Jak je indikátor zapojen do obvodu?

Schématická schémata jednoduchých indikátorů pro přítomnost 220V sítě na LED diodách, nahrazujících staré neonové indikátory LED diodami. V elektrických zařízeních jsou neonové kontrolky široce používány k indikaci, že zařízení je zapnuto.

Ve většině případů je obvod jako na obrázku 1. To znamená, že neonová lampa je připojena k síti střídavého proudu přes rezistor s odporem 150-200 kioles. Prahová hodnota průrazu neonové lampy je pod 220 V, takže snadno prorazí a svítí. A odpor jím omezuje proud, aby z přebytku nevybuchl.

V takových obvodech jsou také neonové lampy s vestavěnými odpory omezujícími proud, zdá se, že neonová lampa je připojena k síti bez odporu. Ve skutečnosti je rezistor skryt ve své základně nebo ve svém vodiči.

Nevýhodou neonových kontrolek je jejich slabá svítivost a pouze růžová barva a to, že jsou skleněné. Navíc neonové lampy jsou nyní v prodeji méně než LED. Je jasné, že existuje pokušení vytvořit podobný indikátor napájení, ale na LED, zejména proto, že LED mají různé barvy a jsou mnohem jasnější než „neony“ a není tam žádné sklo.

Ale LED je nízkonapěťové zařízení. Propustné napětí obvykle není větší než 3 V a zpětné napětí je také velmi nízké. I když neonku vyměníte za LED, selže v důsledku nadměrného zpětného napětí na záporné půlvlně síťového napětí.

Rýže. 1. Typické schéma připojení neonové lampy do sítě 220V.

Existují však dvoubarevné dvousvorkové LED diody. Pouzdro takové LED obsahuje dvě vícebarevné LED zapojené paralelně zády k sobě. Takovou LED lze zapojit téměř stejně jako neonku (obr. 2), pouze vezměte rezistor s nižším odporem, protože pro dobrou svítivost musí LED protékat více proudu než neonem.

Rýže. 2. Schéma indikátoru sítě 220V na dvoubarevné LED.

V tomto obvodu jedna polovina dvoubarevné LED HL1 pracuje na jedné půlvlně a druhá polovina na druhé půlvlně síťového napětí. Výsledkem je, že zpětné napětí na LED nepřekročí dopředné napětí. Jedinou nevýhodou je barva. Je to žluté. Protože tam jsou většinou dvě barvy – červená a zelená, ale hoří téměř současně, takže to vizuálně vypadá jako žlutá.

Rezistor R1 v zapojení na obrázku 2 má nižší odpor než u neonové lampy a vzniká na něm větší tepelný výkon. Parazitního tepelného výkonu se můžete zcela zbavit, pokud odpor vyměníte za kondenzátor (obr. 3). Proud procházející LED je omezen reaktancí kondenzátoru a nevytváří se na něm žádné teplo.

Rýže. 3. Schéma indikátoru sítě 220V pomocí dvoubarevné LED a kondenzátoru.

Obrázky 4 a 5 znázorňují obvod indikátoru zapnutí na dvou LED zapojených zády k sobě. To je téměř stejné jako na obr. 3 a 4, ale LED diody jsou samostatné pro každou půlperiodu síťového napětí. LED diody mohou mít stejnou barvu nebo různé.

Rýže. 4. Obvod indikátoru sítě 220V se dvěma LED.

Rýže. 5. Schéma indikátoru sítě 220V se dvěma LED a kondenzátorem.

Pokud však potřebujete pouze jednu LED, lze druhou nahradit běžnou diodou, např. 1N4148 (obr. 6 a 7). A není nic špatného na tom, že tato LED není určena pro síťové napětí. Protože zpětné napětí na něm nepřekročí dopředné napětí LED.

Rýže. 6. Obvod indikátoru sítě 220V s LED a diodou.

Rýže. 2. Schéma indikátoru sítě 220V s jednou LED a kondenzátorem.

V obvodech byly testovány dvoubarevné LED typu L-53SRGW a jednobarevné LED typu AL307. Samozřejmě můžete použít jakékoli jiné podobné indikační LED. Rezistory a kondenzátory mohou být i jiné velikosti – vše závisí na tom, jaký proud je třeba procházet LED.

Andronov V. RK-2017-02.

Sedmisegmentové LED indikátory jsou velmi oblíbené mezi digitálními zobrazovacími zařízeními a používají se na předních panelech mikrovlnných trub, praček, digitálních hodin, počítadel, časovačů atd. Ve srovnání s LCD indikátory segmenty LED indikátorů jasně svítí a jsou viditelné přes na velkou vzdálenost a v širokém pozorovacím úhlu. Pro připojení sedmisegmentového 4bitového indikátoru k mikrokontroléru bude zapotřebí alespoň 12 I/O linek. Proto je téměř nemožné použít tyto indikátory u mikrokontrolérů s malým počtem pinů, například řady PIC12F od Microchip. Samozřejmě můžete použít různé metody multiplexování (jejichž popis najdete na webu Radio Pilot v sekci „Schémata“), ale i v tomto případě existují pro každou metodu určitá omezení a často používají složité softwarové algoritmy. .

Podíváme se na způsob připojení indikátoru přes rozhraní SPI, který bude vyžadovat pouze 3 I/O linky mikrokontroléru. Současně zůstane ovládání všech segmentů indikátoru.

Pro připojení 4bitového indikátoru k mikrokontroléru přes sběrnici SPI je použit specializovaný čip ovladače MAX7219 od firmy Maxim. Mikroobvod je schopen řídit osm sedmisegmentových indikátorů se společnou katodou a obsahuje BCD dekodér, segmentové budiče, multiplexní obvod a statickou RAM pro ukládání číselných hodnot.

Proud procházející segmenty indikátoru se nastavuje pouze pomocí jednoho externího rezistoru. Čip navíc podporuje ovládání jasu indikátoru (16 úrovní jasu) pomocí vestavěného PWM.

Obvod diskutovaný v článku je obvod zobrazovacího modulu s rozhraním SPI, který lze použít v radioamatérských návrzích. A nás více nezajímá samotný obvod, ale práce s mikroobvodem přes rozhraní SPI. Napájení modulu +5 V je přivedeno na pin Vcc, signálové linky MOSI, CLK a CS jsou určeny pro komunikaci mezi nadřízeným zařízením (mikrokontrolérem) a podřízeným (čip MAX7219).

Mikroobvod se používá ve standardním zapojení, jediné potřebné externí komponenty jsou odpor, který nastavuje proud segmenty, ochranná dioda pro napájení a filtrační kondenzátor pro napájení.

Data jsou na čip přenášena v 16bitových paketech (dva byty), které jsou umístěny ve vestavěném 16bitovém posuvném registru na každé náběžné hraně signálu CLK. 16bitový paket budeme označovat jako D0-D15, kde bity D0-D7 obsahují data, D8-D11 obsahují adresu registru, bity D12-D15 nemají žádný význam. Bit D15 je nejvýznamnější bit a je prvním přijatým bitem. Přestože je čip schopen ovládat osm indikátorů, budeme uvažovat o práci pouze se čtyřmi. Jsou řízeny výstupy DIG0 – DIG3, umístěnými za sebou zprava doleva, 4bitové adresy (D8-D11), které jim odpovídají, jsou 0x01, 0x02, 0x03 a 0x04 (hexadecimální formát). Registr číslic je implementován pomocí on-chip RAM s organizací 8×8 a je přímo adresovatelný, takže každou jednotlivou číslici na displeji lze kdykoli aktualizovat. Následující tabulka ukazuje adresovatelné číslice a řídicí registry čipu MAX7219.

Registr
adresa
HEX hodnota
D15-D12
D11
D10
D9
D8
Žádná operace
Režim dekódování
Počet ukazatelů
Vypněte napájení
Test indikátoru

Řídící registry

Čip MAX1792 má 5 řídicích registrů: režim dekódování (Decode-Mode), ovládání jasu indikátoru (Intensity), registr počtu připojených indikátorů (Scan Limit), ovládání zapnutí/vypnutí (Shutdown), testovací režim (Display Test).

Zapínání a vypínání čipu

Po připojení napájení k čipu se všechny registry resetují a čip přejde do režimu vypnutí. V tomto režimu je displej vypnutý. Pro přepnutí do normálního provozního režimu musí být nastaven bit D0 registru Shutdown (adresa 0Сh). Tento bit lze kdykoli vymazat, aby se ovladač vypnul a obsah všech registrů zůstal nezměněn. Tento režim lze použít pro úsporu energie nebo v režimu alarmu blikáním indikátoru (postupná aktivace a deaktivace režimu vypnutí).

Mikroobvod se přepne do režimu vypnutí postupným vysíláním adresy (0Сh) a dat (00h) a přenosem 0Ch (adresa) a poté 01h (data) se vrátí do normálního provozu.

Režim dekódování

Pomocí registru volby režimu dekódování (adresa 09h) můžete použít dekódování BCD kódu B (zobrazení znaků 0-9, E, H, L, P, -) nebo bez dekódování pro každou číslici. Každý bit v registru odpovídá jedné číslici; nastavení logické jedničky odpovídá povolení dekodéru pro tento bit. Pokud je použit BCD dekodér, pak se bere v úvahu pouze nejnižší kousíček dat v číslicových registrech (D0-D3), bity D0-D4 jsou ignorovány, bit D6 nezávisí na BCD dekodéru a je zodpovědný za zapnutí desetinná čárka na indikátoru, pokud D7 = 7. Když jsou například bajty 1h a 02h odesílány v sekvenci, indikátor DIG05 (druhá číslice zprava) zobrazí číslo 1. Podobně při odesílání 5h a 01h indikátor DIG89 zobrazí číslo 0 včetně desetinné čárky. . Níže uvedená tabulka ukazuje úplný seznam znaků zobrazených při použití dekodéru BCD IC.

Symbol
Údaje v registrech
Povolené segmenty = 1
D7 *
D6-D4
D3
D2
D1
D0
PD*

A
B
C
D
E
F
G

1
2
3
4
5
6
7
8
9
E
H
L
P
Je prázdný
*Desetinná tečka se nastavuje bitem D7=1

Když je BCD dekodér vyřazen z provozu, datové bity D7-D0 odpovídají segmentovým liniím (AG a DP) indikátoru.

Ovládání jasu indikátoru

Čip umožňuje programově ovládat jas indikátorů pomocí vestavěného PWM. Výstup PWM je řízen nibble nízkého řádu (D3-D0) registru Intensity (adresa 0Ah), který umožňuje nastavit jednu ze 16 úrovní jasu. Když jsou všechny bity kousnutí nastaveny na 1, je zvolen maximální jas indikátoru.

Počet připojených indikátorů

Registr Scan-Limit (adresa 0Bh) nastavuje hodnotu počtu bitů obsluhovaných mikroobvodem (1 . 8). U naší 4bitové verze by se do registru měla zapsat hodnota 03h.

Test indikátoru

Registr zodpovědný za tento režim se nachází na adrese 0Fh. Nastavením bitu D0 v registru uživatel zapne všechny segmenty indikátoru, přičemž obsah řídicího a datového registru se nemění. Chcete-li deaktivovat režim Display-Test, bit D0 musí být 0.

Rozhraní s mikrokontrolérem

Modul indikátoru lze připojit k libovolnému mikrokontroléru, který má tři volné I/O linky. Pokud má mikrokontrolér vestavěný hardwarový modul SPI, pak lze modul indikátoru připojit jako podřízené zařízení na sběrnici. V tomto případě mohou být signálové linky SPI SDO (sériový výstup dat), SCLK (sériové hodiny) a SS (volba podřízeného) mikrokontroléru přímo připojeny k pinům MOSI, CLK a CS čipu (modulu) MAX7219, CS signál je aktivní nízko.

Pokud mikrokontrolér nemá hardwarové SPI, může být rozhraní organizováno softwarově. Komunikace s MAX7219 začíná vytažením a přidržením CS linky na nízké úrovni, poté odesláním 16 bitů dat sekvenčně (MSB nejprve) na lince MOSI na vzestupné hraně signálu CLK. Po dokončení přenosu se linie CS opět zvýší.

V sekci ke stažení si uživatelé mohou stáhnout zdrojový text testovacího programu a HEX soubor firmwaru, který implementuje klasický 4bitový čítač se zobrazením hodnot na indikátorovém modulu s rozhraním SPI. Použitý mikrokontrolér je PIC12F683, rozhraní je implementováno softwarově, signálové linky CS, MOSI a CLK modulu indikátoru jsou připojeny k portům GP0, GP1 a GP2. Je použit kompilátor mikroC pro mikrokontroléry PIC (mikroElektronika), ale kód lze upravit pro další kompilátory vyšší úrovně. Mikrokontrolér pracuje na hodinové frekvenci 4 MHz z vestavěného RC oscilátoru, výstup MCLR je deaktivován.

Tento modul lze také připojit k platformě Arduino. Pro práci s ním budete potřebovat knihovnu LedControl, která je ke stažení na webu Arduino.

Stahování

Zdrojový kód testovacího programu a HEX soubor pro flashování firmwaru mikrokontroléru – ke stažení

Překlad: Vadim pověřen RadioLotsman

Chcete-li komentovat materiály z webu a získat plný přístup k našemu fóru, potřebujete registrovat.

Fragmenty diskuze:

Celá diskuse »

• TO JE NEPRAVDIVÉ. Správnější by bylo pojmenovat téma „propojení matice LED s inteligentním ovladačem přes nízkovodičové rozhraní“. Takové městečko si můžete postavit sami – dejte na indikátor něco z PIC12-PIC16 s příslušným protokolem (microLAN, SPI, I2C, rs232 nebo něco jiného domácího – pouze synchronní režim USART). Nyní existuje dostatečný počet různých rodin MK – je čas přejít k práci s obvody složenými z několika MK, z nichž každý plní svůj vlastní úkol, a nesnažit se načíst vše „na jednu hlavu“.
• Tohle je článek pro zatracenou buržoazii! Chipsy od Maxim jsou příliš drahé. Existuje mnohem jednodušší řešení – sérioparalelní posuvné registry. Je pravda, že budete potřebovat více vodičů – přepněte společné svorky indikátorů. Nebo, jak správně poznamenal kolega, použijte dva MK. Stále je levnější než čipy Max. ZY Je však možné vytvořit univerzální obvod pomocí dvou registrů. Pak si vystačíte se čtyřmi vodiči: hodiny, data, záznam a označení/místo. Počet známých bude omezen pouze bitovou kapacitou registrů.
• Sám jsem začínal s posuvnými registry. Pak ale odmítl. Důvod je prostý. Displej vyžaduje značný čas CPU. Vhodné pro jednoduché programy. Jak se zvyšuje hlasitost softwaru, jas se snižuje. Proud indikátoru také nelze zvýšit na hodnoty přesahující konstantní proud segmentu. Program může přestat reagovat. Samostatný procesor také nepřipadá v úvahu. Rezistory procesoru a rozměry desky a zapojení budou stát 2/3 ceny MAX7219 na desce. Myslím 8místný displej. Opakovaně jsem odcházel od Terraelectronics s hromadou něčeho svíraného v ruce. A proč jsi dal 6000-10000 dřevěných za? A když pak zařízení předáváte zákazníkovi, vzpomínáte a říkáte si, kolika problémů mě to zachránilo a ty stojí za to. Postupem času změníte úhel pohledu.
• Dovolím si nesouhlasit 😉 Minimální nastavení pro indikátor jsou 4 pozice * 8 segmentů: pic16f628a nebo attiny2313 (žere mnohem více) v režimu skenování „rastr“, jas opravdu není příliš vysoký, ale je tam minimum detailů. Ve většině řešení s poměrně významným segmentovým proudem a zvýšeným (+11 – +27 V nestabilizované DC) napětím způsobují problém pouze „horní“ spínače (bez ohledu na to, co napájíme +U – segment nebo anoda indikátoru matice). Standardní sada: pic16f628a/attiny2313/, pic16f676 uln2803 tpic6b595 (hc595hc595 + uln2803) a sada tranzistorů npn (podle obvodu spínače emitoru) jako „horní“ standardní řešení zapínají jako aktivní zdroje proudu L LM317 (LM317T). Při známé a stabilní úrovni napětí napájejícího anody je výpočet základních rezistorů horních kláves poměrně jednoduchý. Některé problémy vznikají při napájení vysokým, nestabilizovaným stejnosměrným napětím. šílený: Řešení je možné pomocí specializovaných mikroobvodů – ale jsou poměrně drahé, takže byl vynalezen „cheat“, jehož rychlost je zcela dostatečná a detaily jsou velmi běžné – sada několika rezistorů, 4N33 a výkonný NPN tranzistor (viz schéma na odkazu [ url]http://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=93485[/url]):)
• V některých případech jsou posuvné registry oprávněné. No, neberu na levné návrhy. Když třeba vyrobím elektronický teodolit za 80. To je čtyřřádkový LCD za 1 tisíc rublů. potřeba koupit. Jen je škoda ztrácet čas vystavením. Připájejte klíče, plýtvejte časem procesoru – to je nejdražší. A zákazník je většinou vybíravý. Jas by měl být normální. Ano, zapomněli jste si spočítat náklady na sadu dílů a nezapomeňte započítat rozdíl v ceně plošného spoje (bude více) a době instalace. A ještě jedna věc. Toto je specifikum práce. Například PIC visel. Důvod je možné pochopit. Můžete vidět nejnovější data před selháním. Zde je nedávný příklad velmi vzácné a nepochopitelné závady v programu po dobu 3 měsíců. Nevěděl jsem, kde hledat. Zde byly také rozdrceny prsty dělníka. A když jsem viděl poslední data před selháním, pochopil jsem důvod.
• Rozdíl mezi profesionálním vybavením a amatérskými domácími produkty vždy byl, je a bude – vyvinutý obvod byl „v pohodě“ předán Číňanům a ti ho vesměs postaví na „kapkové“ bázi :) LED primitiv není konkurent monobloku na LCD (i když až na vzácné výjimky). Ale pro příklad typické aplikace MK ve vyjímatelných indikátorech není třeba hledat daleko – stojí za to věnovat pozornost řešení od tzv. fiskálních registrátorů (zobrazení klienta) – tam může jedno zařízení využít jakoukoli možnost (luminiscenční / LCD / LED) – pokud byl komunikační protokol podporován a klientovi se líbil (jsem připraven za něj dát peníze). Co takhle investovat do rozvoje na základě „klient může zaplatit více?“ Takže ten, kdo má hodně peněz, kupuje hotové zboží od firem a k domácímu dělníkovi se obrací buď „z bídy“, nebo úplní příživníci, kteří vědí, jak najít důvod k následnému podvodu. mad: Pro mě bude stačit cokoliv, co je aktuálně dostupné (a ne vždy nejnovější – hodinky Ramtron jsem neviděl v prodeji už 12 let :)). Kromě všeho ostatního je prakticky většina „specializovaných“ LSI vytvořena na základě stejných MK s maskovacím programem. 😉

• ForumPinout 3místného LED indikátoru
• Obvody Připojení LED maticového indikátoru k mikrokontroléru PIC. Část 1. Teorie
• Obvody Připojení LED maticového indikátoru k mikrokontroléru PIC. Část 2. Připojení indikátoru a ovladače k ​​mikrokontroléru, software
• Kontrolní obvod ForumLED AMPHITON 35U-002S
• FórumDiskuse: Připojení displeje Nokia 3310 k rozhraní USB. Část 1. Obvodové řešení