Eines i dispositius de visualització

Els dispositius apuntadors o elements de visualització són la base dels dispositius de visualització d'informació dissenyats per convertir un senyal elèctric en una forma visible.

Indicadors de llum: fan servir la resplendor d'un filament incandescent escalfat per un corrent elèctric. Són làmpades en miniatura amb un filament incandescent, que il·luminen estoigs de colors (filtres) d'indicadors i botons o determinades imatges, signes, símbols.

Indicadors electroluminescents: la resplendor d'algunes substàncies s'utilitza sota la influència d'un camp elèctric. Per exemple indicadors fluorescents al buit. Són làmpades multiànodes amb un càtode, que emet electrons i una reixeta que controla el corrent de l'indicador. Els ànodes es fabriquen en forma de segments de síntesi coberts de fòsfor. Quan els electrons xoquen amb la superfície dels ànodes, el fòsfor del color requerit brilla. S'aplica una tensió d'alimentació independent a cada ànode.

Abans molt utilitzats, estan sent desplaçats per altres tipus d'indicadors. Permeten l'obtenció d'un gran nombre d'elements i personatges amb diferents colors i gran lluminositat.

Dispositius de feix d'electrons: basats en la resplendor dels fòsfors quan es bombardeja amb electrons.

Els representants més destacats dels dispositius de raigs catòdics són els tubs de raigs catòdics (CRT). El CRT és un dispositiu electrònic de buit que utilitza un feix d'electrons concentrat en forma de feix controlat per un camp elèctric i/o magnètic i crea una imatge visible en una pantalla especial (Fig. 1).

S'utilitzen en oscil·loscopis: per supervisar processos electrònics, en televisió (cinescopis), per convertir un senyal elèctric que conté informació sobre la brillantor i el color de la imatge transmesa, en dispositius d'imatge de radar, per convertir senyals elèctrics que contenen informació sobre l'espai circumdant. una imatge visible.

Figura 1 — Construcció d'un tub de feix d'electrons

Els indicadors de cristall líquid els desplacen intensament: la producció de monitors CRT s'interromp, els televisors CRT estan disminuint.

Dispositius de descàrrega de gas (ion) - La resplendor de gas s'utilitza per a una descàrrega elèctrica.

Consisteixen en un cilindre segellat amb elèctrodes soldats (en el cas més senzill, ànode i càtode, una làmpada de neó) i ple de gasos inerts (neó, heli, argó, criptó) a baixa pressió. Quan s'aplica tensió, s'observa una brillantor de gas. El color de la brillantor ve determinat per la composició del gas d'ompliment. S'utilitza per indicar tensions AC o DC.

Avui dia, els dispositius de descàrrega de gas s'utilitzen panells de plasma per a la producció.

Un panell de plasma PDP (panel de visualització de plasma) és una matriu de cèl·lules tancades entre dos panells de vidre. Cada cèl·lula està coberta de fòsfor (les cèl·lules adjacents formen tríades de tres colors: vermell, verd i blau R, G, B) i s'omple d'un gas inert: neó o xenó (Fig. 2).Quan s'aplica un corrent elèctric als elèctrodes de la cèl·lula, el gas es transforma en un estat de plasma i fa que el fòsfor brilli.

Figura 2 — Disseny de cèl·lules de panells de plasma

El principal avantatge dels panells de plasma són les mides de pantalla grans, que solen anar des de 42 "a 65". A més, els panells individuals es poden muntar en pantalles grans per utilitzar-los en sales de concerts, estadis, places, etc.

Els panells de plasma tenen una alta relació de contrast (diferència entre blanc i negre), un ampli angle de visió i una àmplia gamma de temperatures de funcionament.

Juntament amb els avantatges, també hi ha desavantatges: només panells de grans dimensions, "combustió" gradual del fòsfor, consum d'energia relativament elevat.

Indicadors de semiconductors: el principi de funcionament es basa en l'emissió de quants de llum a la regió de la unió p-n, a la qual s'aplica una tensió.

Distingir:

— indicadors discrets (punt) de semiconductors — LEDs;

— indicadors de caràcters — per mostrar números i lletres;

— Matrius LED.

Els LED o díodes emissors de llum (LED — Light Emission Diodes) s'han generalitzat a causa de la seva compacitat, la capacitat de rebre qualsevol color d'emissió, l'absència d'una bombeta de vidre fràgil, la baixa tensió d'alimentació i la facilitat de commutació.

El LED està format per un o més cristalls (Fig. 3) que emeten radiació i situats a la mateixa carcassa amb una lent i un reflector que forma un feix de llum dirigit a la part visible o infraroja (invisible) de l'espectre.

Figura 3 — Construcció d'un LED

Un exemple. La figura 4 mostra un diagrama de commutació del LED a una font de 12 V.La caiguda de tensió a través del díode quan es connecta directament és d'uns 2,5 V, de manera que cal encendre la resistència d'extinció en sèrie. Per garantir una brillantor suficient, el corrent del díode ha de ser de l'ordre de 20 mA. Cal determinar la resistència de la resistència d'amortiment R.

Figura 4 — Esquema per encendre el LED

Per fer-ho, determinem la tensió que ha de baixar (apagar) a la resistència: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Proporcionar un corrent determinat al circuit a una tensió determinada, segons Llei d'Ohm determinem el valor de la resistència de la resistència: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Aleshores es selecciona el valor de resistència estàndard més gran més proper. Per a aquest exemple, podeu triar el valor més proper de 470 ohms.

Els LED potents s'utilitzen com a fonts de llum en il·luminació interior i exterior, projectors, semàfors i fars de cotxes. El rendiment inercial fa que els LED siguin indispensables quan es requereix un alt rendiment.

La combinació de set LED en una sola carcassa us permet crear un indicador de caràcters de set segments que us permet mostrar 10 números i algunes lletres. A l'indicador que es mostra al diagrama (Fig. 5), l'ànode és comú als díodes, se li subministra la tensió d'alimentació i els càtodes estan connectats a interruptors electrònics (transistors) que els connecten a la caixa. Normalment, l'indicador de caràcters està controlat per un microcircuit.

Figura 5 — Indicador icònic de semiconductors

Matrius LED (mòduls): un nombre determinat de LEDs fets en forma de bloc complet i amb un circuit de control. Per a la producció s'utilitzen matrius Pantalles LED (pantalles LED).

Pantalles de cristall líquid (LCD): basades en el canvi en les propietats òptiques dels cristalls líquids sota la influència d'un camp elèctric.

Els cristalls líquids (LC) són líquids orgànics amb una disposició ordenada de molècules característica dels cristalls. Els cristalls líquids són transparents als raigs de llum, però sota la influència d'un camp elèctric la seva estructura es veu alterada, les molècules es disposen aleatòriament i el líquid es torna opac.

Segons el principi de funcionament, es distingeixen les pantalles LCD que funcionen en llum transmesa (mitjançant transmissió) creada per una font de retroil·luminació (llums de descàrrega o LED) i a la llum de qualsevol font (artificial o natural) reflectida en l'indicador (per a la reflexió). ). Treballar amb llum s'utilitza en monitors, pantalles de telèfons mòbils. Els indicadors reflectants es troben en comptadors, rellotges, calculadores, pantalles d'electrodomèstics i molt més.

A més, s'utilitzen diversos indicadors amb una il·luminació de fons commutable en condicions brillants i amb la il·luminació de fons activada amb poca llum per reduir el consum d'energia.

Figura 6 — Indicador de reflectància de cristall líquid

La figura 6 mostra una pantalla LCD reflectant. Entre dues plaques transparents hi ha una capa de cristall líquid (gruix de la capa de 10 a 20 µm). La placa superior té elèctrodes transparents en forma de segments, números o lletres.

Si no hi ha tensió als elèctrodes, aleshores la pantalla LCD és transparent, els raigs de llum de la il·luminació natural externa la travessen, es reflecteixen per l'elèctrode del mirall inferior i tornen a sortir: veiem una pantalla en blanc.Quan s'aplica una tensió a qualsevol elèctrode, la pantalla LCD que hi ha sota d'aquest elèctrode es torna opaca, els raigs de llum no passen per aquella part del líquid i llavors veiem un segment, un número, una lletra, un signe, etc. a la pantalla.

Els indicadors de cristall líquid tenen una sèrie d'avantatges, entre els quals es troben el consum d'energia molt baix, la durabilitat i la compacitat.

Avui en dia, els monitors LCD (monitors LCD - pantalla de cristall líquid - monitors de cristall líquid, monitors TFT - matriu LCD amb transistors de pel·lícula fina) són el tipus principal de monitors i receptors de televisió.