Layar 7 segmen adalah komponen elektronik sederhana yang terbuat dari tujuh bilah LED yang menunjukkan angka, beberapa huruf, dan bahkan nilai heksadesimal. Ini digunakan dalam jam, kalkulator, meteran, dan peralatan karena berdaya rendah, andal, dan mudah digunakan. Artikel ini menjelaskan pinout, spesifikasi, metode mengemudi, dan tips desain secara rinci.
Ikhtisar Tampilan 7 Segmen
Layar 7 segmen adalah salah satu perangkat tampilan elektronik yang paling sederhana namun paling banyak digunakan untuk menampilkan data numerik dan karakter terbatas. Ini terdiri dari tujuh bilah LED yang disusun dalam gaya angka delapan, yang dapat dinyalakan dalam berbagai kombinasi untuk membentuk digit dari 0 hingga 9, serta beberapa karakter alfabet. Banyak versi juga menyertakan segmen titik desimal (dp) tambahan untuk menampilkan angka floating-point, sehingga cocok untuk kalkulator, jam, meter, dan elektronik. Kesederhanaannya, konsumsi daya yang rendah, dan interaksi yang mudah dengan mikrokontroler membuatnya tetap relevan bahkan dengan munculnya LCD dan OLED. Berkat desainnya yang kokoh, mereka juga ditemukan di peralatan industri, instrumen uji, dan sistem tertanam di mana keandalan diperlukan.
Konfigurasi Pinout Tampilan Segmen 7 Segmen
| Nomor Pin. | Nama Pin | Peran Pin |
|---|---|---|
| 1 | Pin E | Mengelola segmen LED di ujung kiri bawah. |
| 2 | Pin D | Bertanggung jawab atas segmen LED di bagian terendah. |
| 3 | Pin Umum | Terhubung ke VCC atau ground, tergantung pada jenis tampilan. |
| 4 | Pin C | Mengontrol segmen LED di posisi kanan bawah. |
| 5 | Pin DP | Mengontrol segmen LED titik desimal. |
| 6 | Pin B | Mengelola segmen LED di kanan atas. |
| 7 | Pin A | Memandu pengoperasian segmen LED paling atas. |
| 8 | Pin Umum | Mirip dengan Pin 3; terhubung ke VCC atau ground. |
| 9 | Pin F | Menjalankan segmen LED di ujung kiri atas. |
| 10 | Pin G | Mengontrol peralihan segmen LED tengah. |
Setiap digit dibentuk oleh tujuh segmen LED, berlabel A hingga G, dan titik desimal opsional (DP). Dengan menyalakan kombinasi yang berbeda dari segmen ini, angka dan beberapa huruf dapat ditampilkan. Pin di bagian bawah terhubung ke setiap segmen, titik desimal, dan terminal umum (COM), yang dapat diikat ke ground atau tegangan suplai, tergantung pada apakah tampilannya adalah katoda umum atau anoda umum.
Penggunaan Tampilan 7 Segmen yang Berbeda
Jam Digital
Tampilan 7 segmen digunakan dalam jam digital untuk menampilkan jam, menit, dan detik dalam format numerik yang mudah dibaca. Visibilitasnya yang jelas membuatnya cocok untuk perangkat penunjuk waktu konsumen dan industri.
Kalkulator
Kalkulator saku dan desktop mengandalkan tampilan 7 segmen untuk menyajikan hasil numerik. Kebutuhan dayanya yang rendah memastikan masa pakai baterai yang lama, bahkan dalam perangkat yang ringkas.
Alat Ukur
Multimeter, voltmeter, ammeter, dan penghitung frekuensi sering menggunakan tampilan 7 segmen untuk memberikan pembacaan numerik yang akurat, memastikan kejelasan bagi para insinyur dan teknisi.
Peralatan Rumah Tangga
Perangkat seperti oven microwave, mesin cuci, dan AC menggunakan layar 7 segmen untuk menunjukkan waktu, suhu, dan pengaturan program.
Pompa bahan bakar
Dispenser bahan bakar menggunakan tampilan 7 segmen untuk menunjukkan jumlah dan biaya bahan bakar, memberikan data yang jelas dan real-time kepada pelanggan.
Papan skor
Papan skor olahraga menggunakan tampilan 7 segmen besar untuk menampilkan skor, pengatur waktu, dan hitungan mundur yang terlihat dari kejauhan.
Katoda Umum vs. Anoda Umum dalam Tampilan 7 Segmen
Katoda Umum (CC)
Semua terminal katoda (negatif) LED diikat bersama dan dihubungkan ke ground (GND). Segmen menyala ketika tegangan TINGGI diterapkan ke pin yang sesuai.
Jenis ini mudah digunakan dengan mikrokontroler atau IC driver yang memasok arus secara langsung.
Anoda Umum (CA)
Semua terminal anoda (positif) diikat bersama dan terhubung ke VCC. Segmen menyala saat pinnya ditarik RENDAH (ke tanah). Bekerja paling baik dengan driver yang tenggelam arus.
Mengidentifikasi Jenis
Gunakan multimeter dalam mode dioda. Untuk anoda umum, sambungkan probe merah ke pin umum dan probe hitam ke pin segmen, jika segmen menyala, itu adalah CA. Balikkan probe untuk menguji katoda umum.
Spesifikasi Listrik Tampilan 7 Segmen
| Parameter | Rentang |
|---|---|
| Tegangan Maju (Vf) | 1.8–2.4 V (Merah/Kuning: \~1.8–2.0 V, Hijau/Biru: \~2.0–2.4 V) |
| Arus Maju (Jika) | 10–30 mA (20 mA per segmen adalah standar) |
| Arus Puncak | Hingga 100 mA (hanya operasi berdenyut/multipleks) |
| Intensitas Bercahaya | 1–10 mcd (nilai lebih tinggi = lebih terang) |
| Panjang gelombang (Warna) | Merah: 620–630 nm, Hijau: 565 nm |
| Sudut pandang | 50–120° |
Perhitungan Resistor untuk Tampilan 7 Segmen
Layar 7 segmen memerlukan resistor pembatas arus untuk setiap segmen LED untuk mencegah aliran arus yang berlebihan dan kecerahan yang tidak merata. Nilai resistor ditentukan menggunakan Hukum Ohm, dinyatakan sebagai R = (Vcc – Vf) / Jika, di mana Vcc adalah tegangan suplai, Vf adalah tegangan maju LED, dan Jika adalah arus maju yang diinginkan. Misalnya, dengan suplai 5 V, tegangan maju 2.0 V per segmen, dan arus target 10 mA, perhitungannya menjadi (5 – 2) ÷ 0.01 = 300 Ω. Karena resistor datang dalam nilai standar, yang terbaik adalah memilih opsi berikutnya yang lebih tinggi, seperti 330 Ω, untuk memastikan keamanan. Setiap segmen harus memiliki resistornya sendiri, karena berbagi satu di pin umum menyebabkan tingkat kecerahan yang tidak merata. Untuk tampilan multipleks, operasi berdenyut juga harus dipertimbangkan saat menyesuaikan nilai resistor.
Menggerakkan Tampilan 7 Segmen dengan IC Dekoder
Mengontrol tampilan 7 segmen langsung dari mikrokontroler dapat dengan cepat mengkonsumsi pin I/O karena satu digit membutuhkan hingga delapan pin (tujuh segmen ditambah titik desimal). Untuk menghemat GPIO dan menyederhanakan pengkabelan, IC dekoder digunakan. Chip ini mengubah input desimal berkode biner (BCD) 4-bit menjadi tujuh output yang diperlukan yang menggerakkan segmen tampilan, mengurangi persyaratan menjadi hanya empat baris data.
74HC4511 dirancang untuk tampilan katoda umum (CC) dan menyediakan output aktif-TINGGI. Ini mencakup fitur-fitur berguna seperti pengaktifan kait, uji lampu, dan kontrol blanking, yang memungkinkan kontrol dan pengujian tampilan yang stabil. Di sisi lain, SN7447/LS47 bekerja dengan tampilan anoda (CA) umum dan mengeluarkan sinyal aktif-RENDAH. Ini juga mendukung uji lampu dan fungsi ripple-blanking, sehingga cocok untuk menggerakkan beberapa digit dalam tampilan bertingkat.
Metode Mengemudi untuk Tampilan 7 Segmen
Penggerak Langsung
Dalam pendekatan ini, setiap segmen LED terhubung langsung dari pin MCU melalui resistor. Meskipun sederhana, ini membutuhkan hingga 8 pin per digit. Ini praktis untuk tampilan satu digit tetapi tidak efisien untuk pengaturan multi-digit.
IC dekoder
Dekoder mengurangi penggunaan pin dengan mengubah input biner 4-bit menjadi tujuh output yang diperlukan untuk tampilan. Pendekatan ini sangat baik untuk satu digit atau tampilan kecil, memotong pin MCU yang diperlukan menjadi hanya empat. Ini menjadi kurang efisien saat menggerakkan array multi-digit yang lebih besar.
Register Shift
Register shift mengambil data serial dari MCU dan mengubahnya menjadi output paralel. Mereka mudah di-cascad, menjadikannya sempurna untuk modul 7 segmen multi-digit sambil menggunakan sangat sedikit pin MCU. Metode ini paling terukur dan digunakan dalam jam digital, penghitung, dan tampilan multipleks.
Multiplexing Multi-Digit 7-Segmen Tampilan
Saat menggunakan tampilan 7 segmen multi-digit, multiplexing adalah metode umum untuk mengontrolnya tanpa menggunakan terlalu banyak pin. Dalam pendekatan ini, hanya satu digit yang diaktifkan pada satu waktu, tetapi peralihan terjadi begitu cepat sehingga terlihat seperti semua digit menyala bersamaan. Ini membuat tampilan lebih mudah dikelola sambil tetap menampilkan angka yang benar.
Agar tampilan terlihat stabil, setiap digit perlu disegarkan dengan kecepatan yang cukup tinggi, sekitar 200 kali per detik, sehingga mata tidak melihat kedipan apa pun. Jumlah waktu setiap digit aktif disebut siklus kerja, yang tergantung pada berapa banyak digit yang dikontrol. Siklus kerja yang lebih kecil berarti digit tidak seterang itu, sehingga arus mungkin perlu disesuaikan dalam batas aman untuk menjaga visibilitas.
Salah satu masalah yang dapat terjadi dalam multiplexing adalah ghosting, di mana segmen yang tidak diinginkan tampak redup menyala. Hal ini dapat dihindari dengan mematikan semua digit sebelum memperbarui sinyal segmen dan dengan menggunakan driver yang dapat mengubah status dengan cepat untuk pengoperasian yang lebih bersih.
Menggerakkan Tampilan 7-Segmen dengan Driver Transistor dan MOSFET
Susunan Transistor Darlington
IC ini digunakan untuk arus tenggelam dalam tampilan katoda umum (CC). Setiap saluran dapat menggerakkan segmen atau digit, sehingga cocok untuk tampilan berukuran sedang hingga besar.
Transistor PNP dan MOSFET P-Channel
Untuk tampilan anoda umum (CA), arus sumber diperlukan. Transistor PNP atau P-MOSFET memberikan arus yang diperlukan ke anoda sekaligus memungkinkan MCU untuk mengontrol perpindahan secara efisien.
IC Driver LED Khusus
IC khusus seperti MAX7219 mengintegrasikan multiplexing, pengaturan arus, dan kontrol kecerahan ke dalam satu chip. Driver ini sangat mengurangi kerumitan kabel dan membebaskan sumber daya MCU.
Karakter yang Dapat Anda Tampilkan pada Tampilan 7 Segmen
Digit (0–9)
Tujuan utama tampilan 7 segmen adalah untuk menampilkan angka desimal. Semua digit dari 0 hingga 9 dapat ditampilkan dengan jelas dan akurat, itulah sebabnya mereka digunakan dalam kalkulator, jam, dan meter.
Karakter heksadesimal (A–F)
Tampilan 7 segmen juga dapat mewakili nilai heksadesimal. Karakter yang didukung termasuk A, b, C, d, E, dan F. Ini membuatnya berguna dalam elektronik digital dan sistem tertanam di mana representasi heksadesimal diperlukan.
Huruf Alfabet Terbatas
Beberapa huruf, seperti P, U, L, dan H, dapat diperkirakan menggunakan tujuh segmen. Keterbacaan mungkin tidak selalu yang terbaik karena banyak huruf membutuhkan lebih banyak segmen daripada yang disediakan layar.
Tidak cocok untuk teks lengkap
Karena strukturnya yang terbatas, tampilan 7 segmen tidak praktis untuk menampilkan kata-kata atau huruf yang kompleks. Untuk aplikasi yang berat teks, desainer sering menggunakan tampilan dot-matrix atau modul LCD/LED alfanumerik.
Tips PCB dan Pengkabelan untuk Tampilan 7 Segmen
• Tempatkan resistor pembatas arus di dekat pin LED untuk menjaga kecerahan yang stabil dan mengurangi penurunan tegangan di jejak.
• Gunakan jejak PCB lebar untuk garis anoda atau katoda umum karena membawa arus yang lebih tinggi untuk beberapa segmen sekaligus.
• Tambahkan bidang ground yang kokoh untuk menyediakan jalur balik yang stabil, meminimalkan kebisingan, dan meningkatkan kinerja sirkuit secara keseluruhan.
• Jaga agar garis yang diaktifkan digit tetap pendek dan dirutekan dengan baik untuk menghindari masalah kebisingan dan memastikan transisi cepat untuk multiplexing yang mulus.
Kesimpulan
Layar 7 segmen praktis, tahan lama, dan banyak digunakan untuk menampilkan angka di perangkat seperti jam, kalkulator, meteran, dan pompa bahan bakar. Mereka dapat bekerja sebagai katoda umum atau anoda umum dan digerakkan oleh mikrokontroler, IC dekoder, atau register shift. Meskipun tidak cocok untuk teks lengkap, efisiensi dan keandalannya membuatnya tetap diperlukan dalam banyak aplikasi.
Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]
Bahan apa yang digunakan dalam tampilan 7 segmen?
Mereka terbuat dari LED semikonduktor (GaAsP untuk merah/oranye, GaP untuk hijau) yang ditempatkan dalam resin epoksi untuk perlindungan dan pembentukan cahaya.
Bisakah layar 7 segmen digunakan di luar ruangan?
Ya, tetapi hanya versi kecerahan tinggi atau segmen besar yang cocok. Layar standar terlalu redup untuk sinar matahari langsung.
Berapa lama layar 7 segmen bertahan?
Layar yang digerakkan dengan baik berlangsung 50.000 hingga 100.000 jam. Arus berlebih atau panas berlebih mengurangi masa pakainya.
Berapa kecepatan refresh terbaik untuk tampilan multipleks?
Sebagian besar bekerja paling baik antara 100 Hz dan 1 kHz. Frekuensi di bawah 100 Hz menyebabkan kedipan, sedangkan frekuensi di atas 1 kHz membuang sumber daya.
Apakah ada tampilan 7 segmen multi-warna?
Ya. Beberapa model menggunakan LED dua warna atau RGB, memungkinkan beberapa pilihan warna dalam satu layar.
Mana yang mengkonsumsi lebih banyak daya, layar 7 segmen atau LCD?
LED 7 segmen mengkonsumsi lebih banyak daya daripada LCD. LCD lebih disukai untuk perangkat berdaya rendah, sedangkan LED lebih terang dan lebih kokoh.