Блок индикации

При выборе типа индикатора следует учитывать требования к разме­рам знаков, яркости свечения, возможность по размещению блока питания, совместимость с примененными микросхемами, энергопотребление. Из сопостав­ления характеристик индикаторов и микросхем серии К176 можно сделать вы­вод о том, что большинство индикаторов требуют сопряжения с микросхемами этой серии. Причины этого уже указывались — это либо недостаточное напря­жение для возбуждения сегментов и обеспечения их свечения с необходимой яркостью, либо недостаточный выходной ток.

Микросхемы счетчиков серии К176 в большинстве рассчитаны для совмест­ной работы с семисегментными индикаторами. Поэтому здесь основное внимание будет уделено рассмотрению условий и способов сопряжения микросхем К176ИЕЗ, К.176ИЕ4 с семисегментными индикаторами разных типов.

В крупногабаритных электронных часах наиболее широкое применение на­ходят катодолюминисцентные индикаторы. Приборы этого типа для своей рабо­ты в нормальном режиме требуют напряжений на анодах и сетке 20 — 30 В. От­сюда следует, что для управления ими требуется повысить напряжение, которое формируется на выходах микросхем серии К176.

Правда, в ряде случаев оказывается достаточной яркость свечения знаков при пониженном до 9 В напряжении на электродах индикатора. Тогда индика­тор выводами сегментов непосредственно подключается к выходам микросхемы счетчика, а сеткой к источнику питания. Однако для обеспечения нормальной по техническим условиям яркости свечения требуется сопряжение микросхемы и индикаторного прибора по уровню напряжения. Вариант элемента сопряжения на основе транзисторного ключа с напряжением питания U%, равным 20 — 25 В, приведен на рис. 29,а. Для компактности блок сопряжения целесообразно вы­полнять на транзисторных сборках, в частности К1НТ661.

Рис. 29. Узлы сопряжения микросхем серии К176 с индикаторами:

а — катодолюминесцентными, б — накальными, в — светодиодными, г — жидкокристалличе­скими

Поскольку транзисторный ключ с ОЭ инвертирует сигнал с выхода микро­схемы, то необходимо управляющие сегментами сигналы на выходах микросхе­мы представить в инверсном коде. Для этого на управляющий вход V (вывод 6) микросхемы К176ИЕЗ, К176ИЕ4 следует подать напряжение высокого уров­ня 10, например напряжение источника питания. Для обеспечения четкой ин­дикации в условиях сильной освещенности применяют электровакуумные на-кальные индикаторы. Эти приборы при работе пропускают через нить сегмен­та ток 20 — 30 мА.

Микросхемы серии К176 допускают через свои выходные цепи ток не более 1 мА. Следовательно, для совместного применения этих микросхем с накаль­ными индикаторами необходимо их сопряжение по току. Пример реализации элемента сопряжения приведен на рис. 29,6. Он состоит из транзисторного ключа с ОК. Сегмент индикатора включается последовательно с токоограни-чивающим резистором в цепи эмиттера. Для расчета сопротивления этого рези­стора следует исходить из ограничений на максимальный коллекторный ток транзистора и допускаемый ток накала нити сегмента.

Указанная для накальных индикаторов особенность характерна и для ин­дикаторов на основе полупроводниковых светодиодов. Для свечения сегмента эти приборы требуют ток 10 — 20 мА. Поэтому подключение светодиодных инди­каторов к выходам микросхем серии К176 должно осуществляться через согла­сующий элемент, в частности через транзисторный ключ (рис. 29,в).

В цепь коллектора последовательно с органичивающим ток резистором вклю­чен светодиод (сегмент). При сигнале 1, подаваемом на базу транзистора с выхода микросхемы, он открывается, и через светодиод протекает ток, вызы­вающий свечение сегмента. Сопротивление резистора выбирается исходя из до­пустимого тока через транзистор и значения рабочего тока светодиода. Напря­жение питания ключа U₂ может быть равно напряжению источника питания микросхемы. Однако и в этом случае необходимо разделять источники питания для устранения влияния многоразрядного индикатора на режим микросхем.

Заметим, что в данном случае сопряжения свечение сегмента вызывается сигналом 1 па соответствующем выходе микросхемы счетчика. Следовательно, выходные сигналы микросхемы должны представляться своими прямыми зна­чениями, а для этого на входе V (вывод 6) должен быть обеспечен нулевой потенциал.

Все более широкое применение находят индикаторы на жидких кристаллах. С появлением ЖКИ с большими размерами знаков значительно расширилась об­ласть их практического применения за счет крупногабаритных электронных ча­сов и других устройств отображения информации. Благоприятные перспективы использования ЖКИ связывают с их низким энергопотреблением, удобной кон­струкцией и невысокой стоимостью.

Для большинства индикаторов на ЖК достаточным для управления являет­ся напряжение 9 В. Поэтому микросхемы серии К176 могут работать с этими индикаторами без сопряжения. Однако следует учитывать, что для увеличения срока служба индикаторов управление ими должно производиться переменным напряжением с частотой десятки герц. В типовых конструкциях часов для этой цели используется импульсная последовательность с частотой повторения 64 Гц. В микросхемах серии К176, в частности К176ИЕ5, на основе которых изготав­ливают генераторы секундных (минутных) импульсов, предусматривается выход, на котором при кварцевом резонаторе на частоту 32768 Гц получается импуль­сная последовательность с частотой 64 Гц (у микросхемы К176ИВ5 — это вы­вод 1, см. рис. 18,а). Эта последовательность, снимаемая с вывода 1 микросхемы К176ИЕ5, подается на вход V (вывод 6) микросхем (К176ИЕЗ, К176ИЕ4) и общий электрод индикатора (рис. 29,г). Тогда выходные сигналы микросхемы счетчика будут иметь значения, определяемые напряжением на входе V в со­ответствии с выражением (на примере напряжений, подаваемых на сегмент а): A=aV+aV. Следовательно, при а=0(а=1) на этом выходе микросхемы будет переменное напряжение 64 Гц, так как A — V. Поскольку это напряжение син-фазно с напряжением на общем электроде индикатора, то разность напряжения между сегментом а и общим электродом равна нулю и жидкокристаллическое вещество сохраняет свою прозрачность, т. е. сегмент не виден.

В другом случае, когда значение сегментного сигнала а равно 1, результи­рующий сигнал на этом выходе А сохраняется в виде последовательности им­пульсов, но с противоположной фазой по отношению к импульсам на общем электроде, так как А = V. Таким образом, к сегменту относительно общего элек­трода прикладывается знакопеременное напряжение в виде противофазных им­пульсов, следующих с частотой 64 Гц, имеющих амплитуду 8 — 9 В. Этого на­пряжения достаточно для переориентации молекул вещества и, как следствие, потемнения сегмента. При использовании более высоковольтных ЖКИ появля­ется необходимость в их сопряжении с микросхемами по напряжению.

В заключение заметим, что рассмотрены примеры схемотехнических решений узла сопряжения микросхем с блоком индикации на основе дискретных ком­понентов, поскольку эти решения просты в реализации, требуют небольшого количества доступных компонентов и потому практичны.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К176