راهنمای انتخاب سون سگمنت بر اساس رنگ، سایز و نوع اتصال

سون سگمنت یکی از رایج ترین نمایشگرهای عددی در مدارهای الکترونیکی است که برای نمایش اعداد، برخی حروف ساده و وضعیت های مختلف در تجهیزات دیجیتال استفاده می شود. این قطعه را می توان در انواع تایمر، شمارنده، مولتی متر، تجهیزات صنعتی، بردهای کنترلی، پروژه های آموزشی و بسیاری از دستگاه های الکترونیکی مشاهده کرد.

در ظاهر ممکن است تمام سون سگمنت ها شبیه به هم به نظر برسند، اما هنگام انتخاب و خرید باید به چند مشخصه مهم توجه کرد. رنگ نور، اندازه نمایشگر، تعداد رقم، نوع اتصال آند مشترک یا کاتد مشترک، ولتاژ کاری و حتی ابعاد پایه ها می توانند روی سازگاری قطعه با مدار تاثیر مستقیم داشته باشند.

اگر سون سگمنت را فقط بر اساس ظاهر انتخاب کنید، احتمال دارد بعد از خرید متوجه شوید مدل موردنظر با مدار یا برد شما هماهنگ نیست. به همین دلیل در این راهنما مهم ترین مشخصاتی را بررسی می کنیم که هنگام انتخاب سون سگمنت باید در نظر گرفته شوند.

سون سگمنت چیست و چگونه کار می کند؟

سون سگمنت یا Seven Segment Display نوعی نمایشگر الکترونیکی است که از هفت بخش نورانی اصلی تشکیل شده است. این بخش ها به شکلی کنار هم قرار گرفته اند که با روشن و خاموش شدن ترکیب های مختلف آنها می توان اعداد صفر تا نه را نمایش داد.

هر یک از این هفت بخش معمولا از LED تشکیل شده است. علاوه بر این هفت قسمت، بسیاری از مدل ها دارای یک نقطه اعشاری نیز هستند که برای نمایش اعداد اعشاری یا برخی وضعیت های خاص استفاده می شود.

کنترل سون سگمنت به این صورت انجام می شود که مدار مشخص می کند کدام قسمت ها روشن و کدام قسمت ها خاموش باشند. برای مثال برای نمایش عدد 1 تنها دو بخش سمت راست روشن می شوند، در حالی که برای نمایش عدد 8 تقریبا تمام بخش های اصلی روشن هستند.

سادگی ساختار، قیمت مناسب، خوانایی بالا و امکان کنترل آسان باعث شده سون سگمنت همچنان یکی از پرکاربردترین نمایشگرهای عددی در مدارهای الکترونیکی باشد.

سون سگمنت در چه مدارهایی استفاده می شود؟

کاربرد سون سگمنت بسیار گسترده است. در تایمرها برای نمایش زمان، در شمارنده ها برای نمایش تعداد، در تجهیزات اندازه گیری برای نمایش مقدار ولتاژ یا جریان و در بردهای صنعتی برای نشان دادن وضعیت یا مقدار یک پارامتر استفاده می شود.

در پروژه های مبتنی بر میکروکنترلر نیز سون سگمنت گزینه محبوبی است. بسیاری از پروژه های آموزشی با Arduino، AVR، PIC، STM32 و سایر میکروکنترلرها از این نمایشگر برای نمایش اعداد استفاده می کنند.

در تجهیزات تجاری و صنعتی نیز به دلیل خوانایی مناسب و ساختار ساده، هنوز استفاده از سون سگمنت بسیار رایج است.

سون سگمنت آند مشترک یا کاتد مشترک؛ کدام را انتخاب کنیم؟

یکی از مهم ترین مشخصاتی که هنگام خرید سون سگمنت باید بررسی شود، نوع اتصال داخلی آن است. سون سگمنت ها معمولا در دو نوع اصلی آند مشترک و کاتد مشترک تولید می شوند.

اگر نوع اتصال قطعه با مدار شما هماهنگ نباشد، نمی توانید بدون تغییر در طراحی مدار از آن استفاده کنید.

سون سگمنت آند مشترک چیست؟

در سون سگمنت آند مشترک، پایه های آند LEDهای داخلی به یک نقطه مشترک متصل شده اند.

برای روشن کردن هر سگمنت باید شرایط الکتریکی مناسب در پایه مربوط به آن ایجاد شود. در این مدل، روش کنترل با نوع کاتد مشترک متفاوت است.

اگر مدار یا برنامه میکروکنترلر برای سون سگمنت آند مشترک طراحی شده باشد، بهتر است هنگام تعویض قطعه همان نوع را تهیه کنید.

سون سگمنت کاتد مشترک چیست؟

در مدل کاتد مشترک، کاتد LEDهای داخلی به یک نقطه مشترک متصل شده اند.

همچنین در این نوع نیز هر بخش نمایشگر از طریق پایه مربوط به خود کنترل می شود، اما منطق روشن و خاموش شدن نسبت به مدل آند مشترک تفاوت دارد.

در پروژه های جدید می توانید بر اساس طراحی مدار یکی از این دو مدل را انتخاب کنید. اما اگر در حال تعمیر یک برد هستید، انتخاب نوع مشابه قطعه اصلی اهمیت بیشتری دارد.

آیا می توان آند مشترک را با کاتد مشترک جایگزین کرد؟

جایگزینی مستقیم این دو نوع معمولا امکان پذیر نیست، مگر اینکه مدار یا برنامه کنترل کننده نیز متناسب با نوع جدید تغییر کند.

اگر بردی از قبل طراحی شده است، بهترین انتخاب استفاده از همان نوع اتصال قبلی است.

در پروژه های مبتنی بر میکروکنترلر ممکن است بتوان با تغییر برنامه و مدار درایور نوع نمایشگر را تغییر داد، اما این کار همیشه ارزش انجام دادن ندارد.

بنابراین هنگام خرید سون سگمنت، مشخص کردن آند مشترک یا کاتد مشترک بودن قطعه باید یکی از اولین بررسی ها باشد.

انتخاب سون سگمنت بر اساس رنگ

رنگ یکی از مشخصات ظاهری مهم سون سگمنت است، اما انتخاب رنگ فقط به زیبایی محدود نمی شود. خوانایی، شرایط محیطی و نوع کاربرد نیز می توانند روی انتخاب تاثیر بگذارند.

سون سگمنت ها در رنگ های مختلفی مانند قرمز، سبز، آبی و برخی رنگ های دیگر تولید می شوند.

سون سگمنت قرمز

رنگ قرمز یکی از رایج ترین رنگ ها در نمایشگرهای سون سگمنت است.

این رنگ در بسیاری از تجهیزات صنعتی، تایمرها، شمارنده ها و دستگاه های اندازه گیری استفاده می شود. خوانایی مناسب و رایج بودن آن باعث شده در بسیاری از طراحی ها انتخاب اول باشد.

اگر در حال تعمیر یک دستگاه هستید، بهتر است رنگ نمایشگر جدید با سایر قسمت های دستگاه هماهنگ باشد.

سون سگمنت سبز

سون سگمنت سبز در تجهیزات اندازه گیری، دستگاه های کنترلی و برخی پنل های صنعتی استفاده می شود.

انتخاب سبز می تواند در دستگاه هایی که چند نوع اطلاعات مختلف نمایش داده می شود مفید باشد. برای مثال ممکن است یک مقدار با رنگ قرمز و مقدار دیگری با رنگ سبز نمایش داده شود.

در چنین کاربردهایی رنگ می تواند به تشخیص سریع تر اطلاعات کمک کند.

سون سگمنت آبی

رنگ آبی در پروژه هایی که ظاهر مدرن تر اهمیت دارد مورد استفاده قرار می گیرد.

این مدل ها در برخی تجهیزات دیجیتال، پروژه های شخصی و پنل های نمایشی دیده می شوند.

هنگام انتخاب رنگ آبی باید شرایط نور محیط و طراحی ظاهری دستگاه را نیز در نظر گرفت.

آیا رنگ روی مدار تاثیر دارد؟

از نظر اصول عملکرد، تمام مدل ها از ساختار مشابه LED استفاده می کنند، اما مشخصات الکتریکی LEDهای رنگ های مختلف می تواند تفاوت داشته باشد.

به همین دلیل نباید صرفا به رنگ توجه کرد و مشخصات ولتاژ و جریان قطعه را نادیده گرفت.

اگر در حال طراحی یک محصول جدید هستید، بهتر است مدار محدود کننده جریان بر اساس مشخصات سون سگمنت انتخاب شده طراحی شود.

انتخاب سایز مناسب سون سگمنت

اندازه سون سگمنت یکی از مهم ترین عوامل هنگام انتخاب قطعه است.

سون سگمنت ها در اندازه های مختلف تولید می شوند و اندازه مناسب باید بر اساس فاصله مشاهده، فضای موجود روی برد و نوع دستگاه انتخاب شود.

نمایشگری که برای یک دستگاه رومیزی مناسب است ممکن است برای یک پنل صنعتی کوچک باشد. در مقابل استفاده از سون سگمنت بزرگ در یک برد جمع و جور می تواند فضای زیادی اشغال کند.

سون سگمنت کوچک برای چه کاربردی مناسب است؟

مدل های کوچک برای بردهای فشرده، دستگاه های قابل حمل و پروژه هایی که فضای محدودی دارند مناسب هستند.

در این مدل ها باید خوانایی از فاصله موردنظر بررسی شود.

اگر کاربر نمایشگر را از فاصله نزدیک مشاهده می کند، معمولا نیاز به سایز بزرگ وجود ندارد.

سون سگمنت بزرگ چه مزیتی دارد؟

نمایشگر بزرگ از فاصله بیشتری قابل مشاهده است و در پنل های صنعتی، تابلوهای کنترلی و دستگاه هایی که باید اطلاعات آنها از فاصله خوانده شود کاربرد بیشتری دارد.

البته با افزایش اندازه ممکن است مصرف جریان و فضای موردنیاز نیز افزایش پیدا کند.

به همین دلیل انتخاب بزرگ ترین سایز همیشه بهترین تصمیم نیست.

فاصله پایه ها را فراموش نکنید

دو سون سگمنت ممکن است از نظر اندازه ظاهری بسیار شبیه باشند اما فاصله پایه های متفاوتی داشته باشند.

اگر قرار است قطعه روی یک PCB آماده نصب شود، این موضوع اهمیت زیادی دارد.

قبل از خرید برای تعمیر برد، بهتر است طول و عرض قطعه، تعداد پایه ها و فاصله آنها با نمونه قبلی مقایسه شود.

سون سگمنت تک رقمی یا چند رقمی؟

یکی دیگر از مشخصات مهم، تعداد رقم های نمایشگر است.

سون سگمنت تک رقمی فقط یک عدد را نمایش می دهد. مدل های دو رقمی، سه رقمی و چهار رقمی نیز برای نمایش چند عدد کنار هم استفاده می شوند.

انتخاب تعداد رقم باید بر اساس مقدار اطلاعات موردنیاز انجام شود.

سون سگمنت تک رقمی

مدل تک رقمی برای پروژه های ساده، شمارنده های محدود و نمایش یک مقدار تک رقمی مناسب است.

همچنین می توان چند سون سگمنت تک رقمی را کنار یکدیگر قرار داد و یک نمایشگر چند رقمی ساخت.

این روش در برخی طراحی ها انعطاف بیشتری ایجاد می کند، زیرا فاصله بین ارقام و نحوه چیدمان را می توان کنترل کرد.

سون سگمنت چند رقمی

مدل های چند رقمی چند نمایشگر را در یک بدنه قرار می دهند.

این ساختار می تواند فضای PCB را کاهش دهد و ظاهر مرتب تری ایجاد کند.

در ساعت دیجیتال، تایمر، ولت متر، آمپرمتر و انواع نمایشگرهای عددی استفاده از مدل های چند رقمی بسیار رایج است.

هنگام انتخاب این مدل ها باید نحوه اتصال داخلی پایه ها و روش کنترل آنها نیز بررسی شود.

نحوه کنترل سون سگمنت در مدار

در پروژه های ساده می توان پایه های سون سگمنت را مستقیما از طریق مدار مناسب کنترل کرد.

اما زمانی که تعداد رقم ها افزایش پیدا می کند، تعداد پایه های موردنیاز نیز بیشتر می شود.

در چنین شرایطی معمولا از روش مالتی پلکس یا آی سی های درایور استفاده می شود.

مالتی پلکس کردن سون سگمنت چیست؟

در روش مالتی پلکس، چند رقم با سرعت بالا یکی پس از دیگری فعال می شوند.

این تغییر با سرعتی انجام می شود که چشم انسان آن را به صورت نمایش همزمان اعداد مشاهده می کند.

استفاده از این روش می تواند تعداد پایه های موردنیاز برای کنترل چند سون سگمنت را کاهش دهد.

البته طراحی نرم افزار و مدار باید به درستی انجام شود تا نور نمایشگر یکنواخت باشد.

استفاده از آی سی درایور

برای کنترل سون سگمنت می توان از آی سی های مخصوص استفاده کرد.

این قطعات می توانند بخشی از وظایف کنترل نمایشگر را بر عهده بگیرند و تعداد پایه های موردنیاز از میکروکنترلر را کاهش دهند.

در پروژه هایی که تعداد ارقام زیاد است یا میکروکنترلر پایه های محدودی دارد، استفاده از درایور می تواند طراحی را ساده تر کند.

ولتاژ و جریان سون سگمنت را بررسی کنید

سون سگمنت از LED ساخته شده است و مانند هر LED دیگری باید جریان آن کنترل شود.

اتصال مستقیم سگمنت ها به منبع تغذیه بدون در نظر گرفتن محدود کننده جریان می تواند باعث آسیب به LEDهای داخلی شود.

در مدارهای معمولی از مقاومت مناسب برای محدود کردن جریان استفاده می شود.

چرا مقاومت محدود کننده جریان مهم است؟

مقاومت باعث می شود جریان عبوری از LED از حد مجاز بیشتر نشود.

اگر مقاومت بسیار کم انتخاب شود، جریان زیادی عبور می کند و عمر نمایشگر کاهش پیدا می کند.

اگر مقدار مقاومت بیش از حد زیاد باشد، روشنایی نمایشگر کم می شود.

در طراحی مدار باید مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ تغذیه، مشخصات LED و جریان مناسب محاسبه شود.

آیا تمام سون سگمنت ها ولتاژ یکسان دارند؟

خیر. مشخصات الکتریکی می تواند بین مدل های مختلف تفاوت داشته باشد.

رنگ LED نیز می تواند روی ولتاژ مستقیم آن تاثیر بگذارد.

به همین دلیل در پروژه های حرفه ای بهتر است مشخصات فنی مدل انتخاب شده بررسی شود.

سون سگمنت برای آردوینو و میکروکنترلر

یکی از رایج ترین کاربردهای سون سگمنت استفاده در پروژه های مبتنی بر میکروکنترلر است.

با استفاده از Arduino و سایر بردهای توسعه می توان به راحتی اعداد موردنظر را روی نمایشگر نشان داد.

اگر فقط یک رقم دارید، کنترل نسبتا ساده است. اما برای چند رقم معمولا روش مالتی پلکس یا درایور نمایشگر استفاده می شود.

آند مشترک یا کاتد مشترک برای آردوینو بهتر است؟

هر دو نوع قابل استفاده هستند.

مهم این است که برنامه و نحوه اتصال با مدل انتخاب شده هماهنگ باشد.

اگر از یک مدار یا پروژه آماده استفاده می کنید، بهتر است دقیقا همان نوع معرفی شده در آن پروژه را خریداری کنید.

در غیر این صورت ممکن است لازم باشد منطق برنامه تغییر کند.

انتخاب سون سگمنت برای تعمیر برد

در تعمیر برد، اولویت اصلی سازگاری با قطعه قبلی است.

تنها یکسان بودن تعداد ارقام یا رنگ کافی نیست.

باید نوع آند یا کاتد مشترک، ابعاد بدنه، فاصله پایه ها، تعداد پایه ها و رنگ نمایشگر بررسی شود.

گاهی ممکن است دو قطعه از روبرو تقریبا یکسان باشند اما آرایش پایه های آنها متفاوت باشد.

در چنین شرایطی نصب قطعه جدید می تواند باعث عملکرد نادرست مدار شود.

کد روی بدنه سون سگمنت را بررسی کنید

اگر قطعه قبلی دارای کد یا شماره مدل است، بهتر است همان مشخصات را بررسی کنید.

این کار می تواند انتخاب جایگزین مناسب را ساده تر کند.

اگر کد قابل خواندن نیست، اندازه گیری ابعاد و بررسی نوع مدار می تواند در تشخیص مدل مناسب کمک کند.

خرید سون سگمنت برای تولید برد

در تولید یک محصول جدید، انتخاب سون سگمنت فقط یک تصمیم الکترونیکی نیست.

ابعاد قطعه روی طراحی قاب، PCB و ظاهر نهایی دستگاه تاثیر دارد.

همچنین باید تامین قطعه در بلند مدت را در نظر گرفت.

اگر یک مدل خاص کمیاب باشد، تغییر آن در آینده ممکن است نیاز به تغییر PCB یا قاب دستگاه داشته باشد.

بنابراین برای تولید تعداد بالا بهتر است مدلی انتخاب شود که تامین آن پایدارتر باشد.

نمونه قطعه را قبل از تولید بررسی کنید

قبل از سفارش تعداد بالا، بهتر است نمونه محصول روی برد آزمایش شود. روشنایی، رنگ، ابعاد، فاصله پایه ها و عملکرد واقعی قطعه باید بررسی شود.

این کار می تواند از مشکلاتی که در مرحله مونتاژ انبوه ایجاد می شوند جلوگیری کند.

قیمت سون سگمنت به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت سون سگمنت می تواند بر اساس اندازه، تعداد رقم، رنگ، برند و مشخصات فنی متفاوت باشد.

مدل های ساده تک رقمی معمولا ساختار ساده تری دارند، در حالی که نمایشگرهای چند رقمی و بزرگ می توانند قیمت متفاوتی داشته باشند.

برای انتخاب قطعه مناسب بهتر است قیمت را در کنار مشخصات فنی بررسی کنید.

اگر قطعه ارزان تر با مدار سازگار نباشد، صرفه جویی اولیه می تواند در نهایت باعث افزایش هزینه شود.

هنگام خرید سون سگمنت چه مشخصاتی را بررسی کنیم؟

قبل از خرید بهتر است ابتدا مشخص شود مدار به چه نوع نمایشگری نیاز دارد.

نوع اتصال آند مشترک یا کاتد مشترک اولین مشخصه مهم است. بعد از آن باید تعداد رقم، رنگ، ابعاد، فاصله پایه ها و مشخصات الکتریکی بررسی شود.

اگر قطعه برای تعمیر برد خریداری می شود، بیشترین تطابق با قطعه اصلی اهمیت دارد.

اگر در حال طراحی یک مدار جدید هستید، می توانید بر اساس نیاز دستگاه، نمایشگر مناسب را از ابتدا انتخاب کنید و PCB را بر اساس آن طراحی کنید.

راهنمای انتخاب سون سگمنت مناسب برای مدار

انتخاب سون سگمنت مناسب زمانی ساده تر می شود که کاربرد نهایی دستگاه از ابتدا مشخص باشد.

برای یک نمایشگر کوچک رومیزی ممکن است سون سگمنت تک رقمی یا چند رقمی با اندازه متوسط کافی باشد. برای پنل صنعتی ممکن است مدل بزرگ تر با خوانایی بیشتر مناسب باشد.

رنگ نیز باید بر اساس ظاهر دستگاه و شرایط استفاده انتخاب شود.

در نهایت نوع آند مشترک یا کاتد مشترک باید با مدار کنترل هماهنگ باشد.

سه مشخصه رنگ، سایز و نوع اتصال بخش بزرگی از فرآیند انتخاب را تشکیل می دهند، اما ابعاد پایه ها و مشخصات الکتریکی را نیز نباید نادیده گرفت.

جمع بندی

سون سگمنت یکی از ساده ترین و در عین حال پرکاربردترین روش های نمایش اطلاعات عددی در تجهیزات الکترونیکی است.

برای انتخاب یک مدل مناسب، تنها ظاهر نمایشگر کافی نیست. رنگ، اندازه، تعداد رقم، نوع اتصال آند مشترک یا کاتد مشترک، ابعاد بدنه، فاصله پایه ها و مشخصات الکتریکی همگی باید بررسی شوند.

در تعمیر برد، بهتر است قطعه جدید بیشترین شباهت را به نمایشگر اصلی داشته باشد. در طراحی محصولات جدید نیز باید نمایشگر قبل از نهایی شدن PCB انتخاب شود.

مدل قرمز، سبز یا آبی را می توان بر اساس طراحی دستگاه و شرایط مشاهده انتخاب کرد. سایز نیز باید با فاصله مشاهده و فضای موجود روی برد متناسب باشد.

نوع اتصال اهمیت ویژه ای دارد، زیرا سون سگمنت آند مشترک و کاتد مشترک از نظر روش کنترل با یکدیگر تفاوت دارند.

با بررسی این مشخصات قبل از خرید، می توانید سون سگمنتی انتخاب کنید که هم از نظر الکتریکی و هم از نظر مکانیکی با مدار شما سازگار باشد.