کد خبر: ۳۷۸۶۵
تاریخ انتشار: ۱۴:۰۹ - ۲۸ ارديبهشت ۱۳۹۸
در الکترونیک، قطعاتی وجود دارند که از ترکیب LED‌ها تشکیل شده و برای نمایش اعداد یا حروف به کار می‌روند. این قطعات نمایش‌گر را سون سگمنت می‌نامند.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، که وقتی LED را با یک ولتاژ خارجی بایاس مستقیم کنیم، از پیوند PN آن جریان می‌گذرد. در الکترونیک، این پدیده را نورتابی الکتریکی (Electroluminescence) می‌نامیم. قطعاتی وجود دارند که از ترکیب LED‌ها تشکیل شده و برای نمایش اعداد یا حروف به کار می‌روند. این قطعات نمایش‌گر را سون سگمنت می‌نامند. در این آموزش، با این سون سگمنت‌ها آشنا می‌شویم.

رنگ واقعی نور مرئی ساطع شده از یک LED، از آبی تا قرمز و نارنجی وجود دارد. این رنگ‌ها، با طول موج طیفی نور ساطع شده تعیین می‌شوند که خود این طول موج‌ها به ترکیب ناخالصی‌هایی بستگی دارد که به مواد نیمه‌رسانای تشکیل دهنده آن افزوده می‌شود.

دیود‌های نورانی یا LED ها، مزایای مختلفی نسبت به لامپ‌های سنتی دارند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به اندازه کوچک، طول عمر بالا، داشتن رنگ‌های مختلف، ارزان بودن و به آسانی در دسترس بودن اشاره کرد. این دیود‌ها را می‌توان به آسانی با قطعات الکترونیک دیگر و مدار‌های دیجیتال ترکیب کرد.

ویژگی کوچک بودن LED‌ها سبب می‌شود تعدادی از آن‌ها را در کنار یکدیگر قرار داده و بسته‌هایی تشکیل شوند که نمایشگر هفت قسمتی یا سون سگمنت (۷−Segment) نامیده می‌شوند.

نمایشگر سون سگمنت، از هفت LED تشکیل شده که مطابق شکل زیر در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده

هر یک از این LED‌ها یک قسمت یا سگمنت نامیده می‌شوند، زیرا وقتی هر یک از آن‌ها روشن می‌شود، بخشی از یک عدد یا حرف را روشن می‌کند. گاهی اوقات یک LED هشتم نیز در سون سگمنت وجود دارد که نقطه دسیمال (DP) را مشخص می‌کند. واضح است که این نقطه وقتی کاربرد دارد که دو سون سگمنت در کنار یکدیگر قرار گیرند.

پایه‌های LED‌های سون سگمنت، در کنار یکدیگر و در زیر قطعه چیده شده‌اند. این پایه‌ها به گونه‌ای نام‌گذاری شده‌اند که ارتباط هر کدام از پایه‌ها به LED متناظر با خود مشخص است. یکی از پایه‌ها، نوع سون سگمنت را مشخص می‌کند. همان‌طور که می‌دانیم، هر LED دو پایه دارد که یکی از آن‌ها آند و دیگری کاتد نامیده می‌شود. بر همین اساس، دو نوع سون سگمنت نیز خواهیم داشت: کاتد مشترک (Common Cathode) یا CC و آند مشترک (Common Anode) یا CA.

تفاوت بین این دو نمایشگر، همان‌گونه که از نامشان پیداست، این است که در نوع کاتد مشترک، کاتد دیود‌ها به یکدیگر متصل است و در نوع آند مشترک، آند آن‌ها به یکدیگر وصل شده است.

در سون سگمنت کاتد مشترک، همه کاتد‌ها به یکدیگر متصل شده و با هم به منطق ۰یا زمین وصل می‌شوند. بنابراین، هر سگمنت را می‌توان با اعمال سیگنال HIGH یا ۱منطقی از طریق یک مقاومت محدود کننده به یکی از ترمینال‌های آند (a تا g)، روشن کرد. شکل زیر، نمایشگر سون سگمنت کاتد مشترک را نشان می‌دهد.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده
در سون سگمنت آند مشترک، همه آند‌ها به یکدیگر متصل شده و با هم به منطق ۱وصل می‌شوند. بنابراین، هر سگمنت را می‌توان با اعمال سیگنال LOW یا ۰منطقی از طریق یک مقاومت محدود کننده به یکی از ترمینال‌های کاتد (a تا g) روشن کرد. شکل زیر، نمایشگر سون سگمنت آند مشترک را نشان می‌دهد.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده

در حالت کلی، نمایشگر‌های آند مشترک نسبت به انواع کاتد مشترک، محبوب‌تر هستند؛ زیرا تعداد زیادی از مدار‌های منطقی مصرف کننده جریان (و نه منبع آن) هستند. لازم به ذکر است که یک سون سگمنت کاتد مشترک را نمی‌توان مستقیماً به جای سون سگمنت آند مشترک در مدار قرار داد و بالعکس؛ زیرا این کار دقیقاً مانند این است که پایه‌های یک ال‌ای دی را برعکس متصل کنیم؛ واضح است که در این حالت، LED روشن نمی‌شود و نوری تولید نخواهد کرد.

بسته به عدد دسیمالی که می‌خواهیم نشان دهیم، باید مجموعه مشخص متناظری از LED‌های سون سگمنت را با هم بایاس مستقیم و در نتیجه روشن کنیم. برای مثال، برای نمایش رقم ۰باید شش ال‌ای دی a. تا f. را روشن کنیم. به همین ترتیب، ارقام ۰ تا ۹را می‌توان مطابق شکل زیر نشان داد.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده

بنابراین، برای یک سون سگمنت می‌توان جدول درستی تشکیل داد و سگمنت‌هایی را مشخص کرد که لازم است برای نمایش یک رقم خاص، از ۰تا ۹روشن شوند.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده
راه‌اندازی یا درایو سون سگمنت

اگرچه سون سگمنت یک نمایشگر واحد است، اما از هفت LED تشکیل شده که در یک بسته واحد قرار گرفته‌اند و باید آن‌ها را در برابر اضافه جریان محافظت کرد. ال‌ای دی‌ها تنها زمانی نور تولید می‌کنند که بایاس مستقیم شوند. نور تولیدی آن‌ها نیز متناسب با مقدار جریان مستقیم است. این بدین معناست که شدت نور LED با افزایش جریان رابطه‌ای تقریباً خطی دارد. این جریان مستقیم را می‌توان با یک مقاومت خارجی در مقداری مطمئن کنترل و محدود کرد تا از آسیب دیدن LED‌ها جلوگیری شود.

افت ولتاژ مستقیم یک سگمنت LED قرمز، بسیار کم و حدود ۲تا ۲.۲ ولت است. این مقدار برای LED‌های آبی و سفید تقریباً ۳.۶
ولت است. بنابراین، برای روشن شدن صحیح سگمنت‌ها، باید یک منبع ولتاژ را با یک مقاومت سری برای محدوسازی جریان به LED‌ها متصل کرد.

معمولاً در یک سون سگمنت استاندارد با رنگ قرمز، هر سگمنت LED برای روشن شدن صحیح، تقریباً ۱۵میلی‌آمپر جریان می‌کشد؛ بنابراین، در یک مدار منطقی دیجیتال ۵‌ولتی، اندازه مقاومت محدود کننده جریان باید در حدود (۵v–۲v) /۱۵mA=۲۰۰Ω یا نزدیکترین مقاومت بزرگ‌تر از آن، یعنی ۲۲۰Ωباشد.

مدار شکل زیر، نحوه اتصال سگمنت‌های یک سون سگمنت را از طریق مقاومت‌های محدود کننده جریان نشان می‌دهد.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده

در مثال بالا، سگمنت‌های نمایش‌گر کاتد مشترک، با کلید‌ها روشن می‌شوند. اگر کلید a. بسته شود، جریان از سگمنت a. می‌گذرد و از طریق مقاومت محدود کننده به پتانسیل ۰Vجریان می‌یابد و مدار بسته می‌شود. در نتیجه، فقط سگمنت a. روشن می‌شود. بنابراین، به یک وضعیت LOW (اتصال کلید به زمین) برای فعال کردن سگمنت‌های LED نیاز داریم.

اکنون فرض کنید می‌خواهیم عدد دسیمال ۴را روی نمایشگر نشان دهیم. برای این کار باید کلید‌های f.، c.، b. و g. را ببندیم تا LED‌های متناظر با آن‌ها روشن شوند. به همین ترتیب، عدد ۷را می‌توان با بستن کلید‌های b.، a. و c. نمایش داد. اما انجام این کار (بستن چند کلید مشخص برای هر رقم) در عمل کاری منطقی نیست.

به همین دلیل، سون سگمنت‌ها را معمولاً با یک IC کنترل می‌کنند که درایور/دیکدر (Driver/Decoder) سون سگمنت نامیده می‌شود. آی سیِ CMOS۴۵۱۱یکی از این قطعات است. این درایور سون سگمنت که به عنوان یک دیکدر و درایور دسیمال کد شده به باینری (BCD) به سون سگمنت نامیده می‌شود، قادر است هر دو نوع سون سگمنت کاتد مشترک یا آند مشترک را کنترل کند. البته درایور‌های تکی و دوگانه‌ای مانند TTL۷۴۴۷نیز موجود است که بسیار پرکاربرد هستند.

این درایور/دیکدر BCD به سون سگمنت، چهار ورودی با نام‌های C.، B.، A. و D دارد که به ترتیب، ارقام وزن‌دهی باینری ۱، ۲، ۴ و ۸ را نشان می‌دهند. آی سی TTL۷۴۴۷، هفت خروجی دارد که جریان را از سگمنت مورد نظر عبور داده و عدد مطلوب را نمایش می‌دهد.

خروجی‌های دیجیتال ۴۵۱۱، نسبت به خروجی‌های عادی CMOS تفاوت دارند، زیرا می‌توانند برای درایو LED‌ها تا ۲۵میلی‌آمپر جریان را تأمین کنند و منجر به تولید رنگ‌های مختلف شوند.

شکل زیر، مدار درایور یک سون سگمنت را با استفاده از ۴۵۱۱نشان می‌دهد.

معرفی سون سگمنت به زبان ساده

در این مدار ساده، هر LED سون سگمنت کاتد مشترک، ترمینال آند مربوط به خود را دارد و مستقیماً به درایور ۴۵۱۱متصل شده است. کاتد‌ها نیز به یکدیگر و نیز زمین وصل شده‌اند. هر یک از جریان‌های خروجی، از مقاومت‌های یک کیلو اهمی عبور می‌کنند که برای محدودسازی جریان در نظر گرفته شده‌اند. ورودی باینری، از طریق چهار کلید به ۴۵۱۱ وارد می‌شود. سپس، می‌توان دید که با استفاده از درایور BCD به سون سگمنت، مانند CMOS۴۵۱۱، می‌توانیم نمایشگر LED را فقط با چهار کلید (به جای هشت کلید بخش قبل) یا یک سیگنال باینری چهار بیتی کنترل کنیم که ۱۶ترکیب مختلف را ممکن می‌سازد.

اغلب تجهیزات دیجیتال، از سون سگمنت‌ها برای تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به فرمی قابل فهم برای کاربر بهره می‌برند. این اطلاعات، اغلب داده‌های عددی به فرم اعداد، کاراکتر‌ها و نماد‌ها هستند. سون سگمنت‌های آند مشترک و کاتد مشترک، عدد مورد نظر را با روشن کردن LED‌های متناظر نمایش می‌دهند.

نمایشگر‌های سون سگمنت مبتنی بر LED، در بین الکترونیک‌کاران بسیار محبوب هستند؛ زیرا استفاده از آن‌ها و فهم نحوه کارشان ساده است. در بسیاری از کاربرد‌های عملی، نمایشگر‌های سون سگمنت با آی سی دیکدر/درایور مناسب، مانند CMOS۴۵۱۱
یا TTL۷۴۴۷ و یک ورودی BCD چهار بیتی کنترل می‌شوند. امروزه، نمایشگر‌های سون سگمنت مبتنی بر LED، جایگزین نمایش‌گر‌های کریستال مایع (LCD) جایگزین شده‌اند و جریان کمتری استفاده می‌کنند.
 
منبع: فرادرس
ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار