.
در اینجا با نمایشگرهای ال.سی.دی. رقمی آشنا می شویم و مدارهایی برای آزمایش و راه اندازیِ سگمنت های این نمایشگرها می سازیم. این نوع نمایشگرها از صفحه های کریستال مایع (LCD Glas) تشکیل شده اند و فاقد مدار راه انداز (Driver) هستند.
.
مــواد لازم:
|
تعداد |
شـــرح |
|
|
1 |
باتری یا منبع تغذیه 9 ولت |
|
|
2 |
مدار یکپارچه ی سی.ماس 4069 داده برگ: http://www.dieelektronikerseite.de/Datasheets/CMOS/4069%20(Philips).pdf |
|
|
2 |
مدار یکپارچه ی سی.ماس 4518 داده برگ: http://www.dieelektronikerseite.de/Datasheets/CMOS/4518%20(Philips).pdf |
|
|
2 |
مدار یکپارچه ی سی.ماس 4543 داده برگ: http://www.dieelektronikerseite.de/Datasheets/CMOS/4543%20(Philips).pdf |
|
|
2 |
مقاومت 47 کیلو اهم |
|
|
1 |
خازن 100 نانوفاراد |
|
|
1 |
خازن الکترولیت 10 میکروفاراد، 16 ولت یا بیشتر |
|
|
1 |
صفحه ی ال.سی.دی. 2 رقمی فاقد مدار راه انداز |
|
.
مقدمه:
نمایشگرهای کریستال مایع در تعداد بسیار زیادی از دستگاه ها به کار برده شده اند. به ویژه در هر جایی که مصرف جریان دستگاه «باید» ناچیز باشد، نمایشگر کریستال مایع حضور دارد. نام بین المللی آن Liquid Crystal Display یا به اختصار LCD است. نمایشگر ال.سی.دی. از دو برگه ی نازک شفاف تشکیل شده که در میان آنها ماده ای که به آن بلور یا کریستال مایع می گویند، آرمیده است. ویژگی این شاره (مایع) این است که در حضور یک اختلاف پتانسیل الکتریکی می قطبد (پلاریزه می شود) و در نتیجه از حالت شفاف به تیرگی می گراید (سیاه نمایی کریستال مایع از اینجا شروع می شود!).
اینجا، اما، مشکلی وجود دارد: با قرار دادن یک نمایشگر تحت یک ولتاژ ثابت، شاره ی کریستالی آن البته می قطبد، اما در زمان بسیار کوتاهی الکترولیز و تجزیه می شود و خاصیت خود را از دست می دهد. تخریب ماده ی فعال از اینجا تشخیص داده می شود که «سگمنت» مرتبط یا به طور دایمی قطبیده باقی می ماند، و به عبارت دیگر همواره «روشن» است، و یا این که دیگر قطبیده نمی شود، به دیگر کلام دیگر «روشن» نمی شود.
برای پیش گیری از چنین وضعیتی باید ولتاژی که به نمایشگر داده می شود، دایماً در حال تغییر باشد. معنی این حرف این است که نمایشگر ال.سی.دی. باید با «ولتاژ متناوب» به کار انداخته شود. در نتیجه، در مقایسه با نمایشگرهای ال.ای.دی. مدارتغذیه ی این نمایشگرها اندکی پیچیده تر خواهد بود. در مقابل، اما، نمایشگر ال.سی.دی. این برتری را دارد که مقدار مصرف جریان و انرژی آن بسیار بسیار کوچک تر است. همه ی ما ساعت مچی دیجیتال را می شناسیم. همان طور که می دانید، این ساعت ها با یک باتری دکمه ای به اندازه ی یک دانه ی عدس ماه ها و چه بسا سال ها کار می کنند. این امکان مدیون استفاده از فن آوری ال.سی.دی. در نمایشگر ساعت مچی است.
نمایشگرهای ال.سی.دی. در شکل ها، فرم ها و اندازه های بی شماری عرضه شده اند، و شامل نمایشگرهای ساده ی رقمی تا صفحه های تصویر گرافیکی پیچیده هستند. سال ها است که تلویزیون هایی با استفاده از این فن آوری ساخته شده است.
ما برای آزمایش های خود در اینجا از یک نمایشگر ال.سی.دی. دو رقمیِ 7 تکه ای استفاده خواهیم کرد. این نمایشگر فاقد مدار الکترونیکی راه انداز (Driver) است و فقط از دو نوار شیشه ای نازک تشکیل شده که لایه ی بسیار نازکی از کریستال مایع را در میان خود دارند. اتصال هر یک از سگمنت ها به وسیله ی یک پایه ی فلزی بیرون داده شده است که در دو ردیف مرتب شده اند. بر پشت شیشه ی زیرین نمایشگر یک لایه ی بازتابنده ی نورِ نقره ای رنگ نصب شده که وظیفه ی آن بازتاباندن نوری است که به آن برخورد می کند. بدون وجود این لایه ی بازتابنده، چون نمایشگر ال.سی.دی. از خود نوری تولید نمی کند، دیدن قطبیده شدن سگمنت ها و این که نمایشگر در حال نشان دادن پیامی هست، ممکن نخواهد بود.
جهت صحیح نصب نمایشگر از روی دماغه یا برآمدگی کوچکی که در وسط یکی از اضلاع کناری آن قرار دارد، شناخته می شود. نمایشگر وقتی صحیح قرار دارد که این برآمدگی در سمت چپ واقع باشد.
.
..
در تصویر بالا همه ی پایه ها نام گزاری شده اند. در کنار نام های آشنای سگمنت ها (A تـا G) و نقطه های اعشاری (DP)، پایه های شماره 1 و 18 دیده می شوند که با BP نامیده شده اند. BP مخفف Back Plane است. یکی از قطب های جریان متناوب به این پایه ها وصل می شود. حال، با زدن قطب دوم جریان متناوب به هر یک از پایه های دیگرِ نمایشگر، سگمنت مرتبط با آن «روشن» خواهد شد.
اصول مدار راه انداز نمایشگر ال.سی.دی.
هر گاه بخواهیم یک نمایشگر ال.سی.دی. را راه اندازی کنیم، در گام نخست با چالش کوچکی روبرو می شویم. می خواهیم مدار خود را با یک باتری معمولی 9 ولتی، که جریان مستقیم تولید می کند، تغذیه کنیم در حالی که نمایشگر به جریان متناوب نیاز دارد. بنابراین پیش از هر چیز باید از جریان مستقیم، چیزی شبیه به جریان متناوب تولید کنیم. این کار، اما، اصلاً کار سختی نیست! در این راه ما فقط به یک «نوسانگر» و یک «وارونگر» نیاز خواهیم داشت.
در آی.سی. های دیجیتالی خروجی ها همواره یا در تراز منطقی صفر (صفر ولت) و یا در تراز منطقی یک (ولتاژتغذیه) قرار دارند. فرض کنیم که در این لحظه مدار نوسانگر ما در تراز منطقی صفر باشد. بنابراین خروجی آن معادل صفر ولت یعنی همان مقدار پتانسیل قطب منفی باتری خواهد بود. این تراز توسط مدار وارونگر «وارونه» می شود و در خروجی آن تراز منطقی یک که معادل پتانسیل قطب مثبت باتری هست، ظاهر می شود.
.
.
.
.
در لحظه ی بعدی، نوسانگر پالس دیگری در قطب مخالف بیرون می دهد. حالا مدار وارونگر به معکوس کردن قطب منفی می پردازد.
.
.
.
حال اگر ما میان خروجی وارونگر و خروجی نوسانگر یک مصرف کننده قرار دهیم، این تغییر دایمی قطب ها برای مصرف کننده حکم یک ولتاژ متناوب را خواهد داشت. اگر ال.سی.دی. خود را به این مدار متصل کنیم، نمایشگر ما نیز آن را یک جریان متناوب تشخیص خواهد داد.
هدفِ اولین آزمایش خود را راه انداختن دو سگمنت G ی ارقام نمایشگر قرار می دهیم، به نحوی که با وصل کردن باتری به مدار، تکه های گفته شده «روشن» شوند.
.
.
.
.
در مدار بالا به خوبی دیده می شود که اتصالات صفحه ی پشتی (BP) مستقیماً به خروجی مدار نوسانگر وصل شده اند. همزمان، خروجی نوسانگر به یک گیت وارونگر اضافی داده شده است. خروجی این گیت آخری به اتصالات دو سگمنتِ G متصل گردیده.
اگر بخواهید، می توانید بقیه ی سگمنت ها را هم به خروجی این گیت وصل کنید و «روشن شدن» همه ی اجزای ال.سی.دی. را مشاهده کرد. جای هیچ نگرانی در مورد رفتن گیت وارونگر زیر اضافه بار وجود ندارد. جریانی که مجموعه ی نمایشگر مصرف می کند، بسیار ناچیز است.
.
.
..
راه اندازی نمایشگر با مدار مجتمع رمزبردار (دکودر)
برای راه اندازی یک نمایشگر ال.سی.دی. با استفاده از آی.سی. رمزبردار، متاسفانه نمی توان از هر نوع رمزبردار دلخواهی استفاده کرد. آی.سی. مورد استفاده باید توانایی راه اندازی تک تک سگمنت ها را با جریان متناوب هم داشته باشد. البته جستجوی زیادی لازم نیست و آی.سی. رمزبردار 7 تکه ای (7-Segment Decoder) به شماره ی 4543 برای راه اندازی نمایشگرهای ال.سی.دی. مناسب می باشد.
.
.
با نظری بر نقشه ی این مدار مجتمع متوجه وجود یک ورودی به نام PH (فاز) می شویم. بسته به این که چه تراز منطقی روی این پایه قرار داده شود، روی خروجی های فعال یا صفر ولت و یا ولتاژ تغذیه را خواهیم داشت. در صورت صفر بودن پایه ی فاز خروجی های فعال یه وضعیت + خواهند رفت. اما اگر به این پایه ی 4543 تراز 1 داده شود، خروجی های فعال صفر خواهند شد. نتیجه این است که پایه ی فاز و خروجی های آی.سی. همواره مخالف یکدیگر هستند. پس حالا فقط لازم است که خروجی نوسانگر خود را به پایه ی فازِ 4543 بدهیم تا این آی.سی. ولتاژ متناوب مورد نیاز ال.سی.دی. را روی تمام خروجی ها خود ایجاد کند.
.
.
با راه اندازی این مدار رقم سمت چپ نمایشگر دایماً یک 0 را نشان می دهد. البته آی.سی. رمزبردار ما به درستی کار می کند، فقط باید دقت کرد که در مدار ما تمام ورودی های داده یعنی D0 تا D3 به خط زمین (تراز منطقی صفر) وصل شده اند.
.
.
در صورتی که بخواهیم ارقام دیگر نیز توسط نمایشگر ما تصویر شوند، باید از راه ورودی های داده ی آی.سی. دستورهای متناسب را به مدار رمزبردار صادر کرد.
به دلیل مصرف جریان بسیار ناچیز نمایشگر، بایستی تدابیری اتخاذ کنیم که ورودی های باز هیچ ولتاژ استاتیکی دریافت نکنند. در غیر این صورت، «اشباحی» بر روی نمایشگر ظاهر می شوند، به این معنی که سگمنت هایی به صورت اتفاقی و بدون فرمان ما «روشن» می شوند. با وصل کردن ورودی های باز به نوسانگر، اشباح را فراری خواهیم داد!
.
.
راه به سوی مدار شمارشگر
.
.
برای دیدن نمایشگر ال.سی.دی. در حال کار، می توان این مدار شمارنده ی دهگانی را مونتاژ کرد. این کار به کمک دو آی.سی. شمارنده از نوع 4518 انجام می گیرد و اعداد از 00 تا 99 به صورت باینری رمزگزاری شده و به ورودی های آی.سی.های رمزبردار فرستاده می شود.
با تغییر دادن مقدار خازن C2 و / یا مقاومت R2 می توان سرعت شمارش را کم و زیاد کرد.
.
.
این که مدار یک نمایشگر ال.سی.دی. چقدر کم مصرف است را می توان به سادگی به وسیله ی یک مولتی متر اندازه گیری کرد. با اندازه گیری مصرف جریان این مدار درمی یابیم که جریان گذرنده از مدار به طور متوسط در حدود 4 میلی آمپر است! با این مقدار مصرف، می توان تخمین زد که یک باتری 9 ولتی می تواند آن را به مدت یک هفته یا بیشتر تامین کند.
.
.
