1. LED光柱

作為一種新穎的指示單元，LED光柱在國外儀表行業(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，又具有色彩豐富、抗震性強、體積小、壽命長等優(yōu)點，是機械式動圈儀表更新?lián)Q代的優(yōu)選產(chǎn)品。LED光柱與數(shù)字儀表結(jié)合使用已成為當前儀表顯示領(lǐng)域理想的顯示方式，因此，越來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，無機械傳動部分，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)速和流量等被測物理量；

●模擬與數(shù)字的有機結(jié)合使工業(yè)過程控制的數(shù)字量和模擬量顯示在同一面板上，既有趨勢顯示，又有精確的數(shù)字值，是當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)控制過程中的正常（綠色）、預(yù)警（黃色）、報警（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)域指示報警顯示。此外，還有反映物理量“正負誤差”的偏差顯示和代替機械色帶儀的光柱色帶顯示，以及90°、120°、180°、270°特型光柱等。

目前，國內(nèi)杭州晶達自動化儀表有限責(zé)任公司、杭州新興自動化儀表廠、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、無缺線暗線等特征。顏色有紅、綠、黃及紅間綠、綠間紅等。陽極和陰極按矩陣方式連接。根據(jù)驅(qū)動要求，其段極性又可分為共陰或共陽兩種。采用專用芯片驅(qū)動的配套光柱，為共陽型。

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。其引腳如表1所列。

1.3 LED光柱使用注意事項

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)過測試確認滿意后再進行焊接。由于目前尚無專業(yè)測試儀器，因此，用戶只能用肉眼從外觀上加以判斷。只要通電時顯示清晰、亮度均勻，無缺線暗線即為合格。用戶亦可購置杭州三可實業(yè)公司生產(chǎn)的“光棒簡易測試儀”（250元/臺）進行測試，使用較為方便簡捷。焊接時須嚴格控制焊接溫度和時間。溫度過高（>270℃）和時間過長（>3秒）都會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，用軟布沾水輕擦即可，但不能使用酒精等化學(xué)物質(zhì)進行清潔。

LED管芯驅(qū)動電流不得大于20mA，否則會縮短管芯壽命。

2. 光柱專用驅(qū)動芯片IC9504

LED光柱產(chǎn)品的驅(qū)動方法較多，采用專用集成電路IC9504直接驅(qū)動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，適合于大批量生產(chǎn)，是一種比較簡單經(jīng)濟的選擇。

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

2.1 IC9504的特點

IC9504專用LED光柱驅(qū)動芯片具有如下特點：

●供電簡單，單電源5V供電；

●采用動態(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。對標準4－20mA或1－5V輸入信號，可以省去調(diào)零電位器，僅需滿量程調(diào)整；

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

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

2.2 引腳說明

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)整輸入信號的滿量程顯示。

CLK：脈沖輸入端，利用時鐘脈沖占空比可調(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)動光柱。

CTR：模式調(diào)整控制輸出端。單光柱或多光柱顯示時，接VDD（5V）。雙色、偏差、區(qū)域方式顯示時，接模擬開關(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

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。其他信號都必須轉(zhuǎn)化為這一范圍的信號。可選用可調(diào)基TL431在2.5V左右進行調(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。

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

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

3. IC9504的實際應(yīng)用電路

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

圖2、圖3，分別為三光柱和單光柱顯示電原理圖。