Afisor dinamic

Andrei S. Ciobanu – Chişinău

Acest dispozitiv îşi va găsi utilizarea la construirea diverselor aparate digitale, atât de măsură cât şi pentru uz general, unde este necesară numărarea unei succesiuni de impulsuri şi afişarea rezultatului obţinut. La această clasă de aparate se ataşează frecventmetrele şi diverse convertoare (mărimi electrice şi neelectrice transformate în pachet de impulsuri).

Pentru realizarea unor asemenea dispozitive, se folosesc o serie de numărătoare binar-zecimale conectate consecutiv, informaţia cărora este aplicată la deco-dificator (DC). Fiecare DC alimentează permanent un afişor din rangul său. Prin urmare, pentru conexiune fiecare afişor necesită setul său de fire.

Esenţa metodei de afişare dinamică (AD) constă în transmiterea informaţiei fiecărui numărător numai unul DC, în momente discrete de timp şi prezentarea ei de afişorul activat. Numărul firelor de conexiune. în acest caz, se reduce considerabil, fapt important îndeosebi când panoul de indicare conţine 406 şi mai multe af [soare.
în continuare prezint schemele a doua* dispozitive de acest tip, prima realizată cu circuite integrate (CI) din familia TTL iar a doua – mixtă cu CI TTL şi CMOS.

Varianta 1: AD cu CI din familia TTL

Alimentarea Ucc = + 5V; consumul = Icc 180 mA; panoul de afişare conţine 8 poziţii.

Pe circuitele (MC) CI-1,CI-4 (K555-20) sunt realizate numărătoarele decadice (fig. 1). Acest CI are în componenţă două numărătoare binar-zecimale, cu borne de alimentare comune. Focare numărător este compus dintr-un bistabil cu intrarea CI, ieşirea i şi cu divizor de frecvenţă la 5, cu intrarea C2 şi ieşirile 2,4,8. Bistabilul şi divizorul reacţionează la frontul posterior al impulsurilor pozitive, aplicate la intrările CI şi C2 (pentru numărare la intrarea R trebuie asigurat „O” logic). Resetarea acestora se efectuează cu un impuls pozitiv de scurtă durată aplicat la intrarea R.

Pentru a obţine un numărător zecimale, intrarea C2 se conectează cu ieşirea 1. Astfel, codul generat de numărător are forma 1-2-4-8.

MC CI-9 (K555+5) – reprezintă un numărător binar (complet), cu aceleaşi intrări CI, C2 pentru numărare şi ieşiri 1,2,4,8, însă care se readuce în starea iniţială prin intermediul unei porţi (RO) interne (nivel activ – „1″ logic). Utilizarea reacţiei pentru readucerea în starea iniţială, asigură modului de numărare 8 şi facilitează interschimbabilitatea MC K555+5 cu MC K555-2 (cu pinii constructiv şi funcţional identici), fără intervenţii suplimentare în montaj. Pentru sincronizarea funcţionării schemei la intrarea CI (pinul 14) se aplică impulsuri de tact cu frecvenţa 1-10 kHz.
Codul format de numărător dirijează multiplexoarele (MUX) CI-5… CI-8 şi DC de trei biţi.format pe CI-10 (DC cu codul de ieşire unitar). Cel din urmă la rândul său, prin intermediul comutatoarelor T1…T8 activează consecutiv afişoarele HG1…HG8. MUX-le responsabile fiecare de un anumit bit al numărătoarelor (şi anume: pentru bitul cu ponderea i – CI-5, 2- CI-6, 4- CI-7, 8-CI-8), în corespundere cu adresa primită permit trecerea informaţiei fiecărei decade la DC CI-11. Codul binar-zecimal de la intrările acestuia este transformat în cod 7 segmente şi prezentat de digitul activat. Astfel, în timpul aplicării a 8 impulsuri de tact (ce alcătuiesc un ciclu) la intrarea CI, are loc prezentarea conţinutului fiecărui numărător la afişorul respectiv.

Limita frecvenţei impulsurilor aplicate la intrarea dispozitivului, în general este determinată de viteza de lucru a primului numărător şi care în cazul nostru nu depăşeşte valoarea de 25 MHz. Pentru extinderea gamei de frecvenţe în prima decadă se va utiliza un numărător de mare viteză produs în tehnologia TTL Schottky sau ECL cu comenzi compatibile TTL.

Decodificatorul K555ID18 este interschimbabil cu K5141D2 (cu rezistenţele de limitare a curenţilor prin LED-uri respective).

Rezistenţele R1… R7 se dimensionează în funcţie de curentul şi tensiunea directă a LED-urilor afişorului utilizat şi se determină din relaţia:

R = (Ual-Udir-Udc)/ldir

în care Ual – tensiunea sursei de alimentare, V; Udir -tensiunea directă a LED-ului la curent continuu prin segment, V; Ude – tensiunea de ieşire a DC, V; (pentru MC K514ID2 Ude = 0,45 V); Idir – curentul direct prin LED, A; (tipic Idir = 0,02 A).

Afişoarele ALS324B sunt interschimbabile cu AL305A. Ele se vor conecta la DC K514ID2 prin rezistenţe de 100 Ohmi.

Dispozitivul nu necesită practic nici o reglare, fiind necesar doar asigurarea unui front abrupt al impulsurilor de tact (sincronizare).

Varianta 2: AD cu CI din familia TTL şi CMOS

Alimentarea Ucc = + 5V, + 9V; consumul – Icc respectiv 85 mAşi 2 mA; panoul de afişare conţine – 4 poziţii.

Realizarea mixtă a AD (fig. 2) este favorizată de existenţa în familia CMOS a MC K176-12, special proiectat pentru a fi folosit în ceasurile electronice cu AD. Acest MC implimentează trei elemente funcţionale; generatorul impulsurilor de tact (GIT) CI-9.1. CI-9.2 (frecvenţa căruia F este determinată de circuitul extern) şi două divizoare de frecvenţă CI-9.3. CI-9.4 (elementul CI-9.4 în dispozitiv nu-i utilizat, de aceea este prezentat în fig. 4.a).

Divizorul CI-9.3 permite de a obţine impulsuri cu frecvenţa de 32, 256,16384 şi 32768 ori mai mică decât F. Utilizând în circuitul exterior al Git un rezonator din cuarţ Zi la frecvenţa de 32768 Hz – la ieşiri apar frecvenţele 1024 Hz, 128 Hz, 2Hz şi 1 Hz.

Impulsurile de la ieşirile T1… T4 cu frecvenţa F/256 (128Hz) şi factorul de umplere 1 : 4 sunt deplasate reciproc (vezi relaţiile fazoriale din fig. 3).

Factorul de divizare 60 al CI-9.4. dictează obţinerea impulsurilor (la ieşirea M) de un minut, cu durata de 20 s (frecvenţă de tact iHz o primeşte de la ieşirea Si). Acesta concomitent cu stabilitatea şi precizia înaltă a frecvenţelor, mai oferă o diversa gamă de utilizare a MC K176IF12 în timere şi relee electronice de timp.

Pentru realizarea dispozitivului cu patru ranguri de numărare, în calitate de decade pot fi utilizate două cipuri K555+20 sau patru cipuri K555-5-2 – numărător binar-zecimal, intrările căruia funcţional sau identice MC K555+5. / El mai conţine o poartă (R9) pentru instalarea sa în starea 9 (în cazul dat nu se foloseşte). / Pentru diversitate s-a ales al doilea tip de MC.

Impulsurile de la T1… T4 în particular determină transmiterea informaţiei numărătoarelor CI-1… CI-4 prin CI-5… CI-8 (ce îndeplimesc funcţia SI-SAU-NU) şi CI-10 la DC CI-11. MC-le CI-5… CI-8 K555LRI3 conectate conform schemei în ansamblu cu CI-10 (inversorul K555LN1) realizează funcţia 2-2-2-2- SI-SAU. Deci porţile acestora, fiind consecutiv activate cu „i” logic, permit trecerea informaţiei fiecărui numărător la DC. Pentru adaptarea nivelelor logice, CMOS cu TTL, se foloseşte un receptor pe emitor.

Să analizăm mai detailat principiul de lucru al dispozitivului prin exemplul prezentării informaţiei primului numărător (celelalte considerându-le analog).

Apariţia impulsului pozitiv la ieşirea T1 (CI-9) provoacă deschiderea tranzistoarelor T1 şi T5. Căderea de tensiune pe rezistorul R4 care întrece valoarea de prag a „i” logic TTL, „deschide” (prin pinul 2) primul element SI din CI-5… CI-8. Acestea la răndul său, aplică informaţia celeilalte intrări (pinul i a CI-5… CI-8) prin CI-10 la intrările informaţionale a DC CI-11, DC transformă codul binar primit în cod 7 segmente, afişat de afişorul HG1 (activat de chea T5).

Comitatorul mecanic K1 şi rezistorul R16 (120 150) servesc pentru „aprinderea” segmentului virgulei în rangul necesar.

Unul din cele două elemente inversoare a CI-10 nefolosite în schemă (fig. 4.b), poate participa la construirea unui formator, ce generează la conectarea alimentării (sau prin acţiune manuală), un impuls pozitiv pentru resetare (readucerea în starea iniţială).

Funcţia MC K555LR13 poate fi realizată şi pe bază MC K531LR9. El posedă o viteză de funcţionare înaltă dar are şi un curent de intrare/consum mai majorat. De aceea etajul de adaptare repetor, construit pe un singur tranzistor, nu asigură nivelele lo-gice necesare (curentul de intrare cea -2 mA). în acest caz rezultate bune oferă un etaj receptor format din două inversoare; un inversor pe tranzistor, T1 şi un bistabil-Schmitt inversor CM. Elementul inversor al MC K555TL2 asigură la ieşire nivele logice fixe la un curent de intrare mic (valoarea max. cea – 0,4 mA). Constructiv şi funcţional este identic MC K555LN1.

Acest etaj se va utiliza şi în alte aplicaţii practice, în care la adaptarea nivelelor logice mai necesită şi echilibrul curenţilor de ieşire-intrare a MC-lor.

Dacă schema se va utiliza la realizarea unui timer sau releu electronic de timp, este evidentă reglarea frecvenţei GIT de 32768 Hz. Această se va obţine (la pinul 14) prin ajustarea trimerului C2.

în ambele dispozitive circuitul de alimentare al fiecărui MC trebuie „blocat” cu un condensator cu capacitatea de 0,033… 0,15 mKF.

MC din familia K555 sunt interschimbabile cu MC corespunzătoare din familiile K155, K531, KPI5333, însă care posedă unele particularităţi specifice, ce trebuie considerate. Aici vom menţiona specificul Mc din familiile K555 şi KPI533, intrările cărora pot fi direct conectate la + 5V (ceea ce nu-i prevăzut pentru K155, KR531).

Afişorul ALS333A este interschimbabil cu ALS324A. Tranzistoarele pot fi oricare de putere mică cu un min = 20 şi structura corespunzătoare. Rezistenţele de tipul MLT cu putere 0,125 W, condensatoarele ceramice sau oricare altele.