Sterownik 7 segmentowych, 8 cyfrowych,
wysokonapięciowych (5V -24V) wyświetlaczy LED
ze wspólną anodą lub wspólną katodą.
EDYTOWANIE PROJEKTU:
DOKUMENTACJA PROJEKTU: https://docs.google.com/document/d/1MZG6WsGU4I_I2gs8R-ckDSRksjk9VLTeV2wHrrJ2wV
PLIKI PROJEKTU:https://drive.google.com/file/d/1Q-mCSVTcI59oieq8JdS9caVI1l5FQaO0/view?usp=drive_link
YOUTUBE: https://www.youtube.com/c/SaperElektroZlomiarz
WWW: https://elektrozlomiarz.pl
MAIL: saper.zlomiarz@gmail.com
1.WYPROWADZENIA (PINOUT)
|
- DIN - Data In - należy podpiąć do odpowiedniego
pinu mikrokontrolera.
- CLK - zegar - należy podpiąć do odpowiedniego pinu mikrokontrolera.
- CS - Load, Chip Select - należy podpiąć do
odpowiedniego pinu mikrokontrolera.
- 5V - Możesz doprowadzić na ten pin napięcie 5V do
zasilania logiki LUB jeśli zlutowałeś na płytce układ zasilający, możesz “wziąć” stąd napięcie 5V do zasilenia mikrokontrolera.
- GND - masa, musi zostać połączona z masą
mikrokontrolera.
- HV - High Voltage, wysokie napięcie.
A) Jeśli zlutowałeś na płytce układ zasilania, pojawi się tu napięcie z LM317 / LM350, ustawione za pomocą potencjometru. Nie musisz niczego tu podpinać, jeśli nie potrzebujesz. B) Możesz doprowadzić tu napięcie potrzebne do uruchomienia Twojego wyświetlacza. W tym przypadku nie lutuj układu zasilania na PCB.
|
|
To złącze służy do podłączenia następnego w szeregu kontrolera wyświetlacza. Jeśli korzystasz z tylko jednego kontrolera - złącze pozostaje nieobsadzone.
!Jeśli zlutowałeś układ zasilania, kolejna płytka kontrolera nie powinna go mieć!
- DO - Data Out - należy podpiąć do złącza DIN,
Data In kolejnego w szeregu kontrolera wyświetlacza.
- CLK - zegar - należy podpiąć do złącza CLK
kolejnego w szeregu kontrolera wyświetlacza.
- CS - Load, Chip Select - należy podpiąć do złącza
CS, kolejnego w szeregu kontrolera wyświetlacza.
- 5V - należy podpiąć do złącza 5V kolejnego w
szeregu kontrolera wyświetlacza.
- GND - masa, musi zostać połączona z masą
kolejnego w szeregu kontrolera wyświetlacza.
- HV - High Voltage, wysokie napięcie. należy
podpiąć do złącza HV kolejnego w szeregu kontrolera wyświetlacza.
|
|
- A - podłączenie segmentu A wyświetlacza siedmiosegmentowego.
- B - segment B
- C - segment C
- D - segment D
- E - segment E
- F - segment F
- G - segment G
- DP - Podłączenie kropki w wyświetlaczu siedmiosegmentowym.
|
|
- 1 - Podłączenie cyfry 1
- 2 - Podłączenie cyfry 2
- 3 - Podłączenie cyfry 3
- 4 - Podłączenie cyfry 4
- 5 - Podłączenie cyfry 5
- 6 - Podłączenie cyfry 6
- 7 - Podłączenie cyfry 7
- 8 - Podłączenie cyfry 8
|
|
Zestaw zworek. Zawsze łącz pary od lewej do prawej!
Zawsze łącz tylko jeden zestaw.
- COMMON ANODE - jeśli Twój wyświetlacz ma “wspólne plusy”.
- COMMON CATHODE - jeśli Twój wyświetlacz ma “wspólne minusy”.
!Pamiętaj, że oprócz ustawienia zworek musisz
jeszcze odpowiednio wlutować układy (instrukcja
poniżej)!
|
2.ZASILANIE.
Korzystanie z wbudowanego układu
zasilania.
!WYBÓR!
|
- Lutujesz wszystko w obrębie widocznym na
obrazku (wszystko, brakujące w podglądzie 3D diody i regulatory też).
- Jeśli korzystasz z wbudowanego układu
zasilania to płytkę możesz zasilić napięciem z przedziału 8V - 28V.
- Im wyższe napięcie podłączysz tym bardziej
będą grzać się regulatory.
- Zasilanie podłączasz do złącza na wtyk,
plusem w środku [ - —( (+) ].
- Potencjometrem ustalasz napięcie właściwe
dla Twojego wyświetlacza (HV). !Oblicz jaki prąd będą miały wyjścia A - DP (instrukcja poniżej)!
- Obracanie potencjometrem zmienia napięcie na złączu HV.
- Skuteczny zakres zasilania wyświetlacza to 6.5V - 24V, kiedy korzystasz z wbudowanego
układu zasilania.
- Napięcie HV ustalane potencjometrem
zapewniane jest przez LM317T. Możesz LM317T zamienić na LM350T dla zwiększenia mocy, szczególnie jeśli planujesz łączyć wyświetlacze szeregowo.
- Napięcie 5V zapewniane jest przez zespół
L7812 i L7805. Możesz tym napięciem zasilić mikrokontroler ale nie musisz.
- Łączysz masy (GND) z masą mikrokontrolera.
- Nie podłączasz żadnego innego zasilania
do pinów HV i 5V.
|
Korzystanie z zewnętrznego zasilania.
!WYBÓR!
|
- Nie lutujesz nic w obrębie widocznym na
obrazku.
- Podłączasz z zewnątrz 5V do pinu 5V.
- Podłączasz 5V do 24V do pinu HV.
- Skuteczny zakres zasilania wyświetlacza
to 5V a 24V, kiedy korzystasz z zewnętrznego zasilania.
- Łączysz masy (GND) z masą mikrokontrolera.
- !Nadal musisz obliczyć prąd i ewentualnie dobrać rezystory dla wyjść A - DP!
|
Zasilanie kolejnych sterowników
szeregowo.
|
- Niezależnie jaką metodę zasilania wybierzesz, możesz połączyć ze sobą sterowniki szeregowo
tworząc wyświetlacz o długości na przykład 16 cyfr.
- Musisz zwrócić uwagę na wydajność prądową zastosowanego zasilania, na przykład sprawdź
notę katalogową LM317 i porównaj z prądem pobieranym przez wyświetlacz.
- Wyjścia A - DP na każdym sterowniku mają
maksymalną wydajność 500mA Oznacza to, że pierwszy sterownik “da” 500mA, drugi kolejne 500mA i tak dalej. Musisz jednak sprawdzić czy wytrzyma to LM317/350, jeśli korzystasz z wbudowanego układu zasilania.
- Pin DO pierwszego sterownika łączysz z
pinem DIN drugiego sterownika i tak dalej.
- Pozostałe piny pomiędzy sterownikami
łączysz tak jak opisano: 5V do 5V i tak dalej.
|
3.STEROWANIE I PODŁĄCZENIE DO MIKROKONTROLERA
- Sterować wyświetlaczem możesz za pomocą dowolnego mikrokontrolera za pomocą SPI.
Może to być Arduino, ESP8266, ESP32.
- Zastosowanie kontrolera MAX7219 znacznie usprawnia proces programowania, ponieważ jest to popularny układ i łatwo znaleźć biblioteki oraz gotowe programy.
- Połączenie sterownika do mikrokontrolera zawsze odbywa się za pomocą pinów:
DIN - Data input.
CLK - Clock, zegar.
CS - Chip Select.
GND - Masa.
- Jeśli chcesz połączyć sterowniki szeregowo (jeden za drugim) pin DO pierwszego sterownika łączysz z pinem DIN drugiego sterownika i analogicznie pin DO drugiego sterownika łączysz z pinem DIN trzeciego sterownika.
- Liczbę podpiętych szeregowo sterowników ustalasz w programie.
- Schemat podłączenia do mikrokontrolera zależy od rozłożenia wyprowadzeń na mikrokontrolerze. Nie ma więc uniwersalnego schematu ale często w kodzie spotkasz coś takiego:
#define DIN 5
#define CS 6
#define CLK 7
To zasugeruje Ci sposób podłączenia sterownika.
PRZYKŁAD 1 | PRZYKŁAD 2 | PRZYKŁAD 3 | PRZYKŁAD 4
4.SPRAWDZANIE TYPU I NAPIĘCIA WYŚWIETLACZA.
Przed złożeniem sterownika jest kilka rzeczy, które musisz sprawdzić.
- Jeśli masz notę katalogową wyświetlacza - dobra Twoja, znajdziesz tam wszystkie potrzebne informacje.
- Jeśli nie masz noty katalogowej…
Często trudno jest znaleźć do wyświetlaczy siedmiosegmentowych noty katalogowe.
Czasem taki wyświetlacz trzeba “rozpracowywać” doświadczalnie.
- Ustaw swój zasilacz na 0V a ograniczenie prądowe na 10mA.
- W dowolny krokodylek włóż spory rezystor, na przykład 680 omów.
- Podłącz wolny krokodylek do skrajnego pinu wyświetlacza.
- Rezystorem z drugiego krokodylka dotykaj każdego pinu po kolei, jeśli nie działa, zwiększaj napięcie, zmieniaj piny i polaryzację.
- Prawdopodobnie będziesz musiał powtórzyć tą czynność wielokrotnie ale w końcu ustalisz pin wspólny i rozpracujesz ten wyświetlacz.
- Znając już pinout ustaw na zasilaczu 0V, ograniczenie prądowe do 20mA, podłącz segment i zwiększaj napięcie.
- Wraz ze wzrostem napięcia będzie rósł prąd.
- Zanotuj przy jakim prądzie segment będzie świecił według Ciebie dobrze.
- Jeśli widzisz, że segment zmienia kolor: WYŁĄCZAJ, przegiąłeś ale segment może jeszcze działać.
- Pamiętaj o zachowaniu ostrożności, schodzeniu z napięciem przed testowaniem kolejnej kombinacji pinów oraz stosowaniu rezystora.
- Typ wyświetlacza: wspólna anoda czy katoda?
!Wspólną anodę masz wtedy, kiedy diody w wyświetlaczu połączone są ze sobą plusami!
!Wspólną katodę masz wtedy, kiedy diody w wyświetlaczu połączone są ze sobą minusami!
- Napięcie i prąd świecenia segmentu.
Zwykle bezpieczne jest 10 do 20 mA ale może zdarzyć się, że potrzeba będzie więcej prądu.
Diody w dużych wyświetlaczach łączone są po kilka, szeregowo na segment. To wymusza użycie określonego, większego napięcia, żeby się w ogóle zaświeciły.
Na przykład mój wyświetlacz ma prąd świecenia ~20mA a napięcie ~7.4V.
Zapisz wyniki w następujący sposób (swoje wyniki zapisz, nie moje):
Vf LED = 7.4V - Segment zaświecił się przy 7.4 Volta.
If LED = 20mA - Segment działał sprawnie z prądem do 20mA.
!Jeśli uważasz, że Twój wyświetlacz wygląda dobrze przy na przykład 14mA, to nie musisz podkręcać prądu. Zanotuj: If LED = 14mA!
- Napięcie i prąd świecenia kropki.
Zwróć uwagę, że może być inne (głównie niższe) niż napięcie świecenia segmentów.
U mnie jest to 3.7V i również 20mA.
Vf LED = 3.7V - Kropka zaświeciła się przy 3.7 Volta.
If LED = 20mA - Kropka działała sprawnie z prądem do 20mA
Trzeba więc obliczyć osobny rezystor.
Wyznacz gdzie znajdują się piny segmentów A do DP oraz gdzie znajduje się wspólna anoda lub katoda każdej cyfry.
5.KONFIGURACJA NAPIĘCIA I PRĄDU WYJŚCIOWEGO STEROWNIKA.
|
- Najpierw wybierz jak będziesz zasilał płytkę. Zlutuj i uruchom wbudowany zasilacz lub podłącz własne, zewnętrzne
zasilanie do pinów HV i GND.
- Potrzebujesz wyższego napięcia niż dolna granica pracy Twojego wyświetlacza.
- Jeśli wyświetlacz uruchamia się na przykład przy 9V, nie musisz używać akurat 9V zasilania. Podłącz 12V jeśli Ci wygodnie.
WBUDOWANE ZASILANIE:
- Korzystając z wbudowanego układu zasilania, od napięcia zasilania (np. 12V) musisz odliczyć ~1.6V spadku napięcia na
LM317/350. Niech Cię to nie zdziwi.
- W przypadku, gdy podasz 12V wtykiem zasilającym, Napięcie na HV powinno wynosić maksymalnie około 10.4V.
- Mierz napięcie pomiędzy HV a GND.
- Ustaw napięcie potencjometrem tak aby było o kilka (2-3 Volt) wyższe niż napięcie świecenia wyświetlacza.
- Ja podłączyłem wtykiem zasilanie 12V, więc potencjometrem ustawiłem 10V na pinie HV.
ZEWNĘTRZNE ZASILANIE:
- Po prostu zmierz napięcie swojego zasilacza i zanotuj wynik.
|
|
- Na PCB znajduje się rząd rezystorów.
!Nie sugeruj się napisanymi tam wartościami. Dobierz własne!
REZYSTORY DLA SEGMENTÓW A - G:
- Użyj kalkulatora na przykład Elektrodoc na Androida, wybierz: rezystor dla diody.
- Ustaw Vcc takie jakie zmierzyłeś lub będziesz używać (u mnie 10V).
- Ustaw Vf LED dla segmentów taki jaki wyszedł Ci z punktu 4 tej instrukcji (u mnie 7.4V).
- Ustaw If LED dla segmentów taki jaki wyszedł Ci z punktu 4 tej instrukcji (u mnie 20mA).
- Odczytaj wartość rezystora i zastosuj podane rezystory przy segmentach A - G (u mnie 130 omów).
REZYSTOR DLA KROPKI DP:
- Użyj kalkulatora na przykład Elektrodoc na Androida, wybierz:
rezystor dla diody.
- Ustaw Vcc takie jakie zmierzyłeś (u mnie10V).
- Ustaw Vf LED dla kropki taki jaki wyszedł Ci z punktu 4 tej instrukcji (u mnie 3.7V).
- Ustaw If LED dla kropki taki jaki wyszedł Ci z punktu 4 tej instrukcji (u mnie 20mA).
- Odczytaj wartość rezystora i zastosuj podane rezystory przy kropce DP (u mnie 330 omów).
|
Co zrobić jeśli mam już wlutowane
rezystory ale chcę użyć wyświetlacza o
innych parametrach?
|
- Steruj napięciem - zwiększając lub zmniejszając napięcie wpływasz na maksymalny płynący przez układ prąd.
- Zwiększając napięcie, zwiększasz prąd.
- Zmniejszając napięcie, zmniejszasz prąd.
- W przypadku wbudowanego układu zasilania masz do tego potencjometr.
|
6.KONFIGURACJA STEROWNIKA POD WSPÓLNĄ ANODĘ WYŚWIETLACZA.
- To bardzo proste.
- Z prawej strony wlutuj UDN2981.
- Z lewej strony wlutuj ULN2803.
- Wlutuj zworki w sekcji COMMON ANODE od lewej do prawej jak pokazano na obrazku (czerwone linie).
- Pozostałe zworki zostaw puste.
7.KONFIGURACJA STEROWNIKA POD WSPÓLNĄ KATODĘ WYŚWIETLACZA.
- To bardzo proste.
- Z prawej strony wlutuj ULN2803.
- Z lewej strony wlutuj UDN2981.
- Wlutuj zworki w sekcji COMMON CATHODE od lewej do prawej jak pokazano na obrazku (czerwone linie).
- Pozostałe zworki zostaw puste.