Instrumente și dispozitive de afișare

Dispozitivele de indicare sau elementele de afișare sunt baza dispozitivelor de afișare a informațiilor concepute pentru a converti un semnal electric într-o formă vizibilă.

Indicatoare luminoase - folosesc strălucirea unui filament incandescent încălzit de un curent electric. Sunt lămpi în miniatură cu filament incandescent, carcase colorate luminoase (filtre) de indicatoare și butoane sau anumite imagini, semne, simboluri.

Indicatori electroluminescenți - strălucirea unor substanțe este folosită sub influența unui câmp electric. De exemplu, indicatori fluorescenți în vid. Sunt lămpi multianode cu catod, care emit electroni și o rețea care controlează curentul indicatorului. Anozii sunt realizați sub formă de segmente de sinteză acoperite cu fosfor. Când electronii se ciocnesc cu suprafața anozilor, fosforul culorii necesare strălucește. Fiecare anod se aplică o tensiune de alimentare separată.

Utilizate anterior pe scară largă, acestea sunt înlocuite de alte tipuri de indicatori. Acestea permit obținerea unui număr mare de elemente și personaje cu culori diferite și luminozitate ridicată.

Dispozitive cu fascicul de electroni - bazate pe strălucirea fosforilor atunci când sunt bombardate cu electroni.

Cei mai proeminenți reprezentanți ai dispozitivelor cu raze catodice sunt tuburile cu raze catodice (CRT). CRT este un dispozitiv electronic de vid care folosește un fascicul de electroni concentrat sub forma unui fascicul controlat de un câmp electric și/sau magnetic și creează o imagine vizibilă pe un ecran special (Fig. 1).

Ele sunt utilizate în osciloscoape — pentru a monitoriza procesele electronice, în televiziune (kinescoape) — pentru a converti un semnal electric care conține informații despre luminozitatea și culoarea imaginii transmise, în dispozitivele de imagistică radar — pentru a converti semnale electrice care conțin informații despre spațiul înconjurător în o imagine vizibilă.

Figura 1 — Construcția unui tub cu fascicul de electroni

Ele sunt înlocuite intens de indicatorii cu cristale lichide: producția de monitoare CRT este întreruptă, televizoarele CRT sunt în scădere.

Dispozitive de descărcare de gaz (ion) - Lumina de gaz este utilizată pentru o descărcare electrică.

Ele constau dintr-un cilindru etanș cu electrozi lipiți în el (în cel mai simplu caz, anod și catod - o lampă de neon) și umplute cu gaze inerte (neon, heliu, argon, cripton) la presiune scăzută. Când se aplică tensiune, se observă strălucire de gaz. Culoarea strălucirii este determinată de compoziția gazului de umplere. Folosit pentru a desemna tensiuni AC sau DC.

Astăzi, dispozitivele de descărcare de gaze, panourile cu plasmă sunt folosite pentru producție.

Un panou cu plasmă PDP (panou cu plasmă) este o matrice de celule închisă între două panouri de sticlă. Fiecare celulă este acoperită cu fosfor (celulele adiacente formează triade de trei culori - roșu, verde și albastru R, G, B) și umplută cu un gaz inert - neon sau xenon (Fig. 2).Când un curent electric este aplicat electrozilor celulei, gazul se transformă într-o stare de plasmă și face ca fosforul să strălucească.

Figura 2 — Proiectarea celulelor panoului cu plasmă

Principalul avantaj al panourilor cu plasmă este dimensiunile mari ale ecranului - de obicei variind de la 42" la 65". În plus, panourile individuale pot fi asamblate în ecrane mari pentru a fi utilizate în săli de concerte, stadioane, piețe etc.

Panourile cu plasmă au un raport de contrast ridicat (diferență între alb și negru), un unghi larg de vizualizare și o gamă largă de temperaturi de funcționare.

Alături de avantaje, există și dezavantaje: doar panouri de dimensiuni mari, „arderea” treptată a fosforului, consum relativ mare de energie.

Indicatoare semiconductoare - principiul de funcționare se bazează pe emisia de cuante de lumină în regiunea joncțiunii p-n, căreia i se aplică o tensiune.

Distinge:

— indicatoare discrete (punctuale) semiconductoare — LED-uri;

— indicatori de caractere — pentru a afișa numere și litere;

— Matrice LED.

LED-urile sau diodele emițătoare de lumină (LED — Light Emission Diodes) au devenit larg răspândite datorită compactității lor, capacității de a primi orice culoare de emisie, absenței unui bec fragil din sticlă, tensiunii scăzute de alimentare și ușurinței de comutare.

LED-ul este format din unul sau mai multe cristale (Fig. 3) care emit radiații și sunt situate în aceeași carcasă cu o lentilă și un reflector care formează un fascicul de lumină direcționat în partea vizibilă sau infraroșu (invizibilă) a spectrului.

Figura 3 — Construcția unui LED

Un exemplu. Figura 4 prezintă o diagramă a comutării LED-ului la o sursă de 12 V.Căderea de tensiune pe diodă atunci când este conectată direct este de aproximativ 2,5 V, deci este necesar să porniți rezistorul de stingere în serie. Pentru a asigura o luminozitate suficientă, curentul diodei ar trebui să fie de ordinul a 20 mA. Este necesar să se determine rezistența rezistenței de amortizare R.

Figura 4 — Schema de pornire a LED-ului

Pentru a face acest lucru, determinăm tensiunea care trebuie să scadă (să se oprească) pe rezistor: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Pentru a furniza un curent dat în circuit la o tensiune dată, conform Legea lui Ohm determinăm valoarea rezistenței rezistorului: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Este apoi selectată cea mai apropiată valoare a rezistorului standard mai mare. Pentru acest exemplu, puteți alege cea mai apropiată valoare de 470 ohmi.

LED-urile puternice sunt folosite ca surse de lumină în iluminatul interior și exterior, proiectoare, semafoare și faruri auto. Performanța inerțială face LED-urile indispensabile atunci când sunt necesare performanțe ridicate.

Combinarea a șapte LED-uri într-o singură carcasă vă permite să creați un indicator de caractere cu șapte segmente care vă permite să afișați 10 numere și câteva litere. În indicatorul prezentat în diagramă (Fig. 5), anodul este comun diodelor, acesta este alimentat cu tensiunea de alimentare, iar catozii sunt conectați la întrerupătoare electronice (tranzistoare) care le conectează la cutie. De obicei, indicatorul de caracter este controlat de un microcircuit.

Figura 5 — Indicator iconic al semiconductorilor

Matrice LED (module) — un anumit număr de LED-uri realizate sub forma unui bloc complet și cu un circuit de control. Pentru producție se folosesc matrițele Ecrane LED (afișaje LED).

Ecranele cu cristale lichide (LCD) — bazate pe modificarea proprietăților optice ale cristalelor lichide sub influența unui câmp electric.

Cristalele lichide (LC) sunt lichide organice cu un aranjament ordonat de molecule caracteristic cristalelor. Cristalele lichide sunt transparente la razele de lumină, dar sub influența unui câmp electric structura lor este perturbată, moleculele sunt aranjate aleator și lichidul devine opac.

După principiul de funcționare, se disting afișajele LCD care funcționează în lumină transmisă (prin transmisie) creată de o sursă de iluminare din spate (lămpi cu descărcare sau LED-uri) și în lumina oricărei surse (artificiale sau naturală) reflectată în indicator (pentru reflexie). ) . Lucrul la lumină este folosit în monitoare, afișaje de telefoane mobile. Indicatoarele reflectorizante se găsesc în contoare, ceasuri, calculatoare, afișaje pentru electrocasnice și multe altele.

În plus, o serie de indicatori sunt utilizați cu o lumină de fundal comutabilă în condiții luminoase și cu iluminarea de fundal activată în condiții de lumină slabă pentru a reduce consumul de energie.

Figura 6 — Indicatorul de reflectare a cristalelor lichide

Figura 6 prezintă un afișaj LCD reflectorizant. Între două plăci transparente există un strat de cristal lichid (grosime a stratului 10 — 20 µm). Placa superioară are electrozi transparenți sub formă de segmente, cifre sau litere.

Dacă nu există tensiune la electrozi, atunci LCD-ul este transparent, razele de lumină ale luminii naturale externe trec prin el, sunt reflectate de electrodul inferior al oglinzii și ies înapoi - vedem un ecran gol.Când se aplică o tensiune oricărui electrod, afișajul LCD de sub acel electrod devine opac, razele de lumină nu trec prin acea parte a lichidului și apoi vedem pe ecran un segment, un număr, o literă, un semn etc.

Indicatorii cu cristale lichide au o serie de avantaje, printre care se numără consumul de energie foarte scăzut, durabilitatea și compactitatea.

Astăzi, monitoarele LCD (monitoarele LCD — afișaj cu cristale lichide — monitoare cu cristale lichide, monitoare TFT — matrice LCD care utilizează tranzistori cu peliculă subțire) sunt principalul tip de monitoare și receptoare de televiziune.