Thiết bị chỉ thị số

a. Cơ cấu chỉ thị dựng LED- Light emitting diode a.1. LED đơn

LED là một tiếp xỳc p-n, vật liệu chế tạo đều là cỏc liờn kết của nguyờn tố nhúm 3 và nhúm 5 của bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev nhƣ GaAs (LED cú mầu đỏ), GaP (LED cú màu đỏ hoặc màu lục), GaAsP (LED cú mầu đỏ hoặc vàng).

– LED đơn

Khi LED đƣợc phõn cực thuận cỏc hạt dẫn đa số khuếch tỏn ồ ạt qua tiếp xỳc P-N (điện tử tự do từ n sang p, lỗ trống từ p sang n) chỳng gặp nhau sẽ tỏi hợp và phỏt sinh ra photon ỏnh sỏng. Cƣờng độ phỏt sỏng của LED tỉ lệ với dũng điện qua điụt. Độ sụt ỏp khi phõn cực thuận điốt là 1,2V và dũng thuận khi cú độ chúi hợp lớ là 20mA.

Để cú ỏnh sỏng cú màu khỏc nhau thỡ sử dụng loại bỏn dẫn khỏc nhau hoặc dựng nhựa bọc cú màu khỏc nhau.Thụng thƣờng LED phỏt ra tia hồng ngoại hờn ngƣời ta thƣờng bao quanh LED một lớp Phosphor vỡ vậy do bức xạ của Phosphor nhỡn thấy ta nhận ra đƣợc ỏnh sỏng phỏt ra.

64

điện ỏp một chiều thấp, khả năng chuyển mạch nhanh, bền, kớch thƣớc nhỏ.  Tớnh chất của LED

Tựy theo mức năng lƣợng giải phúng cao hay thấp mà bƣớc súng ỏnh sỏng phỏt ra khỏc nhau (tức màu sắc của LED sẽ khỏc nhau). Mức năng lƣợng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trỳc năng lƣợng của cỏc nguyờn tử chất bỏn dẫn. LED thƣờng cú điện thế phõn cực thuận cao hơn điốt thụng thƣờng, trong khoảng 1,5 đến 3Volt. Nhƣng điện thế phõn cực nghịch ở LED thỡ khụng cao. Do đú, LED rất dễ bị hƣ hỏng do điện thế ngƣợc gõy ra.

 Cỏch xỏc định hai cực của LED

Để phõn biệt chõn Anode và chõn Catode của LED, ta dựng đồng hồ kim để ở thang đo điện trở. Hai đầu que đo cú điện ỏp (do nguồn pin lắp trong đồng hố phỏt ra) que đen là dƣơng nguồn, que đỏ là õm nguồn. Khi cú thụng dũng qua LED làm LED sỏng, cực nào của LED nối que dƣơng là cực dƣơng, cực kia là cực õm.

Hai cực của LED cú thể phõn biệt bằng cỏch nhỡn vào 2 khối bỏn dẫn nằm bờn trong LED, cỏi nào to hơn là cực õm, nhỏ hơn là cực dƣơng.

 Chọn điện trở cho LED

Việc mắc nối tiếp R để hạn chế dũng điện qua LED là cần thiết. Dũng điện sẽ quyết định cƣờng độ sỏng của LED, cú nghĩa là khi tăng dũng lờn thỡ LED sẽ sỏng mạnh hơn, thụng thƣờng từ 10 đến 20mA.

Khi cú dũng chạy qua, thỡ điện ỏp rơi trờn LED ở khoảng 1,6V. Vỡ vậy nờn lắp thờm R để điều khiển dũng - điều chỉnh độ sỏng theo mong muốn.

Thụng số cơ bản khi chọn LED:

Màu Điện ỏp Infrared 1.6 V Red 1.8 V ữ 2.1 V Orange 2.2 V Yellow 2.4 V Green 2.6 V Blue 3.0 V ữữ 3.5 V White 3.0 V ữ 3.5 V Ultraviolet 3.5 V -Ứng dụng của LED.

Ngày nay, LED đƣợc coi là một giải phỏp tiết kiệm năng lƣợng mới. Với cỏc ƣu điểm nổi bật nhƣ tiờu hao nhiệt rất ớt, LED hầu nhƣ khụng nung núng mụi trƣờng xung quanh; ỏnh sỏng đốn LED ổn định, khụng gõy chúi, mỏi mắt, khụng phỏt ra tia cực tớm;

dụng nhiều trong thực tế. LED đƣợc dựng để làm bộ phận hiển thị trong cỏc thiết bị điện, điện tử, biển quảng cỏo, đốn trang trớ, đốn giao thụng… Đốn chiếu sỏng bằng LED cú ƣu điểm bền, gọn nhẹ, tiết kiệm năng lƣợng.

+ LED được dựng làm bộ phận hiển thị trong cỏc thiết bị điện tử

– Vớ dụng ứng dụng của LED trong thiết bị đo

a.2. LED 7 đoạn

Cỏc dụng cụ đo hiển thị số thƣờng dựng bộ chỉ thị 7 đoạn sỏng LED ghộp lại với nhau theo hỡnh số 8. Khi cho dũng điện chạy qua những đoạn thớch hợp cú thể hiện hỡnh bất kỡ số nào từ 0-9, A,B,C,D,E,F.

66

- Cơ cấu chỉ thị nhiều Digits

Cỏc cỏch mắc LED thụng dụng: LED 7 đoạn sỏng Anốt chung, LED 7 đoạn sỏng Katốt chung.

LED 7 đoạn sỏng Katốt chung: Katốt của tất cả cỏc điốt đều đƣợc nối chung với

điểm cú điện thế bằng 0 (hay cực õm của nguồn). Tỏc động vào đầu vào (Anốt) của điốt mức logic 1  điốt sỏng.

LED 7 đoạn sỏng Anốt chung: cỏc anốt đƣợc nối chung với cực dƣơng của nguồn

(mức logic 1). Tỏc động vào đầu vào (Katốt) của điốt mức logic 0  điốt sỏng.

Cú thể ghộp nhiều LED 7 đoạn khỏc nhau để tạo thành cơ cấu chỉ thị nhiều số (nhiều Digits).

Vớ dụ cơ cấu chỉ thị 4 Digits dựng LED 7 đoạn Anốt chung nhƣ 0. Trong đú cỏc tớn hiệu điều khiển đoạn sỏng cho tất cả cỏc LED 7 đoạn đƣợc nối chung đƣợc gọi là Bus SEG=(abcdefgh), trong đú h=dp. Cỏc tớn hiệu Anốt (A1, A2, A3, A4) đƣợc điều khiển độc lập. Nguyờn lý điều khiển hiển thị theo kiểu quột tuần tự. Vớ dụ cần hiển thị số 2011, nguyờn lý điều hiển thị nhƣ 0. Chu kỳ hiển thị của cơ cấu là TD (TD thƣờng chọn từ 100ms300 ms). Trong một chu kỳ TD đƣợc chia thành 4 khoảng thời gian hiển thị  (

thƣờng đƣợc chọn lớn hơn 10ms), lần tại qua một khoảng thời gian  mỗi LED 7 đoạn sẽ đƣợc điều khiển để hiện thị nội dung theo yờu cầu, LED 7 đoạn nào đƣợc hiển thị thỡ Anốt chung của nú đƣợc điều khiển mức cao „1‟, cỏc Anốt chung cũn lại đƣợc điều khiển ở mức thấp „0‟.

AN=A4A1 LED4 LED3 LED2 LED1

– Minh họa nguyờn lý điều khiển hiển thị theo kiểu quột tuần tự vcc a b c d e f g * LED1 vcc a b c d e f g * LED2 vcc a b c d e f g * LED3 vcc a b c d e f g * LED4 1K 1K 1K 1K 330 330 330 330 5V 1 2 3 4 5 6 7 SEG 1 2 3 4 AN

– Sơ đồ nguyờn lý mạch điều khiển cơ cấu hiển thị 4 digits.

a.3. Màn hỡnh ma trận LED

Cỏc điểm LED đƣợc sắp xếp thành ma trận điểm sỏng. Vớ dụ ma trận LED8x8 nhƣ 0, trong đú cỏc tớn hiệu điều khiển hàng Ri đƣợc nối với Anode của tất cả cỏc LED trờn cựng một hàng, cũn cỏc tớn hiệu điểu khiển cột Ci cũng đƣợc nối với Cathode của tất cả cỏc LED trờn cựng một cột. Khi cú một tớn hiệu điều khiển ở cột và hàng, cỏc chõn Anode của cỏc led trờn hàng tƣơng ứng đƣợc cấp điện ỏp cao, đồng thời cỏc chõn Cathode của cỏc led trờn cột tƣơng ứng đƣợc đƣợc cấp điện ỏp thấp .Tuy nhiờn lỳc đú chỉ cú một LED sỏng, vỡ nú cú đồng thời điện thế cao trờn Anode và điện thế thấp trờn

 A4 A3 A2 A1 SEG

LED4 LED3 LED2 LED1 LED4 LED3 LED2

68

duy nhất một led tại chỗ gặp nhau của hàng và cột là sỏng. Cỏc bảng quang bỏo với số lƣợng led lớn hơn cũng đƣợc kết nối theo cấu trỳc nhƣ vậy.

Ma trận LED

- Sơ đồ chõn ma trận LED8x8 hai mầu (M23088C/DEG)

Ma trận led cú thể là loại chỉ hiển thị đƣợc một màu hoặc hiển thị đƣợc 2 màu trờn một điểm, khi đú led cú số chõn ra tƣơng ứng: đối với ma trận LED 8x8 hiển thị một màu thỡ số chõn ra là 16, trong đú 8 chõn dựng để điều khiển hàng và 8 chõn cũn lại dựng để điều khiển cột. Đối với loại 8x8 cú 2 màu thỡ số chõn ra của LED là 24 chõn, trong đú cú 8 chõn dựng để điều khiển cột (hoặc hàng) chung cho cả hai màu, 16 chõn cũn lại thỡ 8 chõn dựng để điều khiển hàng (hoặc cột) của màu thứ nhất, 8 chõn cũn lại dựng điều khiển hàng (hoặc cột) của màu thứ 2.