1. LED光柱

作為一種新穎的指示單元，LED光柱在國(guó)外儀表行業(yè)已得到了廣泛應(yīng)用。它和常用指針式儀表相比，既保留了模擬直觀的特點(diǎn)，又具有色彩豐富、抗震性強(qiáng)、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械式動(dòng)圈儀表更新?lián)Q代的優(yōu)選產(chǎn)品。LED光柱與數(shù)字儀表結(jié)合使用已成為當(dāng)前儀表顯示領(lǐng)域理想的顯示方式，因此，越來(lái)越受到人們的重視和歡迎。

1.1 光柱的一般結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

光柱也稱光棒，它是由一系列發(fā)光二極管管芯排成等距陣列，形成發(fā)光的可編程模擬條圖。它顯示直觀，抗震防磁、電壓低、功耗小、可靠性高，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部分，不存在讀數(shù)誤差。

LED光柱一般應(yīng)用如下：

●可與各類傳感器或變送器結(jié)合使用，能顯示溫度、壓力、液位、電壓、電流、頻率、轉(zhuǎn)速和流量等被測(cè)物理量；

●模擬與數(shù)字的有機(jī)結(jié)合使工業(yè)過(guò)程控制的數(shù)字量和模擬量顯示在同一面板上，既有趨勢(shì)顯示，又有精確的數(shù)字值，是當(dāng)前比較流行的顯示方式。

●顯示方式多樣，利用光柱的色度變化，可反映工業(yè)控制過(guò)程中的正常（綠色）、預(yù)警（黃色）、報(bào)警（紅色）等狀態(tài)。也可在一光柱上，用紅、綠兩種顏色直觀地對(duì)容器內(nèi)液體和氣體相應(yīng)的液、氣雙相顯示。還可在同一光柱上，利用兩頭設(shè)定上、下限和中間的暗帶為安全工作區(qū)域的區(qū)域指示報(bào)警顯示。此外，還有反映物理量“正負(fù)誤差”的偏差顯示和代替機(jī)械色帶儀的光柱色帶顯示，以及90°、120°、180°、270°特型光柱等。

目前，國(guó)內(nèi)杭州晶達(dá)自動(dòng)化儀表有限責(zé)任公司、杭州新興自動(dòng)化儀表廠、深圳市中自控儀表有限公司等單位，已有多種光柱顯示儀表器件生產(chǎn)。

1.2 常用光柱結(jié)構(gòu)及引腳排列

LED光柱一般由管芯多層鍍金印制板、透明光柵等組成。除采用優(yōu)質(zhì)管芯外，還采用高壓氣流沖擊、高低溫老化和高分子有機(jī)化合物密封固化等工藝，使光柱質(zhì)量有了可靠保證。

合格的光柱，通電后具有亮度均勻、性能一致、顯示清晰、無(wú)缺線暗線等特征。顏色有紅、綠、黃及紅間綠、綠間紅等。陽(yáng)極和陰極按矩陣方式連接。根據(jù)驅(qū)動(dòng)要求，其段極性又可分為共陰或共陽(yáng)兩種。采用專用芯片驅(qū)動(dòng)的配套光柱，為共陽(yáng)型。

光柱一般引腳較多，如101線有22腳，51線有17腳，分為101線A、101線B、101線C（均10×10）和51線A、51線B（均10×5）等型號(hào)。其引腳如表1所列。

1.3 LED光柱使用注意事項(xiàng)

光柱由于引腳較多，焊接后拆卸較為困難。因此使用前，應(yīng)經(jīng)過(guò)測(cè)試確認(rèn)滿意后再進(jìn)行焊接。由于目前尚無(wú)專業(yè)測(cè)試儀器，因此，用戶只能用肉眼從外觀上加以判斷。只要通電時(shí)顯示清晰、亮度均勻，無(wú)缺線暗線即為合格。用戶亦可購(gòu)置杭州三可實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的“光棒簡(jiǎn)易測(cè)試儀”（250元/臺(tái)）進(jìn)行測(cè)試，使用較為方便簡(jiǎn)捷。焊接時(shí)須嚴(yán)格控制焊接溫度和時(shí)間。溫度過(guò)高（>270℃）和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（>3秒）都會(huì)影響光柱引腳和印制板間的導(dǎo)電性能，導(dǎo)致顯示不良。

光柱光柵的表面應(yīng)保持清潔。有輕微污染時(shí)，用軟布沾水輕擦即可，但不能使用酒精等化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行清潔。

LED管芯驅(qū)動(dòng)電流不得大于20mA，否則會(huì)縮短管芯壽命。

2. 光柱專用驅(qū)動(dòng)芯片IC9504

LED光柱產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)方法較多，采用專用集成電路IC9504直接驅(qū)動(dòng)LED光柱器件具有響應(yīng)速度快、性能可靠、功耗小、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，適合于大批量生產(chǎn)，是一種比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的選擇。

IC9504是杭州三可實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的LED光柱專用驅(qū)動(dòng)集成電路，它采用16腳雙列直插塑抖封裝，共陽(yáng)驅(qū)動(dòng)。

2.1 IC9504的特點(diǎn)

IC9504專用LED光柱驅(qū)動(dòng)芯片具有如下特點(diǎn)：

●供電簡(jiǎn)單，單電源5V供電；

●采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，功耗低，1mA/線；

●采用把輸入模擬量邊轉(zhuǎn)換、邊顯示的輸出方式，外圍電路少。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)4－20mA或1－5V輸入信號(hào)，可以省去調(diào)零電位器，僅需滿量程調(diào)整；

●采用CMOS技術(shù)，對(duì)精度有影響的電阻網(wǎng)絡(luò)采用激光進(jìn)行修正，確保各段均勻一致。片內(nèi)沒(méi)有大電流驅(qū)動(dòng)部件，溫升不明顯。因此，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)、精度高；

●驅(qū)動(dòng)電流大，可驅(qū)動(dòng)多達(dá)8條101線光柱。驅(qū)動(dòng)范圍廣，可驅(qū)動(dòng)201線光柱，雙色光柱或者M(jìn)×N矩陣型光柱。

2.2 引腳說(shuō)明

圖1為IC9504專用芯片的引腳圖。主要引腳的功能如下：

[img=477,162]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/gwdzyqj/2000-1/9.files/000113b1.jpg[/img]

VREF：參考電源輸入端，用于調(diào)整輸入信號(hào)的滿量程顯示。

CLK：脈沖輸入端，利用時(shí)鐘脈沖占空比可調(diào)整光柱高度，即一周期光柱亮與不亮的比例。

P10：10段階梯波輸出端。

Q1～Q10：10段控制輸出端，一般后接三極管，用于驅(qū)動(dòng)光柱。

CTR：模式調(diào)整控制輸出端。單光柱或多光柱顯示時(shí)，接VDD（5V）。雙色、偏差、區(qū)域方式顯示時(shí)，接模擬開(kāi)關(guān)集成電路控制端。

VDD：電源端。

VSS：電源地。

2.3 IC9504使用注意事項(xiàng)

為IC9504供電的電源電壓不得高于7.5VDC，否則要燒毀芯片，推薦使用5VDC。

輸入0.5V～2.5VDC即為滿量程顯示。其他信號(hào)都必須轉(zhuǎn)化為這一范圍的信號(hào)?？蛇x用可調(diào)基TL431在2.5V左右進(jìn)行調(diào)節(jié)。

輸入模擬部分電阻的精度應(yīng)在1％以上。

亮度調(diào)整電阻應(yīng)根據(jù)LED光柱亮度情況選定，一般應(yīng)在0.5kΩ～1.5kΩ之間。

運(yùn)算放大器應(yīng)選擇輸出到地器件，如LM324雙運(yùn)放或LM358雙運(yùn)放。

印制電路板上的模擬地和數(shù)字地只允許在一點(diǎn)相連，而且必須靠近電源輸出端，如三端穩(wěn)壓器的輸出端。

3. IC9504的實(shí)際應(yīng)用電路

IC9504驅(qū)動(dòng)LED光柱非常簡(jiǎn)單，全部驅(qū)動(dòng)電路由4塊電路組成，而101線×2＋51×1的三光柱驅(qū)動(dòng)電路，除增加線顯示LM3914驅(qū)動(dòng)器外，不用增加其他電路。同樣，在驅(qū)動(dòng)多光柱時(shí)，也只需增加LM3914驅(qū)動(dòng)器即可。

圖2、圖3，分別為三光柱和單光柱顯示電原理圖。