سون سگمنت: نمایشگر هفت‌بخشی و کاربردهای آن
- 5 دقیقه زمان مطالعه
- بدون نظر
در دنیای امروز، از گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها گرفته تا ساعت‌های مچی و ماشین‌های لباسشویی، نمایشگرهای دیجیتال نقش مهمی در ارائه اطلاعات ایفا می‌کنند. در پشت پرده این نمایشگرها، قطعات الکترونیکی ظریفی نهفته‌اند که وظیفه‌ی نمایش اعداد، حروف و علائم را بر عهده دارند. یکی از این قطعات پرکاربرد، سون سگمنت‌ها (seven segment) یا نمایشگرهای هفت‌بخشی هستند.
در این مقاله، سفری به دنیای سون سگمنت خواهیم داشت و با تاریخچه، ساختار، عملکرد و کاربردهای این قطعه آشنا خواهیم شد.
تاریخچه سون سگمنت
تاریخچه اختراع این نوع نمایشگر به اوایل سال 1903 در آمریکا بازمی‌گردد. در آن زمان، کارل کینزلی روشی برای انتقال تلگراف‌ها و اعداد اختراع کرد که در آن حروف و اعداد با نوارهایی به صورت قطعه‌ای چاپ می‌شدند. در سال 1908، اف. دبلیو. وود یک نمایشگر 8 قسمتی با یک خط مورب برای نمایش عدد 4 ساخت. در سال 1910، یک نمایشگر هفت قسمتی که با لامپ‌های رشته‌ای ساخته شده بود، روی پنل علامت اتاق دیگ بخار نیروگاه مورد استفاده قرار گرفت.
همچنین، از این نوع نمایشگر در نمایش شماره تلفن گرفته شده به اپراتورها هنگام انتقال از شماره‌گیری دستی به اتوماتیک استفاده می‌شد. تا زمان ظهور LED در دهه 70 میلادی، این نوع نمایشگرها به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفتند. پیش از استفاده از LEDها در نمایشگرهای هفت قسمتی، برخی از آن‌ها با رشته‌های تابنده (Filament seven segment) نمایش می‌دادند.
سون سگمنت چیست؟
سون سگمنت یک نمایشگر هفت‌بخشی است که از آن برای نمایش اعداد و همچنین برخی از حروف و کاراکترهای الفبایی استفاده می‌شود. نام سون سگمنت به آرایش هفت LED یا LCD اشاره دارد که در یک الگوی مستطیلی به نحوی قرار گرفته‌اند که شکل یک عدد 8 را تشکیل می‌دهند. هر سگمنت از این نمایشگر با یک حرف خاص از a تا g مشخص می‌شود که مربوط به یک LED یا LCD خاص است. در تصویر زیر حروف خاص مربوط به هر سگمنت که به صورت استاندارد است، مشاهده می‌فرمایید:
همانطور که در شکل مشخص است، این نمایشگر فقط می‌تواند اعداد 0 تا 9 را نمایش دهد و قادر به نمایش اعداد دورقمی یا سه رقمی به صورت مستقیم نیست. برای این منظور، چند سون سگمنت را در کنار هم به یکدیگر متصل می‌کنند که اصطلاحاً به این کار مالتی‌پلکسی کردن می‌گویند. در برد اصلی ربات جت روبو نیز از سون سگمنت مالتی‌پلکس شده سه تایی استفاده شده است.
سون سگمنت 4 تایی
سون سگمنت 3 تایی
کاربردهای سون سگمنت‌ها
برخی از رایج‌ترین کاربردهای آن‌ها عبارتند از:
-
ساعت‌ها و تایمرهای دیجیتال: اغلب در ساعت‌های زنگ‌دار، اجاق‌های مایکروویو و سایر لوازم خانگی برای نشان دادن زمان یا تنظیم تایمرهای شمارش معکوس استفاده می‌شوند.
-
ماشین حساب: ماشین حساب‌ها برای نمایش محاسبات از سون سگمنت به صورت LED یا نمایشگر کریستال مایع استفاده می‌کنند.
-
ابزار دقیق و تابلوهای کنترل: در کاربردهای صنعتی، از این نمایشگرها برای نمایش داده‌های عددی، نظارت بر فرآیندها و نشان دادن شرایط آلارم استفاده می‌شود.
-
نمایشگرهای اطلاعاتی و تبلیغاتی: برخی از سیستم‌های حمل و نقل عمومی و بیلبوردها از نمایشگرهای سون سگمنت در ابعاد بزرگ برای نمایش اطلاعات به عموم استفاده می‌کنند.
-
ابزارهای آموزشی: در دستگاه‌های آموزشی، این نوع نمایشگرها در آزمایشگاه‌های علوم و فیزیک برای آموزش سیستم‌های دیجیتال و نمایش اعداد به دانش‌آموزان و دانشجویان استفاده می‌شود که ما در بخش رباتیک در پک‌های جت روبو و الکترونیک از آن استفاده و آموزش می‌دهیم.
برد اصلی جت روبو
نحوه عملکرد سون سگمنت
عملکرد سون سگمنت بسیار ساده است. هر بخش می‌تواند به طور مستقل روشن یا خاموش شود تا الگوهای مختلف ایجاد شود. برای نمایش یک عدد یا کاراکتر خاص، بخش‌های مربوطه در یک ترکیب خاص روشن می‌شوند. به عنوان مثال، برای نمایش عدد 1 فقط بخش‌های b و c باید روشن شوند، یا برای نمایش عدد 8 نیاز به روشن شدن هر هفت سگمنت است.
این نوع نمایشگرها معمولاً در دو نوع آند مشترک (سر مثبت مشترک) و کاتد مشترک (سر منفی مشترک) موجود هستند.
- در نوع آند مشترک، تمامی آندهای LEDها به یکدیگر وصل شده‌اند و سرهای کاتد هر سگمنت به صورت خروجی وجود خواهند داشت.
- در نوع کاتد مشترک، کاتدهای LEDها به یکدیگر متصل هستند و سرهای آند به صورت خروجی ظاهر می‌شوند.
تست سون سگمنت با استفاده از مولتی‌متر
- در مرحله اول، مولتی‌متر را روی حالت تست دیود یا بازر قرار می‌دهیم.
- در مرحله دوم، پراپ مثبت (+) مولتی‌متر را به سر COM یا Vcc سون سگمنت وصل می‌کنیم. سپس با پراپ منفی (مشکی رنگ) به دیگر پایه‌های سون سگمنت متصل می‌کنیم. اگر LEDهای ما روشن شدند، می‌توانیم بگوییم که قطعه‌ای که در اختیار داریم آند مشترک است.
- اگر LEDهای ما روشن نشدند، همین روش را برعکس انجام می‌دهیم؛ یعنی پراپ منفی (-) مولتی‌متر را به سر COM سون سگمنت متصل کرده و با پراپ مثبت (قرمز رنگ) به دیگر پایه‌ها وصل می‌کنیم. اگر LEDهای ما روشن شدند، قطعه‌ای که داریم کاتد مشترک است.
نکته بسیار مهم درباره سون سگمنت
معمولاً در یک سون سگمنت استاندارد با رنگ قرمز، هر سگمنت LED برای روشن شدن صحیح تقریباً 15 میلی‌آمپر جریان می‌کشد. بنابراین، در یک مدار دیجیتال 5 ولتی، اندازه مقاومت محدود کننده جریان باید در حدود 200 اهم یا نزدیکترین مقاومت بزرگتر از آن باشد. البته که بسته به رنگ LEDها، این اعداد و ارقام متفاوت خواهند بود.
