Включение семисегментных индикаторов

[СветLANa]

...уже устарел...

В "Радио - это очень просто" рассматриваются схемы на электронных лампах. Но, во-первых, если учесть "тёплый ламповый звук", то знание ламп не так уж устарело...
Во-вторых, работа полевых транзисторов очень схожа с работой ламп...

 

[Viewer]

В "Радио - это очень просто" рассматриваются схемы на электронных лампах. Но, во-первых, если учесть "тёплый ламповый звук", то знание ламп не так уж устарело...
Во-вторых, работа полевых транзисторов очень схожа с работой ламп...

Это, конечно - да. Я немного о другом. Сейчас разнообразие полупроводниковых элементов просто зашкаливает и, конечно же, в те времена их было гораздо меньше.

P.S.
Еще была неплохая книжка болгарского автора Атанас Шишков "Первые шаги в радиоэлектронике", 1983 болг./1986 русс.
Что интересно - переведена и издана на русском в Болгарии.
В Сети есть в электронном виде.

 

[George Smith]

Что интересно - переведена и издана на русском в Болгарии.

Ничего удивительно, в Болгарии много кто даже из простого народа знают русский язык. Даже знаю личных знакомых. В рассвет коммунистического строительства они даже просилиль в 16-ю республику ...

 

[Viewer]

Вернемся, все же, к вопросам ТС.
Схемы принято рассчитывать с конца, т.е. с выхода (полезной нагрузки).
Это относится к усилителям, источниками питания и т.п.
Что, в данном случае является полезным параметром? Излучение светодиода.
Вот с него и начнем.
Одна их важных характеристик двухполюсников, а светодиод - это двухполюсник, является вольт-амперная характеристика (ВАХ). Для светодиода интерес представляет ее прямая ветвь, т.е. проводящее состояние при низких напряжениях и номинальных токах. Про обратную ветвь следует знать, что обычно светодиоды не "терпят" больших обратных напряжений. Как правило, по техническим характеристикам (ТХ) это несколько вольт.
ВАХ светодиода качественно похожа на ВАХ обычного диода, только прямое падение у них выше ( у обычного диода 0.2..0.7 В, у светодиодов 1.5..4 В).
Номинальные токи у индикаторных светодиодов составляют от 1..2 мА до 10..20..50 мА. Выше - это обычно уже осветительные светодиоды, лазерные, светодиоды инфракрасного (ИК) излучения.

 

[Viewer]

Что нужно для того, чтобы снять ВАХ светодиода?
Желательно знать модель светодиода, номинальный и максимальный токи по ТХ.
Если ничего не известно - следует провести испытание, ограничить ток в пределах 10 мА и определить цвет свечения, поскольку цвет свечения предполагает известный диапазон параметров светодиода.

 

[Viewer]

Типовая схема измерения (снятия ) ВАХ:


P.S.
Для большинства индикаторных LED подойдет ИП на 5V.
Резистор Rconst ограничивает максимальный ток, резистор Rvar позволяет регулирование тока от 0.3 мА и выше до ограничения через Rconst.

 

[Viewer]

Пример реально снятой ВАХ светодиода зеленого свечения в диапазоне светимости:
(диапазон светимости - это значение тока, при котором заметно свечение и до номинального тока, может чуть больше)

 

[Viewer]

Вышеприведенную ВАХ можно использовать для расчетов режима светодиода в тех или иных схемах. Как? Об этом чуть позже.

 

[Viewer]

В первом приближении ВАХ данного светодиода, на участке светимости, хорошо аппроксимируется линейной регрессией:

 

[Viewer]

Жду-с, реакции ТС.
Потом продолжим.

P.S.
Линия регрессии:
I = a + b * U;
(зависимость тока от напряжения)
a = -83.93;
b := 45.24

Напряжение отсечки:
Uo = a/b = 1.855;

 

[vladka2006]

Как я понял - составив схемку (схемку привожу с указанием вольметра и миллиамперметра /обозначен как амперметр, в программе нет миллиамперметра/ не уверен правильно я их поставил) изменяя значение переменного резистора фиксируя показания вольтметра и амперметра на графике получаю "вольт-амперную характеристику" определенного светодиода (или сегмента индикатора).

Значения сопротивлений R1 и R2 можно брать как в схеме из сообщения номер 26; R2 - определяет граничный ток через светодиод в 20 мА при падении напряжения на светодиоде в 2 В, а при изменении величины R1 - производиться уже изменение (в сторону уменьшения) тока в цепи?

По полученному графику - в зависимости от "потребности" задаюсь "действительными" значениями тока и напряжения по которым уже произвожу вычисления сопротивления необходимого для задания тока на светодиоде.

А приведенное:

P.S.
Линия регрессии:
I = a + b * U;
(зависимость тока от напряжения)
a = -83.93;
b := 45.24

Напряжение отсечки:
Uo = a/b = 1.855;

Это приближенная математическая зависимость тока от напряжения в участке характеристики светодиода когда светится (как я понял)?

 

[Филиппыч]

Попросите у Светланы "СветLANa", ссылку на её облако, там много интересного для Вас...
Мне нельзя, Светлана просила ни кому не давать ссылку...

 

[vladka2006]

Попросите у Светланы "СветLANa"

Я уже как-то пробовал это сделать по личной почте - безуспешно, может не прочла, а может забыла, не знаю.

 

[СветLANa]

...по личной почте

Я не заглядываю в свой профиль, поэтому часто публичные сообщения могу долго не увидеть, а в личную почту вы не писали мне.
Насчёт ключей и триггеров Шмитта, проще найти расчеты в Интернете, чем перелистывать несколько книжек.

 

[Viewer]

Это приближенная математическая зависимость тока от напряжения в участке характеристики светодиода когда светится (как я понял)?

Совершенно верно.
Повторим: Id = a + b * Ud (1)
Перепишем в виде: Ud = (Id - a)/b = (1/b)*Id - a/b (2);
Uo = a/b = 1.855 - это напряжение отсечки
1/b - это, так называемое динамическое сопротивление [свето]диода.
Rd = 1/b = 22.1 Ом.
С учетом этого и знака a этого выражение (2) может быть записано :
Ud = Rd*Id + Uo (3)
или
Id = (Ud - Uo)/Rd (4)

Теперь, вроде бы можно рассчитывать напряжение по току или ток по напряжению. Однако для каждого светодиода потребовалось бы свое напряжение питания, которое очень точно надо выдерживать.
Поэтому поступают другим путем - либо используют источник тока на заданный ток, а светодиоды включают последовательно, либо используют источник напряжения с номиналом выше, чем падение на светодиоде, а избыток напряжения Ur "гасят" на добавочном резисторе Rb.
В итоге, уравнение состояния цепи выглядит так:
E = Ud + Ur = Rd * Id + Uo + Rb * Id (5)
E - эдс источника питания.

Отсюда легко найти необходимое сопротивление Rb:
Rb = (E - Uo)/Id - Rd (6)

Сделаем расчет для нашего светодиода при E = 5 V, Id = 10 mA
Rb = (5 - 1.885)/0.01 - 22.1 = 289 Ом.

Ближайшие номиналы сопротивлений по ряду Е24, это 270 и 300 Ом.
Соответственно надо рассчитать, какой ток будет при том или ином сопротивлении и сделать правильный выбор.
Id1 = (E - Uo)/(Rb + Rd) = 10.7 мА (270 Ом)
Id2 = (E - Uo)/(Rb + Rd) = 9.7 мА (300 Ом)
Предположим, что допустим ток Id = 10 +/- 10% мА = 9..11 мА, тогда целесообразно выбрать Rb = 300 Ом, поскольку еще есть отклонение резистора Rb, к примеру 5%, и отклонение E, к примеру 2%.
P.S.
Есть еще такая характеристика, как температурная зависимость параметров любого элемента и разброс параметров по экземплярам.
Но об этом, в другой раз.

 

[vladka2006]

Изучил описанное, также начал читать книги которые мне рекомендовали, также провел некоторые опыты по изучению работы некоторых деталек, и думаю не мало понял, во всяком случае я нашел ответы на некоторые интересующие меня вопросы.

 

[vladka2006]

Кроме всего произвел некоторые измерения по включению светодиодов (и сегментов индикаторов) по представленным схемам (схемы привожу только для npn-транзисторов но при опытах использовал разные транзисторы как pnp- так и npn-проводимости, а также использовал разные светодиоды и семисегментные индикаторы) и я думаю что понял причину почему мне писали, что включение светодиода (индикатора) в цепь эмиттера транзистора (РИС. 2) является некорректным - при использовании транзисторов но в разных включениях, некоторые транзисторы включены по схеме РИС. 2, при длительном времени работы грелись значительно больше чем при включении по схеме на РИС. 1, при равной длительности работы.

Температуру измерял при помощи "контактного" измерителя температуры со стрелочным микроамперметром, датчиком температуры служил транзистор КТ201Б. Схему указанного термометра нашел в журнале "Радио" (номер выпуска если честно то не помню, где-то 90-93 годов) делал ее еще осенью.

 

[СветLANa]

Температуру измерял при помощи "контактного" измерителя температуры со стрелочным микроамперметром, датчиком температуры служил транзистор КТ201Б. Схему указанного термометра нашел в журнале "Радио" (номер выпуска если честно то не помню, где-то 90-93 годов) делал ее еще осенью.

Этот?.....

 

[Viewer]

Давайте разберемся, в чем некорректность и что там у Вас греется.

Используем кремниевый транзистор npn 2N5551 (примерные отечественные аналоги КТ315, КТ3117, КТ3102, КТ342...)

Поскольку нас интересует ключевой режим, то выписываем из справочника параметры:
- напряжение коллектор-эмиттер Uce <= 160 V;
- постоянный ток коллектора Ic <= 600 mA;
- коэф. усиления по току в схеме ОЭ h21e = 80..250
- напряжение насыщения КЭ:
-- Uce_sat = 0.15 V при Ic = 10 mA, Ib = 1 mA;
-- Uce_sat = 0.25 V при Ic = 50 mA, Ib = 5 mA;
- напряжение насыщения БЭ:
-- Ube_sat <= 1 V при Ic = 10 mA, Ib = 1 mA.
- граничная частота усиления 100..300 MHz.
- термическое сопротивление "кристалл-среда" Rt_ja = 200 C/W;
- термическое сопротивление "кристалл-корпус" Rt_jc = 83 C/W;

Предположим, имеем светодиод с номинальным током Iled = 10 mA, Uo = 1.855 V, Rd = 22 Ohm.
Ключевая схема выполненена по рис. 1, управление от TTL-схемы, скажем - 555ЛА3.

Идеальный ключ имеет сопротивление в состоянии "выключено" - бесконечность, в состоянии "включено" - ноль.
Реальные ключи имеют конечные значения - не "бесконечность" и не "ноль".
Для нашей схемы можно принять идеальным состояние "выключено", т.е. токи утечки не превышают единиц микроампер.
В состоянии включено необходимо учитывать падение напряжения на ключе и оно зависит: от тока нагрузки, тока управления, температуры.

Коэф. усиления по току ОЭ (малосигнальный) приводится в справочниках в трех вариантах или двух:
- минимальное, типовое, максимальное;
- минимальное, типовое.
Кроме того, часто приводится зависимость коэф. усиления по току ОЭ от тока коллектора.
Обычно эта зависимость имеет максимум на средних токах коллектора, по отношению к максимальному.
По справочнику, падение h21e начинается при токах выше 30 mA, значит в диапазоне токов до 10 mA h21e = const.

В радиолюбительской практике допустимо делать отбор ЭРЭ по необходимым параметрам, но, в общем случае, это не так.
Значит мы должны ориентироваться на минимальный коэф. h21e = 80.
Что это означает в нашем случае?
Это значит, что мы должны обеспечить ток базы не менее чем Ib_min = Iled / h21e = 10/80 = 0.125 mA.
Однако, для гарантированного вхождения транзистора в насыщение, обеспечивают ток базы в 2-3 раза выше.
(в справочнике вообще приведено соотношение токов 1:10)
Тогда Ib_sat = 3 * Ib_min = 3 * 0.125 = 0.375 mA.
Это и есть значение тока базы для гарантированного вхождения транзистора в насыщение и обеспечение падения напряжение КЭ не выше 0.15 В.

Мощность рассеивания транзистором.
- в состояние "выключено", практически - ноль;
- в состоянии "включено" Psat = Iled * Uce_sat = 10 * 0.15 = 1.5 mW.

Сделаем расчет превышения температуры.
Превышение температуры кристалла транзистора Tj над температурой среды Ta:
Tj = Rt_ja * Psat = 200 * 1.5/1000 = 0.3 C

P.S.
Заметить это превышение Вашим "термометром" практически невозможно, поскольку и сам транзистор-датчик вносит большую погрешность, являясь теплоотводом.

 

[vladka2006]

Этот?...

Да, я его давненько делал. Точность его я конечно оценить не могу, но как для меня плюс-минус градус-два не слишком большая разница.