En las películas, cuando aparece la bomba, siempre aparece un reloj para marcar la cuenta atrás. Es algo que nunca entendí, ¿el malo es capaz de hacer un complejo artefacto explosivo pero necesita ver correr los segundos? Además, ¿por qué muchas veces son tan bonitas si, total, la idea es que acabe hecha pedazos? Cierto es que estos contadores dan un toque dramático a la situación. Estos relojes, similares a los de los despertadores, están hechos con un dispositivo llamado siete segmentes. En este artículo hablaremos de los dispositivos más usados para esta clase de relojes.

Estos visualizadores o displays nos los podemos encontrar en multitud de sitios como despertadores, el contador de los turnos del supermercado, el canal de la tele, cuentas atrás gigantes por algún acontecimiento y, como no, en las bombas de la pelis…

¿Qué es un siete segmentos?

Un visualizador de siete segmentos consiste en 7 LEDs de forma rectangular, colocados en forma de 8.

Foto 1: visualizador 7 segmentos con punto

Con ellos se puede representar cualquier número del 0 al 9. También existen formas de visualizar letras, pero no suele ser lo habitual. Al tratarse de LEDs, la forma de encenderlos es la misma que la de un LED normal. Podéis ver cómo en el artículo de Placa de salidas digitales. Al tratarse de LEDs, existen siete segmentos ánodo y cátodo común, es decir, las dos polaridades posibles de los LEDs.

Diagrama 1: conexión en cátodo común y en ánodo común

Ojo, los siete segmentos de tamaño gigante suelen tener tensiones de activación raras e incluso algunos ya tiene el driver integrado para no quemar los LEDs, así que no se polarizan con $1.6V$, sino con $12V$ o más.

Otro detalle curioso sobre los siete segmentos es que normalmente están mal nombrados la gran mayoría de ellos son en realidad 8 segmentos ya que además de los 7 palitos tienen un punto.

¿Cómo usar los siete segmentos?

Una manera sería montarlos en una placa igual que la descrita en el articulo de Placa de salidas digitales. Esto nos permitiría controlar los 8 LEDs sin problema ninguno pero necesitaríamos usar un puerto entero de 8 bits del microcontrolador, lo cual es un poco desperdicio de bits. Sin mencionar que habría que controlar el estado constantemente. Es decir: un poco lio.

Diagrama 2: conexión con resistencias

Otra manera es usando chip decodificadores. Como es lógico, al existir siete segmentos ánodo común y cátodo común, existen decodificares para ambas formas de conexión. Estos drivers son muy de la vieja escuela. Tanto, que son de la familia 74xx. Se trata de los integrados 7447 y 7446.

Diagrama 3: visualizador conectado a driver 7447

Estos chips son drivers para LEDs. Tradicionalmente se monta una resistencia en serie con el segmento a excitar, como si de una salida de $5V$ se tratase, pero en la mayor parte de los casos no es necesaria, ya que estos chips no dan $5V$ o $V_{CC}$ a la salida, sino la tensión adecuada para excitar los LEDs de cada segmento. Con este chip sólo necesitaremos 4 bits para controlar unos siete segmentos enteros ya que son descodificadores de binario a la combinación para encender el número oportuno.

Encontraréis multitud de circuitos que los monta incluso para controlar 4 siete segmentos con uno solo de estos y 4 transistores para conmutar la patilla común.

Diagrama 4: cuatro visualizadores con transistores de activación

Este montaje ayuda un poco pero sigue siendo un poco desperdicio usar un puerto entero de 8 bits para controlar solo 4 números. Además de tener que controlar el refresco de los mismos, sigue siendo mucho lío para pocos números.

Nuestra solución

Nuestra solución va un poco más allá. Usamos un MAX7219 o AS1106. Esto nos permite conectar 8 siete segmentos, con su punto. Al igual que antes no es necesario la colocación de resistencias, lo cual simplifica en gran medida la placa. Este chip. además de excitar los segmentos, permite regular con un potenciómetro el brillo de los mismos.

Este chip funciona como un registro de desplazamiento lo cual complica un poco su control. A cambio nos permite conectar varias de estas placas en cascada, sacrificando únicamente un par de líneas de un puerto.

Esta placa está diseñada de forma que se puedan unir lateralmente y no quede espacio entre los siete segmentos (quedando con la apariencia de un array de siete segmentos continuo).

La placa superior de este proyecto (la que contiene los visualizadores) es una de las placas más difíciles de insolar de nuestros proyectos, debido a que se realiza un zig-zag con todas las pistas para pasar entre pines. Es decir, como el chip de control controla siete segmentos y 8 puntos comunes de estos segmentos, nos vimos obligados a unir todos los segmentos entre sí, lo que causa que tengamos que pasar numerosas veces entre pines para poder unirlos todos.

Foto 2: Placas terminadas y montadas

Foto 3: Placa inferior terminada

Normalmente sólo disponemos de nuestras placas para explicaros su funcionamiento. Lo cual, por escasez de medios y de tiempo, no nos permite poner ejemplos muy vistosos. Sin embargo, en este caso dimos con un colega químico (electrónico de hobbie) de Urnieta, pueblo cercano a San Sebastian. Aunque no nos conocemos en persona ya que estamos un poco lejos, nos pasó un video de una placa que montó a partir de los fotolitos de nuestra web.

Video: demostración del visualizador

Su intención era hacer un gran proyecto personal, una cabina de simulación de aviones que, como vimos en las fotos, no le estaba quedando nada mal.

Aprovechamos este artículo para invitaros a que nos envíes videos a través de YouTube, fotos o webs de vuestros proyectos en los que uséis nuestras placas. Si es algo vistoso lo añadiremos al artículo oportuno.