Uso de diodos 1N4148 en segmentos de pantalla LED multiplexada de 7 segmentos

Soy un ingeniero electrónico autodidacta/aficionado, y disfruto desarmar componentes electrónicos viejos para recuperar componentes y tratar de estudiar patrones de diseño (¡y como un desafío!). Recientemente extraje una bonita pantalla de 7 segmentos y 4 dígitos de 1,5" de una vieja máquina tragamonedas (supongo que de principios de la década de 1990), pero tengo algunos problemas para explicar cómo está conectada, y me encantaría Cualquier información de gente más conocedora!

Adjunto fotos de la unidad en cuestión:

  • las marcas en los dígitos LED sugieren que son OasisTek TOS-15102BE-1 (ánodo común, 2,0 Vf).
  • los pines del ánodo de cada dígito están conectados a pines separados en el conector de borde
  • cada uno de los pines del segmento se cablea primero a través de un diodo 1N4148 y luego a una de las ocho resistencias de 3 W y 680 Ω (junto con el mismo segmento de los otros dígitos) y luego a un pin en el conector de borde
  • No tengo hojas de datos, manuales, etc. y una búsqueda en Google de las únicas marcas en el tablero quedó en blanco, pero después de hurgar con un multímetro, estoy bastante contento de que el cableado sea como se muestra en el siguiente esquema que parece un matriz de multiplexación bastante estándar. Pero....

Mi pregunta es: ¿cuál es el propósito de los diodos 1N4148 colocados inmediatamente después de cada segmento de LED? No parecen agregar ningún valor a la funcionalidad del circuito, y todo lo que hacen es dejar caer el voltaje. Puedo controlar con éxito la pantalla desde un Arduino (usando un controlador de lado alto MIC5891 conectado a los pines de dígitos y un TPIC6B595 en el lado bajo para hundir los semgents apropiados), pero con la pérdida de voltaje adicional a través de los diodos, y el hecho Estoy multiplexando, lo que significa que tengo que usar una fuente de alimentación de 24 V para obtener un brillo razonable de los LED. Además, noto que las resistencias gruesas se calientan bastante cuando todos los segmentos están encendidos (aunque estoy bastante satisfecho de que el brillo entre los segmentos/dígitos parezca agradablemente uniforme). ¿O puede sugerir una mejor manera de operar esta pantalla? (para ser claro,

TIA.

Frente

Contrarrestar

Esquemático

Su esquema está incompleto. Muestre cómo se conectan esas ocho resistencias de 680 ohmios.
@WhatRoughBeast Exactamente como se muestra: se colocan en serie entre todos los cátodos para un segmento determinado y los pines en el conector de borde

Respuestas (3)

Tiene razón al buscar las decisiones de diseño, y toda la información que necesita está disponible. A partir de su esquema y suponiendo que las corrientes del segmento están en el rango de 25 mA, podemos calcular el voltaje a través de las resistencias.

V = IR --> 0,025 * 800 = 20 V (alrededor de 0,5 W de disipación)

En mi opinión, esta pantalla se usó en un sistema de accionamiento multiplexado de 24 V y los diodos son necesarios para proteger los segmentos del exceso de voltaje inverso.

Todo lo que necesita hacer para reducir el voltaje del variador es reducir los valores de la resistencia. Si el voltaje de suministro se puede reducir a 5-6 V, entonces podría acortar (eliminar) los diodos. Sin embargo, al usar controladores de lado alto como el MIC5891, tiene una caída de voltaje significativa en el lado alto (alrededor de 1.5-1.8V), lo que excluye una unidad de 5V. Puede ser mejor usar un controlador de lado alto FET en lugar del controlador bipolar en el MIC5891. Si está utilizando sus Arduinos con un Vin sin procesar de 7-12 V, puede ser más conveniente usarlo como un voltaje de accionamiento que minimice los cambios en sus placas. .

Ese es un consejo muy útil, gracias. Empecé a usar los MIC5891 porque me los recomendaron en un proyecto anterior (donde había estado usando previamente un 74HC595 + UDN2981). Si bien son ciertamente convenientes, considerando que solo tengo 4 ánodos para conducir, ¿quizás un 74HC595 + 4 FET separados sería una mejor opción entonces?

Solo puedo pensar en 2 razones para los 1N4148. El primero es dejar caer algo de voltaje (y potencia) para que las resistencias no funcionen al máximo. especificaciones de funcionamiento. El segundo es la mejora del voltaje inverso. (Los LED solo pueden admitir un voltaje inverso máximo de 6 V)

Esto último, especialmente porque el voltaje de suministro es: tengo que usar una fuente de alimentación de 24 V para obtener un brillo razonable de los LED.
Gracias por la respuesta. ¿Quieres decir que están ahí como una protección de polaridad inversa? Eso tendría sentido (aunque el conector original está codificado, por lo que aparte del hecho de que puede ver que solo estoy metiendo cables de puente, ¡eso probablemente parezca innecesario!)
No sé nada sobre el circuito del controlador, pero podría ser que la polaridad a veces se invierta durante la operación de multiplexación y los diodos protegen de esto.

La inductancia flyback del cableado causará un pico positivo que excede todas las especificaciones de LED para voltaje inverso (-5 V por especificación máx.), por lo que se usa un diodo de señal de capacitancia más baja que el LED, por lo que se invierte en lugar del LED.

Las abrazaderas de diodo podrían agregar más imágenes fantasma.

Una solución más simple es conectarlo directamente a un Arduino. Encontré a alguien que ya lo ha hecho, por supuesto, con controladores R de segmento limitador de corriente más pequeños de 5V.

https://forum.arduino.cc/t/3-digit-7-segment-display-arudino-multiplexing-counter/383254/3

¡Gracias por la respuesta, @Tony! Extrañamente, en mi cabeza ese fue el primer diseño que consideré, pero luego lo descarté porque pensé que excedería la clasificación de fuente/sumidero de corriente máxima (40mA) de los pines Arduino GPIO. Y lo haría , pero solo si conduje más de D10/D11/D12 a la vez, ¿verdad? Pero, si estoy multiplexando tanto el lado alto como el bajo, en un momento dado solo se obtiene un segmento (de D10-12) y uno se hunde (D2-D9), por lo que si configuro R = 150Ω , eso sería (5-2/0.015) = 20mA. Supongo que todo lo que necesito es considerar cuánto atenuar eso haría las pantallas. ¡Gracias!
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