Способ питания светодиодных блоков индикаторов и устройство для его реализации Ермакова В.Ф.
METHOD OF SUPPLYING LIGHT-EMITTING DIODE UNITS AND DEVICE OF ERMAKOV FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Предлагаемая группа изобретений относится к электротехнике и может быть использована для отображения алфавитно-цифровой информации.
Предшествующий уровень техники отражает известный способ питания светодиодных блоков индикаторов [1], при котором блоки управления светодиодных блоков получают питание от источника стабилизированного фиксированного напряжения, а ток через светодиоды светодиодных блоков задают путем применения токоограничивающих резисторов, включенных между выходом источника стабилизированного напряжения и входами светодиодных блоков.
Недостатком прототипа являются значительные потери электроэнергии на токоограничивающих резисторах.
Известным устройством, реализующим способ питания светодиодных блоков индикаторов, является декадный семисегментный индикатор ([1], 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 известного устройства также являются значительные потери электроэнергии на токоограничивающих резисторах.
Техническая задача, решаемая изобретением - снижение потерь электроэнергии.
Указанная техническая задача в способе питания светодиодных блоков индикаторов решается благодаря тому, что вводят дополнительный источник питания с регулируемым выходным напряжением, изменяя которое, задают ток светодиодов светодиодных блоков.
Указанная техническая задача в устройстве для реализации способа питания светодиодных блоков индикаторов решается благодаря тому, что в декадный семисегментный индикатор, содержащий n (где n≥1 - число десятичных разрядов устройства) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, n информационных входов, являющихся информационными входами n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, каждый выход которых соединен соответственно с катодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, выводы питания n дешифраторов 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 выходу «+» первого источника стабилизированного напряжения, а выход «+» второго источника стабилизированного напряжения связан с общими анодами светодиодов n семисегментных индикаторов, выходы «+» и «-» второго источника стабилизированного напряжения связаны между собой через переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника стабилизированного напряжения.
Существенным отличием предлагаемого способа питания светодиодных блоков индикаторов является:
1) ток светодиодов светодиодных блоков индикаторов задают дополнительным источником питания с регулируемым выходным напряжением.
Существенными отличиями устройства для реализации предлагаемого способа питания светодиодных блоков индикаторов являются введение дополнительных элементов:
1) переменного резистора и второго источника стабилизированного напряжения;
Существенными отличиями устройства для реализации предлагаемого способа питания светодиодных индикаторов блоков являются исключение токоограничивающих резисторов из схем устройств, а также использование новых связей между элементами устройств. Указанные существенные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта - снижения потерь электроэнергии.
Схема устройства для реализации способа питания светодиодных блоков индикаторов представлена на фиг. 1.
Схема индикатора - (фиг. 1) содержит трансформатор 1, двухполупериодный диодный выпрямитель 2, конденсатор 3, первый 4 и второй 5 источники стабилизированного напряжения, n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 6-7 на светодиодах 8 с общим анодом, n информационных входов 9-10, являющихся информационными входами n дешифраторов 11-12 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, переменный резистор 13, каждый выход n дешифраторов 11-12 из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен соответственно с катодами светодиодов 8 соответствующих семисегментных индикаторов 6-7, выводы питания n дешифраторов 11-12 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 выходу «+» первого источника 4 стабилизированного напряжения, а выход «+» второго источника 5 стабилизированного напряжения связан с общими анодами светодиодов 8 n семисегментных индикаторов 6-7, выходы «+» и «-» второго источника 5 стабилизированного напряжения связаны между собой через переменный резистор 13, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника 5 стабилизированного напряжения. Рассмотрим работу индикатора (фиг. 1).
На входные зажимы 9-10 индикатора подается многоразрядная цифровая Информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1.
На выходах дешифраторов 11-12 входная информация преобразуется из двоично-десятичного кода в семисегментный код a-b-c-d-e-f-g в соответствии с таблицей 1 истинности (см. [1], с. 439, табл. 23.5).
Двоично-десятичные семисегментные дешифраторы 11-12, выпускаемые фирмой Texas Instruments в виде интегральных схем (ИС) типа SN74247 (отечественный аналог - ИС типа К514ИД2 [2]), имеют выходы с открытым коллектором и предназначены для управления семисегментными индикаторами 6-7 на светодиодах 8 с общим анодом (см. табл. 1).
i
Набор цифр Z, подаваемых на входы 9-10 цифрового индикатора (фиг. 1), отображаются на семисегментных индикаторах 6-7 в соответствии с их значениями, приведенными в табл. 1.
Например, на входы 9-10 цифрового индикатора подается число 456 (при n=3). В этом случае ко входам 9-10 приложены, соответственно, двоично-десятичные коды 0100, 0101 и 0110; на выходах двоично-десятичных семисегментных дешифраторов 11-12, соответственно, появляются коды 1001100, 0100100 и 0100000.
p1
p1
Нулю на выходе одного из дешифраторов 11-12 соответствует открытое состояние выходного транзистора - при подключении к такому выходу катода светодиода по светодиоду будет протекать ток, светодиод засвечивается, яркость его свечения задается протекающим через светодиод током I (где I - рабочий ток одного светодиода - сегмента).
Единичному напряжению на выходе одного из дешифраторов 11-12 соответствует закрытое состояние выходного транзистора - при подключении к такому выходу катода светодиода по светодиоду ток не протекает, светодиод не излучает, сегмент находится в погашенном состоянии.
Дешифратор 12 старшего десятичного разряда работает следующим образом. Коду на его выходе 1001100 соответствует излучающее состояние сегментов b, с, f, g и погашенное состояние сегментов a, d, е. Сегменты a, d - это верхний и нижний сегменты, е - левый нижний сегмент. Следовательно, на индикаторе 7 старшего разряда индицируется десятичная цифра «4» 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 n дешифраторов 11-12 из двоично-десятичного кода в семисегментный код постоянное номинальное напряжение (для большинства интегральных схем это 5 В).
С помощью переменного резистора 13 устанавливается тот уровень выходного напряжения второго источника 5 стабилизированного напряжения, который задает необходимый ток через светодиоды семисегментных индикаторов 6-7, обеспечивающий наиболее приемлемую яркость свечения светодиодов 8.
Падение напряжения на светодиодах 8 различных типов и различных производителей в рабочем диапазоне тока составляет 1,5-2,1 В. Это напряжение и устанавливается на выходе второго источника 5 стабилизированного напряжения.
Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипами является снижение расхода электроэнергии за счет исключения токоограничивающих резисторов из схемы индикатора.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания заявки:
1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.. - М.: Мир, 1982 (прототип).
2. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 12 т. Т 4. - М.: КубК-а, 1997. - С. 106-114.