Инструменти и устройства за показване

Указателните устройства или елементите на дисплея са в основата на устройствата за показване на информация, предназначени да преобразуват електрически сигнал във видима форма.

Светлинни индикатори — използва се сиянието на нажежаема жичка, загрята от електрически ток. Те са миниатюрни лампи с нажежаема жичка, осветяващи цветни калъфи (филтри) на индикатори и бутони или определени изображения, знаци, символи.

Електролуминесцентни индикатори — сиянието на някои вещества се използва под въздействието на електрическо поле. Например вакуумни флуоресцентни индикатори. Те са многоанодни лампи с катод, излъчващи електрони и решетка, която контролира тока на индикатора. Анодите са направени под формата на синтезиращи сегменти, покрити с фосфор. Когато електроните се сблъскат с повърхността на анодите, фосфорът с необходимия цвят свети. Към всеки анод се подава отделно захранващо напрежение.

По -рано широко използвани, те се изместват от други видове индикатори. Те позволяват получаването на голям брой елементи и знаци с различни цветове и висока яркост.

Устройства с електронен лъч — въз основа на сиянието на фосфор при бомбардиране с електрони.

Най -ярките представители на катодно лъчевите устройства са катодно -лъчевите тръби (CRT). CRT е електронно вакуумно устройство, което използва лъч от електрони, концентрирани под формата на лъч, контролиран от електрическо и / или магнитно поле и създава видимо изображение на специален екран (фиг. 1).

Те се използват в осцилоскопи — за наблюдение на електронни процеси, в телевизия (кинескопи) — за преобразуване на електрически сигнал, съдържащ информация за яркостта и цвета на предаваното изображение, в устройства за радарно изобразяване — за преобразуване на електрически сигнали, съдържащи информация за околното пространство в видимо изображение.

Фигура 1 — Конструкция на електронно -лъчева тръба

Те се изместват интензивно от течнокристални индикатори: производството на CRT монитори е преустановено, CRT телевизорите намаляват.

Газоразрядни (йонни) устройства — газовото сияние се използва за електрически разряд.

Те се състоят от запечатан цилиндър с електроди, запоени в него (в най -простия случай, анод и катод — неонова лампа), и пълни с инертни газове (неон, хелий, аргон, криптон) при ниско налягане. При подаване на напрежение се наблюдава светене на газ. Цветът на сиянието се определя от състава на пълнещия газ. Използва се за обозначаване на AC или DC напрежения.

Днес за производство се използват газоразрядни устройства плазмени панели.

Плазмен панел PDP (панел с плазмен дисплей) е матрица от клетки, затворени между две стъкла. Всяка клетка е покрита с фосфор (съседните клетки образуват триади от три цвята — червен, зелен и син R, G, B) и се пълнят с инертен газ — неон или ксенон (фиг. 2). Когато се приложи електрически ток към електродите на клетката, газът се трансформира в плазмено състояние и кара фосфора да свети.

Фигура 2 — Дизайн на клетки от плазмен панел

Основното предимство на плазмените панели са големите размери на екрана — обикновено вариращи от 42 «до 65». В допълнение, отделни панели могат да бъдат сглобени в големи екрани за използване в концертни зали, стадиони, площади и т.н.

Плазмените панели имат високо съотношение на контраст (разлика между черно и бяло), широк ъгъл на видимост и широк диапазон на работните температури.

Наред с предимствата, има и недостатъци: само панели с големи размери, постепенно „изгаряне“ на фосфора, относително висока консумация на енергия.

Полупроводникови индикатори -принципът на действие се основава на излъчването на светлинни кванти в областта на p-n-кръстовището, към което се прилага напрежение.

Разграничете:

— дискретни (точкови) полупроводникови индикатори — светодиоди;

— индикатори за знаци — за показване на цифри и букви;

— LED матрици.

Светодиоди или светодиоди (Английски LED — Light Emission Diod), станаха широко разпространени поради тяхната компактност, способността да получават всякакъв цвят на излъчване, липсата на крехка стъклена крушка, ниското захранващо напрежение и лекотата на включване.

Светодиодът се състои от един или повече кристали (фиг. 3), излъчващи радиация, и разположени в един и същ корпус с леща и рефлектор, който образува насочен светлинен лъч във видимата или инфрачервената (невидима) част от спектъра.

Фигура 3 — Конструкция на светодиод

Пример. Фигура 4 показва диаграма на превключване на светодиода към захранване 12 V. Спадът на напрежението върху диода при директно свързване е около 2,5 V, така че е необходимо последователно да се включи резистора за гасене. За да се осигури достатъчна яркост, диодният ток трябва да бъде от порядъка на 20 mA. Необходимо е да се определи съпротивлението на демпфиращия резистор R.

Фигура 4 — Схема за включване на светодиода

За да направим това, ние определяме напрежението, което трябва да падне (угасне) на резистора: UR = UP — UVD = 12 — 2.5 = 9,5 V

За да се осигури даден ток във веригата при известно напрежение, съгласно Законът на Ом определяме стойността на съпротивлението на резистора: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

След това се избира най -близката по -голяма стандартна стойност на резистора. За този пример можете да изберете най -близката стойност от 470 ома.

Мощните светодиоди се използват като източници на светлина при вътрешно и външно осветление, прожектори, светофари и фарове за автомобили. Безинерционната производителност прави светодиодите незаменими, когато е необходима висока производителност.

Комбинирането на седем светодиода в един корпус ви позволява да създадете седемсегментен индикатор за знаци, който ви позволява да показвате 10 цифри и някои букви. В показателя, показан на диаграмата (фиг. 5), анодът е общ за диодите, захранващото напрежение се подава към него, а катодите са свързани към електронни ключове (транзистори), които ги свързват към кутията. Обикновено индикаторът на знака се управлява от микросхема.

Фигура 5 — Иконичен полупроводников индикатор

LED матрици (модули) — определен брой светодиоди, направени под формата на цялостен блок и с управляваща верига. Матриците се използват за производство LED екрани (LED дисплеи).

Дисплеи с течни кристали (LCD) — въз основа на промяната в оптичните свойства на течните кристали под въздействието на електрическо поле.

Течните кристали (LC) са органични течности с подредено подреждане на молекули, характерни за кристалите. Течните кристали са прозрачни за светлинните лъчи, но под въздействието на електрическо поле тяхната структура се нарушава, молекулите се подреждат на случаен принцип и течността става непрозрачна.

Според принципа на действие се разграничават LCD дисплеите, които работят в пропускаща светлина (чрез предаване), създадена от източник на задно осветяване (разрядни лампи или светодиоди) и в светлината на всеки източник (изкуствен или естествен), отразени в индикатора (за отражение) . Работата върху светлината се използва в монитори, дисплеи на мобилни телефони. Отразяващи индикатори се намират в измервателни уреди, часовници, калкулатори, дисплеи на домакински уреди и др.

В допълнение, редица индикатори се използват с превключваща се подсветка при ярки условия и с включена подсветка при слаба светлина, за да се намали консумацията на енергия.

Фигура 6 — Течнокристален индикатор за отражение

Фигура 6 показва отразяващ LCD дисплей. Между две прозрачни плочи има слой от течен кристал (дебелина на слоя 10 — 20 µm). Горната плоча има прозрачни електроди под формата на сегменти, цифри или букви.

Ако няма напрежение към електродите, тогава LCD е прозрачен, светлинните лъчи на външното естествено осветление преминават през него, отразяват се от долния огледален електрод и излизат обратно — виждаме празен екран. Когато се приложи напрежение към който и да е електрод, LCD дисплеят под този електрод става непрозрачен, лъчите светлина не преминават през тази част от течността и след това на екрана виждаме сегмент, число, буква, знак и т.н.

Индикаторите с течни кристали имат редица предимства, сред които са много ниска консумация на енергия, издръжливост и компактност.

Днес LCD мониторите (LCD монитори — дисплей с течни кристали — монитори с течни кристали, TFT монитори — LCD матрица, използваща тънкослойни транзистори) са основният тип монитори и телевизионни приемници.