لزوم استفاده از نمایشگرهای سون سگمنت در پروژه‌های الکترونیکی بسیار حائز اهمیت است. این نمایشگرها در ابعاد مختلفی طراحی و تولید می‌شوند. همچنین به دلیل دقت زیاد و قابلیت قرائت اطلاعات از راه دوری که دارند، بسیار اهمیت دارند. روش‌های راه اندازی و ولتاژ کاری آنها در مدل‌های مختلف متنوع است. در این متن سعی کرده‌ایم به سوالات شما پاسخ دهیم، تیترها را دنبال کنید.
شناخت سون سگمنت
نمایشگرهای سون‌سگمنت (Seven-Segment Display) نوعی نمایشگر الکترونیکی هستند که معمولا برای نمایش اعداد از ۰ تا ۹ و بعضا علائم دیگر استفاده می‌شوند. این نمایشگرها به شکل هفت بخش جداگانه تقسیم شده‌اند که هر بخش یک قطعه جداگانه از LED (Light Emitting Diode) است. سون‌سگمنت‌ها معمولا به صورت مستقیم یا با استفاده از یک کنترلر برای نمایش اعداد و حروف استفاده می‌شوند. هر بخش از سون‌سگمنت یک تشکیل‌دهنده شکل واحد را نشان می‌دهد. برای نمایش اعداد و حروف، هر تشکیل‌دهنده در بدنه‌ی نمایشگر با عناصر الفبا، اعداد و نمادهای مورد نیاز تطبیق داده می‌شود. برای نمونه، با ترکیب هفت بخش مختلف یک سون‌سگمنت، می‌توان اعداد از ۰ تا ۹، حروف الفبا و نمادهایی مانند نقطه را نمایش داد. با توجه به طراحی سون‌سگمنت، می‌توان در انواع مختلفی از آنها استفاده کرد. سون‌سگمنت‌ها می‌توانند تک رقمی باشند، به طوری که هر نمایشگر فقط یک رقم را نشان می‌دهد، یا چند رقمی که توسط کنترلری که ورودی را دریافت می‌کند، اعداد و حروف مختلف را نمایش می‌دهند. همچنین، نمایشگرهای سون‌سگمنت می‌توانند در اندازه‌ها و رنگ‌های مختلفی وجود داشته باشند. از سون‌سگمنت‌های یک رنگ تا نمایشگرهای چندرنگ، سون‌سگمنت‌ها می‌توانند براساس نیاز و کاربردهای مختلف متنوعی داشته باشند. نمایشگرهای سون‌سگمنت در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی، مانند دستگاه‌های اندازه‌گیری، ساعت‌ها، تابلوهای رقمی، دستگاه‌های صنعتی و خودروها استفاده می‌شوند. آنها به دلیل سادگی و قابلیت خوانایی بالا، هنوز در بسیاری از دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روش کارکرد نمایشگر سون سگمنت
نمایشگرهای سون‌سگمنت عموما با استفاده از روش مشترک کاتدی (Common Cathode) یا مشترک آندی (Common Anode) عمل می‌کنند. در هر دو روش، سون‌سگمنت‌ها از ال ای دی یا دیودهای الکترولومینسانت آلی (OLED) تشکیل شده‌اند. در روش مشترک کاتدی، کاتد (سر منفی) تمام سون سگمنت‌ها به هم متصل است و هر بخش از سگمنت با اعمال ولتاژ مثبت به آن روشن می‌شود. در این حالت، اطلاعات نمایش داده شده توسط هر سون‌سگمنت برای نمایش اعداد و حروف مورد نظر تنظیم می‌شود. در روش مشترک آنودی، آنود (سر مثبت) تمام سون‌سگمنت‌ها به هم متصل است و هر بخش از سون‌سگمنت با اعمال ولتاژ منفی به آن روشن می‌شود. در این حالت، اطلاعات نمایش داده شده توسط هر سون‌سگمنت برای نمایش اعداد و حروف مورد نظر تنظیم می‌شود. برای کنترل نمایشگرهای سون‌سگمنت، معمولا از مدارهای کنترلر یا میکروکنترلرها استفاده می‌شود. این مدارها با تنظیم و کنترل الگوهای روشنایی در هر سون‌سگمنت، اعداد و حروف مورد نظر را نمایش می‌دهند. با تغییر الگوهای روشنایی در هر سون‌سگمنت به ترتیب، می‌توان اعداد و حروف مختلف را نمایش داد. همچنین، برای نمایش اعداد دسیمال، ممکن است از نمایشگرهای چند رقمی استفاده شود که هر کدام از سون‌سگمنت‌ها دقیقا یک رقم را نشان می‌دهند. در این حالت، اطلاعات عددی باید به صورت متوالی برای نمایش هر رقم وارد شود و با توجه به سرعت تنظیم الگوهای روشنایی، نمایشگر به طور متوالی اعداد را نشان می‌دهد.
بررسی انواع سون سگمنت
سگمنت‌ها، به شکل‌ها و ترکیب‌های مختلفی در دسترس هستند. در ادامه، نام برخی از انواع سگمنت‌ها را آورده و درباره هر کدام توضیح می‌دهیم.
سگمنت‌های عددی (Numeric Segments):
- سگمنت هفت‌بخشی: این نوع سگمنت، بیشتر استفاده می‌شود و هر بخش آن با الفبا، اعداد و علائم مختلفی تطبیق داده می‌شود. هر سگمنت هفت‌بخشی شامل هفت بخش جداگانه است که هر بخش با یک عنصر LED روشن می‌شود.
- سگمنت چهاربخشی: این نوع سگمنت، فقط قابلیت نمایش اعداد را دارد و به هر چهار بخش سگمنت، یک عدد از ۰ تا ۹ نسبت داده می‌شود.
سگمنت‌های حرفی (Alphanumeric Segments):
- سگمنت‌های الفبایی: این سگمنت‌ها برای نمایش حروف الفبا استفاده می‌شوند. هر بخش از سگمنت، برای تشکیل حروف مختلف تنظیم می‌شود. به عنوان مثال، با ترکیب بخش‌های مختلف، حروف A تا F را می‌توان نشان داد.
- سگمنت‌های مخصوص: بعضی از سگمنت‌ها به منظور نمایش نمادهای خاص مانند نقطه، خط تیره و سایر نمادها استفاده می‌شوند.
سگمنت‌های خاص:
- سگمنت‌های رقم ۳+۳: این نوع سگمنت، دارای سه بخش سون‌سگمنت است که در هر بخش، سه عدد رقم نمایش داده می‌شود. این سگمنت‌ها برای نمایش اعداد بزرگتر و دقیق‌تر استفاده می‌شوند.
- سگمنت‌های تصویری: این نوع سگمنت‌ها، به جای نمایش اعداد یا حروف، توانایی نمایش تصاویر را دارند. آنها از LEDهای رنگی تشکیل شده و معمولاً در دستگاه‌هایی مانند نمایشگرهای تبلیغاتی استفاده می‌شوند.
مهمترین و پرکاربردترین نوع سگمنت‌ها، سگمنت هفت‌بخشی و سگمنت‌های الفبایی هستند که به طور گسترده در دستگاه‌ها و نمایشگرهای الکترونیکی استفاده می‌شوند.
کاربردهای سون سگمنت
سگمنت‌ها در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه، به برخی از کاربردهای رایج سگمنت‌ها اشاره می‌کنیم.
- نمایشگرهای دیجیتال: سگمنت‌ها برای ساختن نمایشگرهای دیجیتال استفاده می‌شوند، که اعداد، حروف و نمادهای مختلف را نمایش می‌دهند. این کاربرد در ساعت‌ها، تایمرها، ابزارهای اندازه‌گیری و دستگاه‌های صنعتی رایج است.
- تابلوهای رقمی: سگمنت‌ها به صورت مجموعه‌ای از اعداد و حروف بر روی تابلوها استفاده می‌شوند. مثال‌هایی از این کاربرد شامل تابلوهای رقمی برای نمایش زمان، دما، قیمت‌ها و اطلاعات مرتبط در مکان‌های عمومی مانند ایستگاه‌های اتوبوس، فروشگاه‌ها و پایانه‌های فرودگاه است.
- دستگاه‌های اندازه‌گیری: در ابزارهای اندازه‌گیری مانند آمپرمترها، ولتمترها و فرکانس‌سنج‌ها، سگمنت‌ها برای نمایش مقادیر اندازه‌گیری شده استفاده می‌شوند. این کاربرد در صنایع برق و الکترونیک، آزمایشگاه‌ها و دستگاه‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- خودروها: در داشبوردهای خودروها، سگمنت‌ها برای نمایش سرعت، مسیر، دما و اطلاعات مرتبط با خودرو استفاده می‌شوند.
- اعلان‌ها و نمایش اطلاعات: سگمنت‌ها در تابلوهای اعلانات عمومی و تجاری نیز استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در پارکینگ‌ها و ایستگاه‌های اتوبوس، سگمنت‌ها برای نمایش تعداد خالی مانده از جایگاه‌ها استفاده می‌شوند.
- بازی‌ها و ساعت‌های دیجیتال: در دستگاه‌های بازی و ساعت‌های دیجیتال، سگمنت‌ها برای نمایش اعداد و حروف استفاده می‌شوند.
- نمایش اطلاعات در دستگاه‌های الکترونیکی: سگمنت‌ها در دستگاه‌های الکترونیکی کوچک مانند تلفن‌های همراه، ریموت کنترل‌ها، دستگاه‌های صوتی و وسایل خانگی برای نمایش اطلاعات کوتاه و مختصر مانند وضعیت باتری، تنظیمات و زمان استفاده می‌شوند.
این فقط چند نمونه از کاربردهای رایج سگمنت‌ها است و در حقیقت، این تکنولوژی در بسیاری از صنایع و دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش تشخیص نوع سگمنت
- مراجعه به دستورالعمل یا دیتاشیت: در صورتی که دستگاه یا سگمنت خاصی را دارید، می‌توانید به دستورالعمل یا دیتاشیت مربوطه مراجعه کنید. این مستندات معمولاً شامل اطلاعات فنی، نحوه اتصال و شماتیک سگمنت و مشخصات الکتریکی آن می‌شوند. با مطالعه این مستندات، می‌توانید نوع سگمنت را تشخیص دهید.
- بررسی الگو و ترکیب سگمنت‌ها: برخی از سگمنت‌ها الگوی خاصی دارند که می‌تواند نوع آنها را نشان دهد. به عنوان مثال، سگمنت هفت‌بخشی دارای الگوی استاندارد برای اعداد و حروف است. با مقایسه الگوی سگمنت موردنظر با الگوهای استاندارد موجود، می‌توانید نوع سگمنت را تشخیص دهید.
- مشاهده و تحلیل سیم‌کشی: ممکن است با مشاهده الکترودها و سیم‌کشی‌های متصل به سگمنت، بتوانید نوع آن را تشخیص دهید. برخی سگمنت‌ها دارای ترتیب و نحوه اتصال الکترودها مخصوص خود هستند که با تحلیل و مقایسه آن با سگمنت‌های استاندارد می‌توانید نوع سگمنت را تشخیص دهید.
- مشاهده شماره‌گذاری پایه‌ها: در برخی سگمنت‌ها، پایه‌ها با شماره‌گذاری خاصی مشخص شده‌اند. با مشاهده پایه‌ها و مقایسه آنها با شماره‌گذاری استاندارد، می‌توانید نوع سگمنت را تشخیص دهید.
در نهایت، ترکیب یک یا چند مورد از روش‌های اعلام شده، ممکن است به شما کمک کند تا نوع سگمنت را تشخیص دهید. مهمترین منبع اطلاعات برای تشخیص نوع سگمنت، مستندات و دستورالعمل‌های تولید کننده سگمنت و یا تولیدکننده دستگاهی که سگمنت در آن استفاده شده است.
حروف روی بدنه سون سگمنت مربوط به چیست؟
عددهایی که روی بدنه یک سگمنت نوشته شده است، به عنوان "عدد مشترک" (Common Cathode/Anode) شناخته می‌شوند. این عددها نشان‌دهنده نمادها، اعداد و حروفی هستند که می‌توان با استفاده از سگمنت‌های 7-سگمنتی نمایش داد. یک سگمنت 7-سگمنتی معمولا شامل هفت قسمت (سگمنت) است که هرکدام قادر به نمایش اعداد 0 تا 9 و حروف A تا F هستند. این سگمنت‌ها معمولا به صورت یک الگوی هفت قسمتی با شماره‌گذاری مشخص (مانند A، B، C، D، E، F و G) طراحی شده‌اند. عددهای مشترک بر روی بدنه سگمنت به صورت دیجیتال (اعداد و حروف) برای نمایش مقادیر مختلف استفاده می‌شوند. با تنظیم الکترودهای مختلف سگمنت‌ها به ولتاژ مناسب، عددهای مورد نظر را می‌توان در سگمنت نمایش داد. معمولاً در سگمنت‌های مشترک کاتد (Common Cathode)، پایه‌های مشترک به سطح زمین (GND) متصل شده و در سگمنت‌های مشترک آنود (Common Anode)، پایه‌های مشترک به ولتاژ تغذیه متصل می‌شوند. عددهای مشترک بر روی بدنه سگمنت به شما کمک می‌کنند تا بفهمید کدام سگمنت‌ها باید روشن یا خاموش شوند تا عدد مورد نظر نمایش داده شود. با توجه به الگوی شماره‌گذاری سگمنت‌ها و مطالعه دیتاشیت مربوطه، می‌توانید روش کنترل سگمنت‌ها را درک کنید و اعداد مختلف را نمایش دهید. در نتیجه، عددهای مشترک بر روی بدنه سگمنت معمولاً به شما کمک می‌کنند تا در استفاده صحیح از سگمنت‌های 7-سگمنتی و نمایش اعداد و حروف موردنظرتان به عنوان خروجی، راهنمایی شوید.
روش راه اندازی سون سگمنت
برای راه‌اندازی سگمنت‌ها، باید الکترودها و پایه‌های مربوطه به درستی متصل شوند و سیگنال‌های کنترلی مناسب برای نمایش اعداد و حروف به سگمنت‌ها ارسال شود. در ادامه، روش‌های راه‌اندازی متداول سگمنت‌ها را بررسی می‌کنیم.
- سگمنت‌های مشترک کاتد (Common Cathode): برای راه اندازی این مدل سگمنت ابتدا متصل کردن پایه‌های مشترک کاتد به سطح زمین (GND)، سپس اتصال الکترودهای مختلف سگمنت‌ها به پایه‌های کنترلی ولتاژ و برای نمایش اعداد و حروف مختلف، باید الکترودهای متناظر با سگمنت‌ها را به ولتاژ مناسب (معمولاً 5 ولت) برسانید. الکترودهای غیرفعال را به سطح زمین متصل کنید. با تغییر وضعیت ولتاژ سگنال‌های کنترلی، می‌توانید اعداد و حروف مورد نظر را نمایش دهید.
- سگمنت‌های مشترک آنود (Common Anode): برای راه اندازی این مدل سگمنت ابتدا متصل کردن پایه‌های مشترک آنود به منبع ولتاژ (معمولاً 5 ولت) سپس اتصال الکترودهای مختلف سگمنت‌ها به پایه‌های کنترلی گراند (GND) و برای نمایش اعداد و حروف مختلف، باید الکترودهای متناظر با سگمنت‌ها را به زمین کنترلی (GND) متصل کنید. الکترودهای غیرفعال را به ولتاژ مناسب (معمولاً 5 ولت) برسانید. با تغییر وضعیت زمین کنترلی (GND)، می‌توانید اعداد و حروف مورد نظر را نمایش دهید.
برای کنترل و ارسال سیگنال‌های کنترلی به سگمنت‌ها، می‌توانید از میکروکنترلر، آردوینو یا سایر مدارهای کنترلی استفاده کنید. الگوریتمی که باید برای نمایش اعداد و حروف مختلف استفاده کنید، بستگی به الگوی شماره‌گذاری سگمنت‌ها دارد. با مطالعه دستورالعمل و مستندات مربوطه، می‌توانید الگوریتمی را پیاده‌سازی کنید که اعداد و حروف را به صورت درست نمایش دهد. لازم به ذکر است که در هنگام راه‌اندازی سگمنت‌ها، باید مقادیر جریان ولتاژ مناسب را برای جلوگیری از آسیب دیدن سگمنت‌ها و دستگاه‌های مرتبط تعیین کنید. همچنین، رعایت اصول ایمنی و استفاده از راهنمایی‌ها و مشخصات فنی مربوطه بسیار مهم است.
