Шкальные светодиодные индикаторы широко используют в радиотехнической аппаратуре Их преимущество — наглядное отображение уровня контролируемого параметра. Но обычно они имеют невысокую точность за счёт малого числа дискретов отсчёта уровня.
Для управления светодиодами шкалы входной аналоговый сигнал обычно преобразуют в позиционный цифровой код с помощью линейки пороговых устройств. Число отображаемых уровней в этом случае равно числу пороговых устройств и обычно не превышает 10-12. Когда требуется большее число уровней, сигнал с помощью АЦП преобразуют в двоичный код, который линейный дешифратор затем превращает в позиционный.
Повысить точность и информативность такого индикатора можно увеличением разрядности АЦП n и соответствующего ей числа выходов линейного дешифратора, равного 2n. Устройство получается громоздким Например, для отображения 128 уровней сигнала требуются семиразрядный АЦП и дешифратор на 128 выходов.
При большом числе уровней рациональнее вместо одного линейного использовать матричный двухступенчатый дешифратор. Его первая ступень — два линейных дешифратора. Вторая ступень — прямоугольная матрица, образованная выходами первого и второго дешифраторов, в каждом узле которой находится светодиод. Полярность выходных сигналов дешифраторов должна быть такой, чтобы светодиод, находящийся на пересечении активных в данный момент вертикали и горизонтали матрицы, светился. Для ограничения тока светодиодов последовательно с выходами одного из дешифраторов нужно включить ограничительные резисторы.
Если требуется отображать чётное число уровней, разряды входного кода для подачи на дешифраторы разделяют на две равные труппы. Если число уровней нечётное, то в одну группу включают (n+1)/2 разрядов, а в другую — (n-1)/2, При этом общее число выходов дешифраторов при чётном п будет 2″‘1‘2, а при нечётном их потребуется 2(n+1)/2+2(n-1)/2. Например, шкалу из 128 светодиодов можно построить, применив один четырехразрядный дешифратор, у которого 16 выходов, и один трёхразрядный, имеющий восемь выходов.
Полная схема такого дешифратора изображена на рисунке. Если светодиодов требуется меньше, «лишние» можно не устанавливать. Общий ток. потребляемый этим устройством, не превышает 2…3 мА. Ток через светодиоды задан резисторами R2—R9 и может быть увеличен до 24 мА — максимального для примененных микросхем.
Принципиальная схема дешифратора для светодиодной шкалы
Микросхемы CD74HC154M96 и CD74AC238M96 предназначены для поверхностного монтажа и могут быть расположены на разных сторонах печатной платы, что упростит трассировку печатных проводников. Светодиоды HL-PT-1608U57GC типоразмера 0603, также предназначенные для поверхностного монтажа, можно установить на торце платы и припаять их выводы к печатным проводникам, находящимся на разных её сторонах
Семиразрядный код D0-D7 может поступать на входы дешифраторов от АЦП или от другого устройства, например микроконтроллера. Минимальное значение кода — 0000000. максимальное — 1111111 Номер включённого светодиода на единицу больше суммы указанных на схеме в скобках весов тех разрядов, в которых установлены высокие логические уровни.
Дешифраторы типов, указанных на схеме, можно заменять функциональными аналогами в других корпусах и других производителей. При этом может возрасти общий ток потребления. При уменьшении числа светодиодов ДО 64 микросхему CD74HC154M96 можно заменить на микросхему серии 74AC138. При этом выводы 4 и 5 вновь установленной микросхемы необходимо соединить с общим проводом, а вывод 6 — с плюсом питания через резистор сопротивлением 1 кОм. В случае замены микросхем или светодиодов указанных на схеме типов другими потребуется, возможно, подобрать резисторы R2—R9, чтобы обеспечить нужную яркость свечения.
Одно из возможных применений этого устройства — шкала радиоприёмника. Для этого необходимо лишь сформировать двоичный код, значение которого линейно зависит от частоты настройки. А чтобы использовать такую шкалу для контроля уровня аналогового сигнала, необходимо дополнить её АЦП соответствующей разрядности.
Автор: Б. ДЕМЧЕНКО, г. Киев
Источник: Радио №3/2017