|
 В электронной аппаратуре
большое распространение получили электронные индикаторы, осуществляющие
показ, отображение, представление значения измеряемого параметра, стадии
развития процесса. Индикатор — объект, показывающий изменения
какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в
форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком.
Индикаторы представляют собой перспективный класс приборов электронной
техники, предназначенный для преобразования электрических сигналов в
изображения, создаваемые одним или несколькими дискретными элементами.
Индикаторы делятся на цифровые и аналоговые. Цифровые индикаторы —
приборы для отображения значения какой-либо величины в виде числа, имеют
фиксированный набор элементов отображения — сегментов и точек. Дисплеи
отличаются от индикаторов наличием матрицы элементов, из которых может
формироваться любое изображение.
К важным параметрам
индикаторов относятся: яркость, световой поток и контраст. Единица
измерения яркости – кандела на квадратный метр. Не вдаваясь в описание
эталона силы света можно сказать, что кандела – сила света
соответствующая силе света пламени свечи. Единица яркости соответствует
поверхности площадью в 1 квадратный метр создающей или отражающей в
направлении перпендикулярном поверхности свет равный свету свечи. Если
силу света в одну канделу имеет точечный источник света, например
светодиод и свет такой силы излучается внутри конуса с величиной
раскрытия около 66°, то говорят, что светодиод излучает световой поток в один люмен. Контраст определяет отношение яркости изображения и фона.
Люминисцентный индикатор
По физическому принципу индикаторы делятся на две группы. В активных энергия преобразуется в свет – светодиодные, люминисцентные и пассивные – жидкокристаллические, требующие внешнего освещения. Преимущество жидкокристаллических индикаторов малое потребление энергии превращается в недостаток с наступлением темноты. Работа в подвальных помещениях, плохо освещенных служебных помещениях, использование жидкокристаллических индикаторов в салоне автомобиля, корабельной электронике требует дополнительной подсветки.
Жидкокристаллический индикатор
Даже при ярком внешнем освещении контрастность изображения жидкокристаллического индикатора уступает контрастности индикаторов использующих активные физические принципы работы. Другое дело если постоянный источник света расположен за жидкокристаллическим индикатором и происходит работа на просвет. Тогда гарантирована высокая контрастность и эффективное восприятие информации при любой освещенности. Пока структура кристалла остается жидкой, она легко перестраивается под действием электрических или магнитных полей. При понижении температуры кристаллы теряют свойства жидкости. Для работы жидкокристаллических индикаторов при температурах ниже +5 С° требуется оснащение подогревом с автоматическим поддержанием заданной температуры, что влечет дополнительные затраты энергии.
Светодиодные индикаторы потребляют значительно больше энергии, чем жидкокристаллические, но отсутствие дополнительной подсветки и работоспособность в широком диапазоне температуры делают их более предпочтительными по сравнению с жидкокристаллическими индикаторами для ответственных применений.
Если для отображения информации требуется более одного разряда индикатора, то управление отдельными элементами индикатора можно организовать по двум принципам статическому и динамическому. Статический принцип заключается в управлении каждым элементом изображения, объединенным с ним в одну цепь вместе с коммутирующим прибором. Одному элементу изображения соответствует один или два провода и коммутирующий прибор. Простейший пример статической индикации – светодиод индикации наличия напряжения питания. При динамическом принципе управления происходит быстрое кратковременное поочередное включение одного элемента изображения и соответствующего разряда индикатора. Смена включенного элемента и включенного разряда индикатора происходит с частотой незаметной для наблюдателя. За короткий промежуток времени поочередно включаются все элементы изображения, необходимые для формирования изображения в целом. Такой принцип индикации позволяет сократить в несколько раз количество проводов в жгуте индикатора по сравнению со статическим типом индикации.
Компоновка двухразрядных индикаторов для отображения двух чисел
Светодиодный цифровой индикатор, отображающий два параметра контролируемого процесса в виде двух положительных или отрицательных пятиразрядных чисел, показан на рисунке. Отображающими приборами являются знакосинтезирующие двухразрядные индикаторы. Размер знака, отображаемого индикатором составляет 12 Х 20 мм, что создает удобство при считывании показаний с расстояния в несколько метров. Индикаторы объединены в две группы по три двухразрядных индикатора для каждого числа. Левый разряд предназначен для отображения знака числа. Если число положительное левый разряд погашен, если отрицательное включается центральный горизонтальный сегмент индикатора и отображается минус.
Схема соединения индикатора и микроконтроллера
Индикатор предназначен для использования совместно с микроконтроллером, один из вариантов схемы соединения микроконтроллера и индикатора. Цепи управления сегментами “СЕГМЕНТ А” - “СЕГМЕНТ G” и “МИНУС Д1”, “МИНУС Д2” должны содержать токоограничивающие резисторы мощностью не менее 0,5 ватта, установленные на плате микроконтроллера. Источник питания, обеспечивающий работу индикатора, должен рассчитываться на ток нагрузки не менее 500 миллиампер и выходное напряжение 5 вольт. Жгут проводов, соединяющий индикатор и микроконтроллер припаян к плате индикатора. На противоположном конце жгута припаяна вилка разъема для соединения с платой микроконтроллера.
Индикаторы HG1 - HG6 содержат светодиоды с объединенным отрицательным электродом. Для включения сегмента на один из выводов, соответствующих выбранному сегменту подается положительное напряжение относительно вывода индикатора 0 V. Дешифратор DD1 подключает к общему проводу вывод 0V одного из десяти индикаторов, в соответствии с двоичным кодом, сформированном на входе дешифратора. Для формирования отображающегося символа микроконтроллер подает на несколько сегментов напряжение. Через короткий промежуток времени дешифратор подключает к общему проводу другой разряд индикатора. Другая комбинация включенных сегментов формирует другой символ на следующем разряде. Благодаря быстрой смене включенных разрядов изображение формируется полностью. Происходит динамическое управление индикатором.
Сегмент отображения знака минус соединен с выходами микроконтроллера, общий вывод разряда отображения знака непосредственно соединен с общим проводом схемы. Отображение знака минус происходит по принципу статической индикации. У индикаторов НG3 и HG6 в одном из разрядов постоянно включен сегмент десятичной запятой – вход Н. Кроме знака, отделяющего целую часть числа, сегмент H является индикатором питания. Гашение индикатора может быть одной из функций управляющей программы микроконтроллера, гашение может произойти из-за сбоя, но светящийся сегмент десятичной запятой поможет определить наличие питания.
Схема индикатора
Плата индикатора крепится винтовым соединением к верхней панели прибора. Индикатор закрывается светофильтром из оргстекла красного или зеленого цвета в зависимости от требуемого цвета свечения.
С1- Конденсатор X7R 0,47 мкФ 50 В
С2-Конденсатор EMR 47 мкФ 16 В
DD1-Микросхема К155ИД10
R1, R2-Резистор 0,5 Вт 200 Ом
HG1…HG6-Индикатор двухразрядный цифровой С-802SRBR
При выборе типа индикатора следует применять наиболее яркий тип из доступных индикаторов, ориентируясь на данные фирмы производителя. Это позволит снизить потребление энергии после настройки.
Яркость индикатора имеющего динамическое управление зависит от скважности импульсов, включающих сегменты символов. Выбор оптимальных временных характеристик управляющих сигналов осуществляется программно экспериментальным путем. При окончательном выборе параметров индикатора потребуется подбор сопротивлений резисторов. Применение светофильтра увеличивает контрастность индикатора и облегчает чтение показаний прибора при слишком ярком освещении.
http://www.datasheetarchive.com/A802SR-datasheet.html
Платон Константинович Денисов,
Симферополь.
|
