Многоэлементные ппзси
Это прибор, состоящий из полупроводниковых излучающих элементов, предназначенный для представления информации в виде знаков и организованный в один или несколько разрядов. В настоящее время выпускается несколько сотен типов многоэлементных полупроводниковых индикаторов, в том числе знаковые, модули шкалы, модули экрана. Они различаются числом, размерами и конфигурацией светоизлучающих элементов, цветом свечения, конструктивными решениями.
Знаковые индикаторы в основном предназначены для отображения информации в виде цифр и букв. На рабочем поле может одновременно отображаться одно знакоместо (одноразрядный индикатор) или несколько знакомест (многоразрядный). По числу элементов и их взаимному расположению в пределах поля одного разряда различают четыре типа знаковых индикаторов:
I. - семисегментный;
II. - девятисегментный;
III. - 35 сегментный матричный ППЗСИ;
IV - пятисегментный, разных видов.
Индикаторы I типа могут быть цифровыми, буквенно-цифровыми и обеспечивают отображение всего ряда цифр с приемлемым для восприятия эстетическим качеством.
Индикаторы II типа позволяют отображать цифры и ограниченный набор букв русского и латинского алфавитов.
Наиболее универсальны индикаторы III типа. При работе с этими индикаторами можно изменять начертание отдельных символов.
Индикаторы IV типа дополняют группу индикаторов II типа и предназначены для отображения символов полярности и переполнения в цифровых устройствах с неполным числом разрядов. Другой вид используется для создания шкал.
С электрической точки зрения, знаковые индикаторы представляют наборы излучающих диодов. Для уменьшения числа контактных выводов индикатора у диодов аноды или катоды объединены вместе (рисунок 5.13).
а)
б)
Рисунок 5.13- Электрические схемы многоэлементных ППЗСИ: а - общие катоды; б - общие аноды
Для активации 5, 7 или 9 сегментного индикатора при структуре с общим анодом (рисунок 5.13 б) достаточно на объединенный анод всех диодов подать положительное напряжение (около 2 В). На катоды нужных диодов подается потенциал земли. Выбранные диоды зажигаются за счет прямо протекающего через них тока. Катоды неиспользуемых диодов можно подключить к положительному напряжению или оставить неподключенными.
Для структуры с общим катодом (рисунок 5.13, а) на объединенный катод подается потенциал земли. На аноды нужных диодов подается положительное напряжение.
Начертание цифр, синтезируемых на 7-сегментном индикаторе, вполне приемлемо для четкого распознавания в бытовых устройствах (рисунок 5.14).
Рисунок 5.14 - Индикация цифр на семисегментном индикаторе
Девятисегментный индикатор позволяет улучшить форму цифр и даже букв за счет более правильного начертания знаков.
Рисунок 5.15- Индикация цифр на девятисегментном индикаторе
В 35 сегментном матричном ППЗС индикаторе имеется 35 светоизлучающих диодов, выполненных в виде точечных излучателей, собранных в форме матрицы 5*7 точек. Очень трудно напрямую на выход индикатора подключить выводы 35 анодов и катодов. Прямой вывод значительно увеличивает габариты индикатора и знакоместа. Поэтому такие индикаторы организованы по матричной схеме (рисунок 5.16). Светодиоды включены на пересечении строк и столбцов матрицы.
Рисунок 5.16 - Структура 35 сегментного индикатора
В такой схеме для активизации диода (зажигания точки) на вход анодов в нужной строке подается положительное напряжение, а столбец, к которому подключен катод нужного диода, должен быть заземлен. При протекании прямого тока высвечивается точка. При этом можно активизировать нужные диоды всего столбца. Для синтеза знака необходим последовательный перебор всех столбцов знаковой матрицы. Таким образом, диаграмма сигналов на выводах столбцов, имеет следующий вид (рисунок 5.17).
Рисунок 5.17 - Диаграмма напряжений на столбцах индикатора
На строки матричного индикатора подается 7-ми битный код, содержащий единицы в разрядах нужных строк.
Начертания цифр и букв на 35-сегментном матричном индикаторе очень правильные и отлично воспринимаются пользователем (рисунок 5.18 ).
Рисунок 5.18 - Индикация цифр и букв на матричном индикаторе
С помощью 35-сегментного индикатора можно синтезировать буквы русского и латинского алфавитов, цифры, специальные знаки (точки, двоеточие, запятые, многоточия, проценты, градусы и т.п.) и многие другие знаки.
Кроме отображения цифр, букв и специальных знаков, полупроводниковые индикаторы с успехом используются в устройствах индикации включения готовности к работе, наличия напряжения в блоке, нормальной работоспособности узла, аварийной ситуации, достижения температурного порога, выполнения функционального задания и в других устройствах, хорошо согласуясь по электрическим параметрам с полупроводниковыми приборами и микросхемами.
Полупроводниковые индикаторы имеют очень высокую долговечность. В технической документации на индикаторы, как правило, указывается минимальная наработка в 15000 часов, а в облегченных режимах - 30000 ч. При этом продолжительность наработки оценивается по некоторым условным величинам, называемым критериями наработки. Например, принимается, что яркость свечения индикатора должна уменьшиться не более чем на 30% от первоначального значения.
Опыт показывает, что ППЗСИ работают 70...80 и более тысяч часов (около 8..10 лет непрерывной работы).
Эксплуатационные достоинства ППЗСИ способствовали достаточно быстрому и широкому распространению их в радиоэлектронной, вычислительной и другой аппаратуре, выполненной на интегральных микросхемах в качестве:
визуальных индикаторов состояния полупроводниковых, интегральных и гибридных микросхем;
источника видимого света для малогабаритных информационных быстродействующих табло в вычислительной технике и устройствах автоматики;
источника видимого света в малогабаритных матрицах и алфавитно-цифровых модулях;
малоинерционных излучателей света в быстродействующих системах записи информации на фотопленку;
источника импульсного света в цепях контроля скоростных фотоэлектронных умножителей;
элементов индикации в приборных щитах самолетов и космических кораблей;
цифровых и знаковых индикаторов в устройствах сигнализации и автоматики;
индикаторов отсчета времени в электронных часах и т.д.