-

laczy doprowa-

dzamy wspÛlny

dla obydwÛch

zasilaczy biegun

masy (z³¹cze

ìGNDî) . NapiÍ-

cie 5†VDC

(w†przypadku

wspÛ³pracy wy-

úwietlaczy ze

stoperem) do-

prowadzamy do

z³¹cza ìCMOSî,

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1..R7: 22

F/16V

C2: 100nF

Półprzewodniki

D1..D70: LED

8) nie

wchodzą w skład kitu

IC1: 4543

IC2: ULN2003

Różne

CON1: 4xgoldpin

CON2: ARK3 (3,5mm)

podstawka pod IC1

Kompletny uk³ad i p³ytki

drukowane s¹ dostÍpne

w†AVT pod oznaczeniem

AVT-1186.

Montaø i†uruchomienie

Na rys. 2 pokazano (w

zmniejszeniu) rozmieszcze-

nie elementÛw na p³ytce

drukowanej. Widok p³ytki

znajduje siÍ na wk³adce we-

wn¹trz numeru.

Stoi przed nami teraz

trudne zadane: musimy wlu-

towaÊ w†p³ytkÍ aø 70 diod

LED i†w†dodatku uczyniÊ to

idealnie rÛwno! Ponadto,

w†wiÍkszoúci wypadkÛw bÍ-

dziemy potrzebowaÊ wiÍcej

niø jednego wyúwietlacza.

Np. do wykonania opisanego

w†tym numerze EP stopera

potrzebne bÍdzie aø 6†iden-

tycznych wyúwietlaczy, czy-

li bÍdziemy musieli w†sumie

wlutowaÊ aø 420 diod! To

iúcie galernicza praca, ale ja

teø musia³em j¹ wykonaÊ!

Zanim jednak przyst¹pi-

my do montaøu wyúwietla-

czy, musimy dok³adnie prze-

myúleÊ sobie sposÛb ich za-

mocowania. W†zasadzie ma-

my trzy moøliwoúci:

1. PrzymocowaÊ wyúwietlacze

do jakiejú deseczki i†nie

stosowaÊ øadnej obudowy.

Jest to metoda szybka

i†wygodna, ale uzyskany

efekt bÍdzie wyj¹tkowo

ma³o estetyczny.

2. ZamocowaÊ wyúwietlacze

na desce lub kawa³ku

blachy duralowej, a na-

stÍpnie wykonaÊ obudowÍ

w†formie skrzynki przykry-

tej odpowiedniego rozmia-

ru filtrem w†kolorze odpo-

wiadaj¹cym zastosowanym

diodom LED. Jest to chyba

rozwi¹zanie najlepsze, lecz

doúÊ pracoch³onne. Ponad-

to, mog¹ wyst¹piÊ trudnoú-

ci z†nabyciem filtru z†ple-

xiglasu o†odpowiednim za-

barwieniu.

3. Trzeci¹ metod¹ jest wyko-

nanie p³yty czo³owej na

wyúwietlacze, w†ktÛrej na-

leøy wywierciÊ otwory na

RÛwne ustawienie wy-

úwietlaczy jest ³atwe

i†nie sprawi nikomu naj-

mniejszego k³opotu.

b. Z†pewnoúci¹ zauwaøyliú-

cie ma³e otworki umiesz-

czone na p³ytce druko-

wanej wyúwietlacza po-

miÍdzy punktami lutow-

niczymi kaødej diody

LED, pozornie niczemu

nie s³uø¹ce. Te w³aúnie

otwory pozwol¹ nam

wytrasowaÊ w p³ycie

czo³owej otwory na LED-

y, domyúlamy siÍ, øe z

tego powodu nie powin-

niúmy wczeúniej wlutow-

ywaÊ w p³ytkÍ øadnych

elementÛw. P³ytki pos³u-

ø¹ bowiem najpierw jako

matryce do napunktowa-

nia otworÛw w†p³ycie

czo³owej, czego ³atwo

moøemy dokonaÊ za

pomoc¹ cienkiego wiert³a

lub nawet ig³y krawieckiej.

c. Po napunktowaniu ot-

worÛw odkrÍcamy p³yt-

ki drukowane od p³yty

czo³owej i†otwory roz-

wiercamy do úrednicy

5mm. To wszystko kosz-

towa³o nas trochÍ pracy,

ale za to mamy idealnie

rÛwno wykonan¹ p³ytÍ

czo³ow¹, ktÛra powinna

wygl¹daÊ wyj¹tkowo es-

tetycznie.

Montaø uk³adu wyúwiet-

lacza przeprowadzamy pocz¹t-

kowo w†typowy sposÛb, wlu-

towuj¹c rezystory i†podstaw-

ki pod uk³ady scalone. Prob-

lemy powstan¹ dopiero przy

montaøu diod LED. Jeøeli za-

stosowaliúmy trzeci¹ metodÍ

obudowania wyúwietlaczy, to

montaø diod okaøe siÍ wyj¹t-

kowo prosty. Wszystkie dio-

dy w³oøymy w†przeznaczone

na nie punkty lutownicze,

na³oøymy na wyúwietlacz p³y-

a†napiÍcie zasilania segmen-

tÛw do z³¹cza ìLEDî. Pozo-

staje nam juø tylko po³¹czyÊ

wejúcia, oznaczone na p³ytce

jako A, B, C i†D, z†odpowia-

daj¹cymi im wyjúciami licz-

nikÛw w†uk³adzie stopera

(lub innego uk³adu steruj¹-

cego wyúwietlaczami).

Jeszcze ostatnia informa-

cja: poniewaø w†øaden spo-

sÛb nie moøna przewidzieÊ,

jakiego koloru diody zechce-

cie zastosowaÊ w†Waszych

wyúwietlaczach, nie bÍd¹ one

w†ogÛle wchodzi³y w†sk³ad

kitu i†naleøy je zakupiÊ.

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 7/98

/0,5W

Kondensatory

C1: 220

(opcjonalnie

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: