Зачем на блоках питания установлены светодиодные индикаторы
У каждого уважающего себя блока питания, имеются встроенные вольтметр и амперметр. В старых моделях устройств, индикаторы были стрелочными, однако прогресс не стоит на месте, и сейчас многим хочется видеть цифровую индикацию. Многие радиолюбители изготавливают такие индикаторы на базе микроконтроллера или применяя микросхемы АЦП, к примеру КР572ПВ2, КР572ПВ5. Однако есть и другие микросхемы, схожие по функционалу.
Одной из множества является микросхема СА3162Е, она предназначена для создания измерителя аналоговой величины с последующим отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе. Данная микросхема представляет собой АЦП, с максимальным входным напряжением 999 мВ и логической схемой, последняя выдает результат измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации. Но чтобы получился законченный прибор, необходимо добавить дешифратор для работы семисегментного индикатора и сборку из трех семисегментных индикаторов, которые включены в матрицу для динамической индикации. А так же, трех управляющих ключей. Тип индикаторов можно применить любой, будь то светодиодные, люминесцентные, газоразрядные или даже жидкокристаллические, все будет зависеть от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. В данной схеме используется светодиодная индикация состоящая из трех семисегментных индикаторов с общими анодами. Они включены по схеме динамической матрицы, иными словами, все их сегментные выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.
На рисунке который мы видим выше, показана схема вольтметра, который может измерять напряжение от 0 до 100В. Измеряемое напряжение поступает на делитель, собранный на резисторах R1-R3, а затем далее на выводы 11-10 микросхемы D1. Конденсатор C3 служит для исключения помех, мешающих измерениям.
Резистор R4 служит для установки показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения. А вот резистором R5, можно выставить предел измерения так, чтобы результат измерения соответствовал реальному, т. е. можно сказать что им калибруют прибор.
Логическая часть микросхемы СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоично-десятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения. Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.
Выходы дешифратора D2, через токоограничивающие резисторы R7-R13, подключаются к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Чтобы произвести опрос индикаторов, необходимо использовать транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1. Эти выводы сделаны по схеме, с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры p-n-p.
Схема амперметра не сильно отличается от вольтметра. Вместо делителя здесь установлен шунт, на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением которого 0,1 Ом. Благодаря такому шунту, прибор может измерять ток до 10А ( если уж совсем точно, то 0…9,99А). А установка на ноль и калибровка, как и в схеме вольтметра, осуществляется двумя резисторами R4 и R5.
Применяя другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения. К примеру, 0…9,99В, 0…999 мА, 0…999В, 0…99,9А, все зависит от задач, поставленных перед изготовлением устройства. Да и вообще, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (проще говоря мультиметр). Однако стоит учесть, что даже применяя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять немалый ток, так как логическая часть СА3162Е построена на ТТЛ-логике.
Питание прибора осуществляется постоянным, стабилизированным напряжением 5В. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150 мА.
Налаживание устройства не представляет из себя ничего сложного. Итак, вольтметр. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, и крутя резистор R4 выставим нулевые показания. Далее, убираем перемычку, замыкающую выводы 11-10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр. Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 калибруем прибор так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра.
Амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор, сопротивлением 20 Ом и мощностью не ниже 5Вт. Устанавливаем на блоке питания напряжение 10В и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Крутим резистор R5 так, чтобы амперметр показал 0,5 А. Хотя никто не запрещает выполнять калибровку и по образцовому амперметру, просто автору показалось более удобным делать это с резистором. Хотя безусловно, на качество калибровки влияет погрешность сопротивления резистора.
28 29 марта 2018 (6523)
Отображение символов на табло, электронные часы и многое другое. Светодиодный индикатор – это простая конструкция, отображающая буквенные или символьные знаки. Конструктивно, представляет собой сборку светодиодов, где каждый элемент подсвечивает знакосегментный индикатор.
Как делать правильно
Мы все, конечно, любим световые индикаторы на системном блоке, и от хорошего индикаторного светодиода есть польза. Он говорит нам о том, что мы пишем очень агрессивное письмо с пугающими большими буквами, что наша зарядка и правда получает вкусный переменный ток, и что на наш монитор поступает питание, но он просто не включён до конца (ладно, ну действительно, кому какое дело до этого?). Пусть они и необходимы – но это не может служить оправданием того, что их настолько неправильно делают. Очень важно составить несколько правил их правильной реализации и использования.
Amiga 500 – пример максимально допустимой яркости. И даже тут уже есть небольшой перебор, хотя выбранные цвета не мешают работе наших внутренних часов.
Чрезмерной яркости надо избегать. Небольшие светодиоды легко можно приглушить простым изменением номинала резистора, поэтому нет оправданий для светодиодов, просто обозначающих наличие питания или переход в режим ожидания, но при этом освещающих всю комнату. Уровень яркости нужно приспособить для соответствующих вариантов использования устройства. У домашних компьютеров 1980-х не было проблем с чрезмерной яркостью индикаторов, поэтому предлагается взять пример с индикаторов от Amiga 500. Их среднюю яркость надо принять за максимум яркости для индикаторов на блоках питания или другой домашней электронике. Важно понимать, что на светодиод вы вообще не должны смотреть так часто, если только ваше оборудование не является жутко ненадёжным. А в этом случае у вас уже будут другие проблемы.
Давайте согласимся с тем, что «красный» означает «запись». Если что-то не сломано, не надо его чинить!
Также надо стандартизировать цвета, или хотя бы выбирать их осмысленно, для эффективного визуального представления. И хотя я удивляюсь красивому розовому светодиоду на Nintendo’s DSi, мы уже давно договорились о том, что красный цвет обозначает «запись», и нет никаких причин от этого отказываться. Если вашему устройству обязательно надо иметь светодиод, обозначающий режим ожидания (что, в самом деле?), сделайте его красным или оранжевым. А светодиоды питания должны быть зелёными. Не нужно этой ерунды «синий – значит, включён» – это просто показуха. Это не было крутым в 2001-м, и сегодня тоже не круто.
Также надо поставить под сомнение цель индикаторного светодиода. Слишком много светодиодов или слишком много цветов могут нас запутать. Светодиод зарядника для ноутбука должен иметь один цвет, обозначающий заряд – в идеале, зелёный. Если он оранжевый и зелёный, то что это означает-то? Заряжается и заряжен полностью? Сломан и заряжается? Если пользователю надо лезть в инструкцию, чтобы понять смысл индикаторного светодиода, то вы, наверное, могли сделать и получше.
Медленное мерцание не так отвлекает, как быстрое мигание, но нужно ли оно на самом деле?
Мигание нужно использовать, только когда это абсолютно необходимо. Светодиоды жёсткого диска и сетевой активности должны мигать, поскольку они обозначают постоянно изменяющееся состояние. Светодиод на микшерном пульте, обозначающий выключение звука, должен мигать, поскольку это спасёт начинающих техников, не могущих понять, почему нет звука. С другой стороны, светодиод на телевизоре в режиме ожидания мигать вообще не должен, поскольку если телевизор выключен, это значит, что никто не хочет обращать на него внимания.
Надеюсь, что эти правила станут отправной точкой для разработчиков устройств будущего. Зарядный коврик, предназначенный для прикроватного столика, уже не будет освещать всю комнату зловещим синим светом. Телевизор не будет беспрестанно мигать, не давая уснуть гостям, расположившимся на диване. Немного изменений – и все мы сможем отдохнуть, освободившись от отвлекающего сияния, и заняться своими делами. Конечно, это всего лишь мнение одного пожилого инженера.
Заключение
Работа индикаторов невозможна без светодиодов. Подобные приспособления актуальны не только для радиотехнического оборудования, но успешно применимы для вывесок, таймеров и указателей. В качестве показа информации, могут использоваться устройства различного типа схемы и управления.
Поделитесь информацией на своих страницах в социальных сетях относительно данной тематики.
Светодиодные индикаторы - виды и применение
Светодиодным индикатором называется электронное устройство, в конструкции которого содержится несколько светодиодов. Каждый светодиод индикатора является частью целого с тем, чтобы несколько светодиодов индикатора, будучи включены в определенной комбинации, могли бы сформировать определенный символ или сложное изображение.
Светодиоды индикатора могут быть как одноцветными, так и многоцветными. Как правило, одноцветные индикаторы содержат в себе красные, желтые, зеленые или синие светодиоды, а многоцветные — RGB светодиоды.
Составляющие индикатор светодиоды могут быть различной формы: круглые, квадратные, прямоугольные, SMD светодиоды и т. д. Многоцветные светодиоды способны изменять цвет свечения при помощи соответствующего управления схемой питания индикатора.
Одноцветные сегментные светодиодные индикаторы позволяют изображать цифры. Пример простейшего индикатора данного типа — bs-c506rd или bs-a506rd — семисегментный индикатор красного цвета, образующий цифру с точкой. Внутри корпуса этого индикатора установлено 8 светодиодов, катоды (bs-C506rd) или аноды (bs-A506rd) которых объединены на одном общем выводе.
Более сложные светодиодные индикаторы — матричные, наподобие BM-20288MD или BM-20288ND. Конкретно в данных моделях содержится 64 светодиода, катоды (BM-20288MD) которых объединены так, что образуют 8 отдельных строк, а аноды — 8 отдельных столбцов. Практически на базе такого индикатора можно изобразить любой символ (букву, цифру, знак или даже небольшую картинку) с разрешением 8х8 точек.
Схема управления светодиодным индикатором
Схема включения индикатора содержит индивидуальные цепи для питания каждого светодиода в составе индикатора. Способ построения этих цепей зависит от назначения выводов на корпусе индикатора, которое легко можно узнать заглянув в даташит.
Питание светодиодов индикатора зачастую осуществляется прямо от выводов специализированных цифровых микросхем ТТЛ, собственное номинальное напряжение питания которых, как правило составляет 5 вольт, а разработчику остается лишь подобрать номинал токоограничительных резисторов.
Обычное для светодиодов падение напряжения не превышает 3 вольта, а рабочий ток (в пределах нескольких мА) значительно меньше того, что в состоянии потянуть практически любая современная микросхема.
Однако, прежде чем питать индикатор прямо от микросхемы, ее параметры всегда необходимо точно согласовать с будущей нагрузкой (с параметрами выбранного индикатора). Если же напряжение питания микросхемы меньше требуемого, то придется воспользоваться выводами с открытым коллектором, к которым подать необходимое светодиодам индикатора напряжение (выше чем у микросхемы). В крайнем случае придется добавить внешние транзисторы.
Принцип динамической индикации
Если устройство отображения содержит в своей конструкции большое количество однотипных светодиодных индикаторов, то не всегда удобно подводить слишком много проводов от слишком большого количества микросхем. Для предотвращения нагромождения микросхемами и проводами, можно воспользоваться инерционностью восприятия человеческого глаза.
Пусть каждый из индикаторов включается и выключается один за другим с такой частотой, что человеческий глаз не заметит этого мерцания. При частоте 50 Гц человеку будет казаться, что все индикаторы постоянно включены и ни на мгновение не гаснут.
Схема окажется значительно проще: плата формирующая символы потребуется всего одна, к ней параллельно могут быть подключены все индикаторы, будто это всего один индикатор; тогда как питание необходимо будет подавать на индикаторы последовательно и циклично. Когда формируется первый символ — питание подается на первый индикатор, когда формируется второй символ — включен второй индикатор и т.д.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Светодиодный индикатор на 220В. Казалось - что может быть проще: обычный светодиод и резистор. Но и здесь творческая радиолюбительская натура способна всё усложнить:) Представляю схему простого, но довольно функционально индикатора питания аппаратуры от сети 220 вольт, которая была найдена в недавнем журнале радио.
Данный светодиодный индикатор выполнен на небольшой печатной платке и двухцветном (зелёный - красный) светодиоде, и установленный в какой-нибудь бытовой прибор может показывать следующее:
- Наличие сети 220В;
- Исправность цепи подключенного устройства;
- Включенное состояние прибора.
Как видите, этот индикатор не так уж и прост. А если использовать его в приборах или местах, где контроль состояния нагрузки надо проводить даже без её включения (например освещение, которое не видно из места его включения), то эта схема просто незаменима. Представьте себе, что есть лампочка (нагреватель, насос), периодически включаемая и выключаемая автоматом. Вы уходя из дома подали на неё питание, но контроллер включит нагрузку позже. А лампа то сгоревшая! Но вы об этом не знали.
Теперь же, вы всегда будете визуально контролировать исправное состояние даже отключенного прибора. За счёт небольшого тока в доли миллиампер, что протекает через активную нагрузку.
При разомкнутом выключателе питания (и конечно наличии 220В в сети), - будет светиться зелёный индикатор, а если нагрузка подключена (кнопка замкнута), то красный.
Красная часть двухцветного светодиода будет светиться, за счёт падения напряжения на диодах VD3, VD4, VD6. От них зависит и максимальная мощность подключенной нагрузки - 700 Ватт. Поставив более мощные диоды, можно поднять её хоть до нескольких киловатт.
Конечно если вы не достанете двухцветный светодиод, ничего не стоит заменить его двумя одноцветными. Резисторами R1 и R2 выставляется желаемая яркость свечения кристаллов. Все детали для удобства и безопасности монтируем на плате. Следует иметь ввиду, что слабая индуктивная нагрузка может плохо работать с данным индикатором питания, поэтому лучше использовать его совмесно с активной - лампа, нагреватель, мотор.
Форум по обсуждению материала ИНДИКАТОР ПИТАНИЯ
Обзор китайского устройства для электролиза воды - фото, видео, описание работы.
Тестирование, схема и разборка мини паяльной станции из Китая KSGER STM32 V3.1S OLED T12.
Самодельный функциональный генератор сигналов 0,1 Гц - 100 кГц на микросхеме ICL8038.
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Ах, этот скромный индикаторный светодиод. Он есть практически у всей домашней электроники, у всех интегральных модулей, и вообще у всего, что потребляет электричество. В стародавние времена скромный индикатор неярко светился с задней части панели, и всё было нормально. Но потом настали 1990-е, и всё полетело к чертям.
Дело не в технологиях, а в том, как вы их используете.
С большой яркостью приходит и большая ответственность.
В 90-х было много хорошего: Nirvana, Linux, и, конечно же, голубой светодиод. Как и Teen Spirit, последним слишком быстро начали злоупотреблять: технология быстро стало символом всего нового и крутого, вплоть до боли в глазах покупающей публики.
Это решение по уровню глупости встаёт в один ряд с другими спорными решениями, вроде взятия автомобиля напрокат прямо в аэропорту или вторжения в Россию зимой. Уверен, что многие согласятся, что индикаторный светодиод должен сообщать нам о текущем состоянии устройства. Он должен светить достаточно ярко для того, чтобы его можно было при желании увидеть. Чего ему не нужно делать, так это сиять с яркостью взорвавшейся звезды, или освещать всю комнату. Однако в отчаянных попытках дизайнеров новых продуктов сделать вид, что они стоят на переднем краю технологий, всё заполонили новые и яркие светодиоды.
Эта ситуация доставляет пользователям головную боль по многим причинам. Количество электронных устройств в доме за последние десятилетия сильно увеличилось, и у большинства из них есть собственный индикаторный светодиод. Что хуже, многие из них используются в спальнях – будь то ноутбуки, телефонные зарядки, телевизоры и прочее. Из-за увеличения яркости этих индикаторов, многие из которых не выключаются, средняя спальня теперь напоминает новогоднюю ёлку.
Зарядка от Samsung, которую предполагается использовать на прикроватной тумбочке, была такой яркой, что пользователю пришлось взломать её, чтобы приглушить.
А мода на использование с этой целью голубых светодиодов лишь ухудшает эту проблему. В человеческом глазу есть особые рецепторы, чувствительные к синему цвету, которые используются не только для зрения. Они также используются для распознавания синего цвета неба, что координирует наши внутренние циркадные ритмы, сопоставляя их с циклом день/ночь. На эту систему может повлиять наблюдение за искусственным синим цветом, и исследователи считают, что в результате могут пострадать наши циклы сна.
Часть проблемы состоит в том, что большая часть светодиодов на рынке сегодня имеют яркий синий цвет. Их включают в проекты устройств, не обращая внимания на чрезмерную светимость, потому, что это просто сделать – или же дизайнеры просто не смогли обновить свои предпочтения стандартного номинала токоограничивающего резистора.
Особенности сегментных индикаторов
В электронике они используются для визуального контроля. Конструкция состоит из таких элементов:
- Знакосинтезирующий индикатор – прибор, в котором зрительная информация отображается с помощью одного или нескольких компонентов;
- Поле отображения данных – в пределах нее отображаются цифры или другие символы;
- Элемент отображения – конструктивная часть, обладающая собственным управлением;
- Сегмент – элемент отображения информации, представлен в виде прямых или кривых линий;
- Знакоместо – пространство, необходимое для отображения одного знака
Все электронные приспособления выполняют основные задачи:
1. Визуальное информирование.
2. Обладают законченным конструктивом.
3. Оснащены электронным управлением
Сегментные модификации отличаются от матричных тем, что каждый элемент уникален. Форма знаков разрабатывается специально для отображения определенных цифр или символов. Последние основаны не на семи, а на девяти, четырнадцати или шестнадцати сегментах. Когда количество превышает 7, то вполне рационально использовать динамическую индикацию переключения. Отображение светодиода, индикация возможна и в двухцветной форме. Используются лампочки различного цвета и подключаются к общей схеме. Объединив выводы, получается совмещенный оттенок.
Особенности конструкции и типы
Светодиодные индикаторы состоят из интегральных микросхем, отображающие различную информацию. Рабочее напряжение составляет от 2В до 8В. Они могут быть:
- Сегментными;
- Матричными;
- Линейной шкалы;
- Единичными
Первая разновидность используется чаще всего и является стандартным типом. В зависимости от модели, сборка конструкции может быть выполнена из 1-4 семисегментных групп. От их количества зависят размеры объекта, количество отображаемых символов. Так, одна семисегментная группа будет показывать только одну цифру или букву. Четыре группы используются в электронных часах. Выбирая схему для самодельного использования, покупатель должен обратить внимание на наличие общего анода и катода.
Помимо небольших индикаторов, существуют и те, которые можно увидеть в общественных местах. Для увеличения их яркости, используются последовательно включенные светодиоды, встроенные в каждый отдельный компонент. Чтобы индикатор показывал определенную цифру или символ – подается напряжение в 11,2 Вольта. У элементов есть собственные названия: A, B, C, D, F или G. Работа обусловлена цифровыми регистрами сдвига и дешифраторами.
Шифрование данных и интегральные микросхемы
Такие элементы установлены на плате, контролирующей подачу напряжения. Работа обусловлена обращением к программному коду и задействованию специальных микроконтроллеров. При помощи программирования, устанавливается тайминг, влияющий на отображение компонентов в определенное время.
Интегральная микросхема преобразовывает двоичный и двоично-десятичный код, подаваемый на табло. Распространенными схемами для управления отечественными индикаторами являются К514ИД2 или К176ИД2, в импортных моделях 74HC595. Управление возможно двумя способами:
- Напрямую, через микроконтроллеры;
- При помощи регистров сдвига
Первый вариант менее успешен из-за необходимости подключения множества выводов. К тому же, ток потребления может быть выше, чем это возможно у микроконтроллеров. Большие семисегментные индикаторы зависят от микросхемы MBI5026.
Читайте также: