Seven Segment Display (Tampilan 7 Segment)
LED atau Light Emitting Diode, adalah dioda pn-junction optik keadaan padat yang memancarkan energi cahaya dalam bentuk foton.
Emisi foton-foton ini terjadi ketika junction dioda forward bias dengan tegangan eksternal yang memungkinkan arus mengalir melintasi junctiona atau persimpangannya, dan dalam Elektronika kita menyebut proses ini electroluminescence (pendaran listrik).
Warna aktual dari cahaya tampak yang dipancarkan oleh LED, mulai dari biru ke merah ke oranye, ditentukan oleh panjang gelombang spektral cahaya yang dipancarkan yang dengan sendirinya tergantung pada campuran berbagai bahan (material) yang ditambahkan ke bahan semikonduktor yang digunakan untuk memproduksinya.
Dioda pemancar cahaya atau LED memiliki banyak keunggulan dibandingkan bola lampu dan lampu tradisional, dengan yang utama adalah ukurannya yang kecil, umur panjang, berbagai warna, murah dan mudah didapat, serta mudah berinteraksi dengan berbagai komponen elektronik dan rangkaian digital lainnya.
Tetapi keuntungan utama dari dioda pemancar cahaya atau LED adalah karena ukuran dia yang kecil, beberapa di antaranya dapat dihubungkan bersama dalam satu paket kecil dan kompak yang menghasilkan apa yang umumnya disebut Seven Segment Display.
Seven Segment Display, juga ditulis sebagai "Layar 7-segment", terdiri dari tujuh LED (oleh karena itu namanya) disusun secara persegi panjang seperti yang ditunjukkan. Masing-masing dari tujuh LED disebut segment karena ketika diterangi segment membentuk bagian dari angka numerik (baik Desimal dan Hex) yang akan ditampilkan.
LED ke-8 atau tambahan terkadang digunakan dalam paket yang sama sehingga memungkinkan indikasi titik desimal, (DP) ketika dua atau lebih Seven Segment Display dihubungkan bersama untuk menampilkan angka lebih dari sepuluh.
Masing-masing dari tujuh LED di layar diberi segment posisional dengan salah satu pin koneksinya dibawa keluar langsung dari paket plastik segi empat. Ini pin LED secara individual diberi label dari a hingga g mewakili masing-masing individu LED. Pin LED lainnya dihubungkan bersama dan dihubungkan ke kabel untuk membentuk pin yang sama.
Jadi dengan forward bias pin yang sesuai dari segment LED dalam urutan tertentu, beberapa segment akan menjadi terang dan yang lain akan menjadi gelap memungkinkan pola karakter nomor yang diinginkan dihasilkan pada tampilan. Ini kemudian memungkinkan kita untuk menampilkan masing-masing dari sepuluh digit desimal 0 hingga 9 pada Seven Segment Display yang sama.
Pin Display Common adalah umumnya digunakan untuk mengidentifikasi tipe Seven Segment Display. Karena setiap LED memiliki dua pin penghubung, satu disebut "Anoda" dan yang lainnya disebut "Katoda", maka ada dua jenis Seven Segment Display LED yang disebut: Common Cathode (CC) dan Common Anode (CA).
Perbedaan antara dua layar, seperti namanya, adalah bahwa common katoda memiliki semua katoda dari 7-segment yang terhubung langsung bersama-sama dan common anoda memiliki semua anoda dari 7-segment yang terhubung bersama-sama dan diterangi sebagai berikut.
1. Common Cathode (CC) - Pada tampilan katoda umum, semua koneksi katoda dari segment LED digabungkan menjadi satu dengan logika “0” atau ground. segment individu diterangi oleh penerapan sinyal "TINGGI", atau logika "1" melalui resistor pembatas arus untuk memajukan bias masing-masing terminal Anoda (a-g).
2. Common Anode (CA) - Dalam tampilan anoda umum, semua koneksi anoda dari segment LED digabungkan menjadi satu dengan logika “1”. Segment individu diterangi dengan menerapkan sinyal ground, logika "0" atau "RENDAH" melalui resistor pembatas arus yang sesuai ke Katoda segment tertentu (a-g).
Secara umum, display common anoda lebih populer karena banyak rangkaian logika dapat tenggelam (sink) lebih banyak arus daripada yang mereka dapat sumber (source). Perhatikan juga bahwa display common katoda bukan pengganti langsung dalam rangkaian untuk display common anoda dan sebaliknya, karena sama dengan menghubungkan LED secara terbalik, dan karenanya emisi cahaya tidak akan terjadi.
Tergantung pada angka desimal yang akan ditampilkan, set LED tertentu forward bias. Misalnya, untuk menampilkan digit angka 0, kita perlu menyalakan enam segment LED yang terkait dengan a, b, c, d, e dan f. Dengan demikian berbagai digit dari 0 hingga 9 dapat ditampilkan menggunakan Seven Segment Display seperti yang ditunjukkan.
Kemudian untuk Seven Segment Display, kita dapat menghasilkan tabel kebenaran yang memberikan segment individual yang perlu diterangi untuk menghasilkan angka desimal yang diperlukan dari 0 hingga 9 seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Ini berarti bahwa intensitas cahaya LED meningkat secara linear dengan peningkatan arus. Jadi arus maju ini harus dikontrol dan dibatasi pada nilai yang aman oleh resistor eksternal untuk mencegah kerusakan pada segment LED.
Penurunan tegangan maju melintasi segment LED merah sangat rendah sekitar 2 hingga 2.2 volt, (LED biru dan putih dapat setinggi 3.6 volt) sehingga untuk menerangi dengan benar, segment LED harus dihubungkan ke sumber tegangan di kelebihan dari nilai tegangan maju ini dengan resistansi seri yang digunakan untuk membatasi arus maju ke nilai yang diinginkan.
Biasanya untuk Seven Segment Display berwarna merah standar, setiap segment LED dapat menggambar sekitar 15 mA untuk diterangi dengan benar, sehingga pada rangkaian logika digital 5 volt, nilai resistor pembatas arus adalah sekitar 200Ω (5v - 2v)/15mA, atau 220Ω ke nilai pilihan terdekat yang lebih tinggi.
Jadi untuk memahami bagaimana segment-segment tampilan dihubungkan ke resistor pembatas arus 220Ω pertimbangkan rangkaian di bawah ini.
Dalam contoh ini, display segment common anoda diterangi menggunakan sakelar. Jika sakelar a ditutup, arus akan mengalir melalui segment "a" dari LED ke resistor pembatas arus yang terhubung ke pin a dan ke 0 volt, membuat rangkaian. Maka hanya segment a yang akan menyala. Jadi kondisi RENDAH (switch to ground) diperlukan untuk mengaktifkan segment LED pada display common anoda ini.
Emisi foton-foton ini terjadi ketika junction dioda forward bias dengan tegangan eksternal yang memungkinkan arus mengalir melintasi junctiona atau persimpangannya, dan dalam Elektronika kita menyebut proses ini electroluminescence (pendaran listrik).
Warna aktual dari cahaya tampak yang dipancarkan oleh LED, mulai dari biru ke merah ke oranye, ditentukan oleh panjang gelombang spektral cahaya yang dipancarkan yang dengan sendirinya tergantung pada campuran berbagai bahan (material) yang ditambahkan ke bahan semikonduktor yang digunakan untuk memproduksinya.
Dioda pemancar cahaya atau LED memiliki banyak keunggulan dibandingkan bola lampu dan lampu tradisional, dengan yang utama adalah ukurannya yang kecil, umur panjang, berbagai warna, murah dan mudah didapat, serta mudah berinteraksi dengan berbagai komponen elektronik dan rangkaian digital lainnya.
Tetapi keuntungan utama dari dioda pemancar cahaya atau LED adalah karena ukuran dia yang kecil, beberapa di antaranya dapat dihubungkan bersama dalam satu paket kecil dan kompak yang menghasilkan apa yang umumnya disebut Seven Segment Display.
Seven Segment Display, juga ditulis sebagai "Layar 7-segment", terdiri dari tujuh LED (oleh karena itu namanya) disusun secara persegi panjang seperti yang ditunjukkan. Masing-masing dari tujuh LED disebut segment karena ketika diterangi segment membentuk bagian dari angka numerik (baik Desimal dan Hex) yang akan ditampilkan.
LED ke-8 atau tambahan terkadang digunakan dalam paket yang sama sehingga memungkinkan indikasi titik desimal, (DP) ketika dua atau lebih Seven Segment Display dihubungkan bersama untuk menampilkan angka lebih dari sepuluh.
Masing-masing dari tujuh LED di layar diberi segment posisional dengan salah satu pin koneksinya dibawa keluar langsung dari paket plastik segi empat. Ini pin LED secara individual diberi label dari a hingga g mewakili masing-masing individu LED. Pin LED lainnya dihubungkan bersama dan dihubungkan ke kabel untuk membentuk pin yang sama.
Jadi dengan forward bias pin yang sesuai dari segment LED dalam urutan tertentu, beberapa segment akan menjadi terang dan yang lain akan menjadi gelap memungkinkan pola karakter nomor yang diinginkan dihasilkan pada tampilan. Ini kemudian memungkinkan kita untuk menampilkan masing-masing dari sepuluh digit desimal 0 hingga 9 pada Seven Segment Display yang sama.
Pin Display Common adalah umumnya digunakan untuk mengidentifikasi tipe Seven Segment Display. Karena setiap LED memiliki dua pin penghubung, satu disebut "Anoda" dan yang lainnya disebut "Katoda", maka ada dua jenis Seven Segment Display LED yang disebut: Common Cathode (CC) dan Common Anode (CA).
Perbedaan antara dua layar, seperti namanya, adalah bahwa common katoda memiliki semua katoda dari 7-segment yang terhubung langsung bersama-sama dan common anoda memiliki semua anoda dari 7-segment yang terhubung bersama-sama dan diterangi sebagai berikut.
1. Common Cathode (CC) - Pada tampilan katoda umum, semua koneksi katoda dari segment LED digabungkan menjadi satu dengan logika “0” atau ground. segment individu diterangi oleh penerapan sinyal "TINGGI", atau logika "1" melalui resistor pembatas arus untuk memajukan bias masing-masing terminal Anoda (a-g).
Seven Segment Display Common Katoda
2. Common Anode (CA) - Dalam tampilan anoda umum, semua koneksi anoda dari segment LED digabungkan menjadi satu dengan logika “1”. Segment individu diterangi dengan menerapkan sinyal ground, logika "0" atau "RENDAH" melalui resistor pembatas arus yang sesuai ke Katoda segment tertentu (a-g).
Seven Segment Display Common Anoda
Secara umum, display common anoda lebih populer karena banyak rangkaian logika dapat tenggelam (sink) lebih banyak arus daripada yang mereka dapat sumber (source). Perhatikan juga bahwa display common katoda bukan pengganti langsung dalam rangkaian untuk display common anoda dan sebaliknya, karena sama dengan menghubungkan LED secara terbalik, dan karenanya emisi cahaya tidak akan terjadi.
Tergantung pada angka desimal yang akan ditampilkan, set LED tertentu forward bias. Misalnya, untuk menampilkan digit angka 0, kita perlu menyalakan enam segment LED yang terkait dengan a, b, c, d, e dan f. Dengan demikian berbagai digit dari 0 hingga 9 dapat ditampilkan menggunakan Seven Segment Display seperti yang ditunjukkan.
Seven Segment Display Untuk Semua Angka/Nomor.
Kemudian untuk Seven Segment Display, kita dapat menghasilkan tabel kebenaran yang memberikan segment individual yang perlu diterangi untuk menghasilkan angka desimal yang diperlukan dari 0 hingga 9 seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Tabel Kebenaran Seven Segment Display
Digit
Desimal
|
Segmen Idividu diterangi
|
||||||
a
|
b
|
c
|
d
|
e
|
f
|
g
|
|
0
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
|
1
|
×
|
×
|
|||||
2
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
||
3
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
||
4
|
×
|
×
|
×
|
×
|
|||
5
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
||
6
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
|
7
|
×
|
×
|
×
|
||||
8
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
9
|
×
|
×
|
×
|
×
|
×
|
||
Penggerak Seven Segment Display
Meskipun Seven Segment Display dapat dianggap sebagai tampilan tunggal, masih ada tujuh LED individu dalam satu paket dan karenanya LED ini perlu dilindungi dari kelebihan arus. LED menghasilkan cahaya hanya ketika foeward bias dengan jumlah cahaya yang dipancarkan sebanding dengan arus maju.Ini berarti bahwa intensitas cahaya LED meningkat secara linear dengan peningkatan arus. Jadi arus maju ini harus dikontrol dan dibatasi pada nilai yang aman oleh resistor eksternal untuk mencegah kerusakan pada segment LED.
Penurunan tegangan maju melintasi segment LED merah sangat rendah sekitar 2 hingga 2.2 volt, (LED biru dan putih dapat setinggi 3.6 volt) sehingga untuk menerangi dengan benar, segment LED harus dihubungkan ke sumber tegangan di kelebihan dari nilai tegangan maju ini dengan resistansi seri yang digunakan untuk membatasi arus maju ke nilai yang diinginkan.
Biasanya untuk Seven Segment Display berwarna merah standar, setiap segment LED dapat menggambar sekitar 15 mA untuk diterangi dengan benar, sehingga pada rangkaian logika digital 5 volt, nilai resistor pembatas arus adalah sekitar 200Ω (5v - 2v)/15mA, atau 220Ω ke nilai pilihan terdekat yang lebih tinggi.
Jadi untuk memahami bagaimana segment-segment tampilan dihubungkan ke resistor pembatas arus 220Ω pertimbangkan rangkaian di bawah ini.
Rangkaian Penggerak Seven Segment Display
Dalam contoh ini, display segment common anoda diterangi menggunakan sakelar. Jika sakelar a ditutup, arus akan mengalir melalui segment "a" dari LED ke resistor pembatas arus yang terhubung ke pin a dan ke 0 volt, membuat rangkaian. Maka hanya segment a yang akan menyala. Jadi kondisi RENDAH (switch to ground) diperlukan untuk mengaktifkan segment LED pada display common anoda ini.
Tapi misalkan kita ingin angka desimal "4" menyala pada layar. Kemudian sakelar b, c, f dan g akan ditutup untuk menyalakan segment LED yang sesuai. Demikian juga untuk angka desimal "7", sakelar a, b, c akan ditutup. Tetapi menerangi Seven Segment Display menggunakan sakelar individual tidak terlalu praktis.
Seven Segment Display biasanya digerakkan oleh tipe khusus IC (rangkaian terpadu) yang umumnya dikenal sebagai decoder/driver 7-segment, seperti CMOS 4511. Driver Seven Segment ini yang dikenal sebagai Binary Coded Decimal atau BCD ke 7-segment display decoder dan driver, mampu menerangi display common anoda atau common katoda. Tetapi ada banyak driver display tunggal dan ganda lainnya yang tersedia seperti TTL 7447 yang sangat populer.
Decoder/driver segment BCD-ke-7 segment ini mengambil input BCD empat-bit berlabel A, B, C dan D untuk digit bobot biner masing-masing 1, 2, 4 dan 8, memiliki tujuh output yang akan melewati arus segment yang sesuai untuk menampilkan angka desimal dari display LED numerik.
Keluaran digital dari CD4511 berbeda dari keluaran CMOS umumnya karena mereka bisa menyediakan sampai 25mA masing-masing arus untuk menjalankan segment LED secara langsung memungkinkan display LED berwarna yang berbeda untuk dipakai dan digerakkan.
Penggerak Seven Segment Display Menggunakan 4511
Dalam rangkaian sederhana ini, setiap segment LED dari display common katoda memiliki terminal anoda sendiri yang terhubung langsung ke driver 4511 dengan katodanya terhubung ke ground. Arus dari setiap output melewati resistor 1kΩ yang membatasi jumlah yang aman.
Input biner ke 4511 adalah melalui empat sakelar. Kemudian kita dapat melihat bahwa dengan menggunakan driver display BCD ke 7-segment seperti CMOS 4511, kita dapat mengontrol tampilan LED hanya menggunakan empat sakelar (bukan 8 sebelumnya) atau sinyal biner 4-bit yang memungkinkan hingga 16 kombinasi berbeda.
Sebagian besar peralatan digital menggunakan Seven Segment Display untuk mengubah sinyal digital menjadi bentuk yang dapat ditampilkan dan dipahami oleh pengguna. Informasi ini sering berupa data numerik dalam bentuk angka, karakter, dan simbol. Seven Segment Display common anoda dan common katoda menghasilkan angka yang diperlukan dengan menerangi segment individu dalam berbagai kombinasi.
Seven Segment Display berbasis LED sangat populer di kalangan penggemar Elektronik karena mudah digunakan dan mudah dimengerti. Dalam sebagian besar aplikasi praktis, Seven Segment Display digerakkan oleh decoder/driver IC yang sesuai seperti CMOS 4511 atau TTL 7447 dari input BCD 4-bit.
Saat ini, Seven Segment Display berbasis LED telah sebagian besar digantikan oleh liquid crystal display (LCD) yang mengkonsumsi lebih sedikit arus.