Светодиодный индикатор

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. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является второй вариант реализации светодиодного индикатора (варианты) ([2], 2-й независимый пункт формулы), схема которого содержит n (где n ≥ 1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, каждый выход которых соединен соответственно с анодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, объединенные выводы питания дешифраторов подключены к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.
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 катодом, связанным с общей шиной устройства, n информационных входов, являющихся информационными входами n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выводы питания которых 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, второй источник стабилизированного напряжения и 7×n ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход «+» второго источника стабилизированного напряжения через ключи связан с 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, вход «+» которого подключен к выводу «+» двухполупериодного диодного выпрямителя.
Существенными отличиями предлагаемого индикатора являются введение дополнительных элементов (7×n ключей, 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. 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 ≥ 1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 7-8 на светодиодах 9 с общим катодом, связанным с общей шиной устройства, n информационных входов 10-11, являющихся информационными входами n дешифраторов 12-13 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, 7×n ключей 14, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам n дешифраторов 12-13 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выводы питания которых 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, выход «+» второго источника 5 стабилизированного напряжения через ключи 14 связан с анодами светодиодов 9 n семисегментных индикаторов 7-8, выходы «+» и «-» второго источника 5 стабилизированного напряжения связаны между собой через переменный резистор 6, подвижный вывод которого соединен с управляющим входом второго источника 5 стабилизированного напряжения, вход «+» которого подключен к выводу «+» двухполупериодного диодного выпрямителя 2.
Рассмотрим работу индикатора (фиг. 1).
На входные зажимы 10-11 индикатора подается многоразрядная цифровая информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1.
На выходах дешифраторов 12-13 входная информация преобразуется из двоично-десятичного кода в семисегментный код a-b-c-d-e-f-g в соответствии с таблицей 1 истинности (см. [3], с. 439, табл. 23.5).
Двоично-десятичные семисегментные дешифраторы 12 - 13, выпускаемые в виде интегральных схем (ИС) типа К514ИД1 [4]), имеют выходы с закрытым коллектором и предназначены для управления семисегментными индикаторами 7-8 на светодиодах 9 с общим катодом.
p1
При единичном напряжении на выходе одного из дешифраторов 12 -13, обеспечивающем рабочий ток I светодиода, соответствующий светодиод переходит в излучающее состояние.
При подаче нулевого напряжения на анод соответствующего светодиода ток по светодиоду не протекает, светодиод не излучает, сегмент находится в погашенном состоянии.
Например, при подаче на входы 10-11 числа 456, коду цифры «4» по табл. 1 соответствует выходной код дешифратора 13 старшего десятичного разряда 0110011, которому, в свою очередь, соответствует излучающее состояние сегментов Ь, с, f, g и погашенное состояние сегментов a, d, е. Сегменты а и d - это верхний и нижний сегменты, е - левый нижний сегмент. Следовательно, на индикаторе 8 старшего разряда индицируется десятичная цифра «4» и т.д.
В качестве недостатка ИС типа К514ИД1 следует отметить малый предельный выходной ток - ток через сегмент, равный 5,6 мА. Это позволяет применять дешифратор К514ИД1 только для управления малогабаритными маломощными семисегментными индикаторами (например, типа АЛ113 ([5]).
Для управления более мощными семисегментными индикаторами с несколькими последовательно соединенными светодиодами (см. фиг. 2) и большим током через сегменты в схему индикатора введены ключи 14.
С помощью переменного резистора 6 устанавливают тот уровень выходного напряжения второго источника 5 стабилизированного напряжения, который задает необходимый ток через светодиоды 9 семисегментных индикаторов 7-8, обеспечивающий наиболее приемлемую яркость свечения светодиодов 9.
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. 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.
3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М: Мир, 1982.
4. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 12 т.Т 4. - М.: КубК-а, 1997. - С.106 - 114.
5. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы: Справочник.