Як працює семисегментний індикатор?

Світлодіод (або світловипромінювальних діод) являє собою оптичний діод, що випромінює світлову енергію у вигляді «фотонів», якщо він зміщений у прямому напрямку. В електроніці ми називаємо цей процес Електролюмінесценція. Колір видимого світла, випромінюваного СІД, лежить в діапазоні від синього до червоного і визначається спектральної довжиною хвилі випромінюваного світла, яка, в свою чергу, залежить від різних домішок, які додаються в напівпровідникові матеріали в процесі їх виробництва.

Світлодіоди мають багато переваг у порівнянні з традиційними лампами і світильниками, і, мабуть, найголовнішим з них є їх невеликий розмір, довговічність, різні кольори, дешевизна і легка доступність, здатність легко взаємодіяти з різними іншими електронними компонентами в цифрових схемах.

Але головна перевага світлодіодів полягає в тому, що завдяки їх малому розміру, деякі з них можуть бути зосереджені в одному компактному корпусі, утворюючи так званий семисегментний індикатор.

Семисегментний індикатор складається з семи світлодіодів (звідси і його назва), розташованих прямокутником, як показано на малюнку. Кожен з семи світлодіодів називається сегментом, оскільки при світінні сегмент утворює частина цифри (десяткового або 12-річної системи числення). Іноді в межах одного пакета використовується 8-й додаткової світлодіод. Він служить для відображення десяткового дробу (DP), дозволяючи, таким чином, відображати десяткову дріб, якщо два або більше 7-сегментних індикаторів з`єднані разом для представлення чисел більше десяти.

Кожен з семи світлодіодних сегментів дисплея з`єднаний з відповідною площадкою контактного ряду, розташованого прямо на прямокутному пластиковому корпусі індикатора. Світлодіодні контакти промарковані мітками від a до g, що представляють кожен окремий сегмент. Інші контакти світлодіодних сегментів з`єднані між собою і утворюють загальний висновок.

Отже, пряме зміщення, подане на відповідні контакти світлодіодних сегментів в певному порядку, змусить деякі сегменти світитися, а решта залишаться затемненими, що дозволяє висвітлити потрібний символ шаблону числа, яке буде відображено на дисплеї. Це і дозволяє нам представляти кожну з десяти десяткових цифр від 0 до 9 на 7-сегментному індикаторі.

Загальний висновок, як правило, використовується для визначення типу 7-сегментного дисплея. Кожен світлодіод дисплея має два сполучних виведення, один з яких називається "анод", а інший, відповідно, носить назву "катод". Тому світлодіодний семисегментний індикатор може мати два типи схемотехнического виконання - з загальний катодом (ОК) і з загальним анодом (ОА).

Різниця між цими двома типами дисплеїв полягає в тому, що в конструкції з ОК катоди всіх 7 сегментів безпосередньо з`єднані один з одним, а в схемі з загальним (ОА) анодом між собою з`єднані аноди всіх 7 сегментів. Обидві схеми працюють таким чином.

• Загальний катод (ОК) - з`єднані між собою катоди всіх світлодіодних сегментів має рівень логічного "0" або підключений до загального проводу. Окремі сегменти висвічуються подачею на їх анодний виведення сигналу "високого" логічного рівня або логічної "1" через обмежувальний резистор для створення прямого зміщення окремих світлодіодів.
• Загальний анод (ОА) - аноди всіх світлодіодних сегментів об`єднані і мають рівень логічної "1". Окремі сегменти індикатора світяться при з`єднанні кожного конкретного катода із землею, логічним "0" або низькопотенційну сигналом через відповідний обмежувальний резистор.

В цілому семисегментний індикатори із загальним анодом більш популярні, так як багато логічні схеми можуть зажадати більше струму, ніж здатний віддати джерело живлення. Також відзначимо, що дисплей із загальним катодом не є прямою заміною в ланцюзі для дисплея із загальним анодом. І навпаки - це рівноцінно включенню світлодіодів в зворотному напрямку, і, отже, випромінювання світла не відбудеться.

Хоча 7-сегментний індикатор можна розглядати як єдиний дисплей, він все-таки складається з семи окремих світлодіодів в рамках одного пакету, і як такі ці світлодіоди потребують захисту від перевантаження по струму. Світлодіоди випромінюють світло тільки тоді, коли вони зміщені в прямому напрямку, а кількість випромінюваного ними світла пропорційно прямому струму. Це означає тільки те, що інтенсивність світіння світлодіода зростає приблизно лінійно зі збільшенням струму. Так що, щоб уникнути пошкодження світлодіода, цей прямий струм повинен контролюватися і обмежуватися до безпечного значення зовнішнім обмежувальним резистором.

Такі семисегментний індикатори називаються статичними. Істотним їх недоліком є велика кількість висновків в пакеті. Для усунення цього недоліку застосовуються схеми динамічного управління семисегментний індикаторами.

Семисегментний індикатор завоював велику популярність серед радіоаматорів, оскільки він зручний у використанні і легкий для сприйняття.