Værktøjer og displayenheder

Pegeredskaber eller displayelementer er grundlaget for informationsdisplayenheder designet til at konvertere et elektrisk signal til en synlig form.

Lysindikatorer - brug gløden fra en glødetråd opvarmet af en elektrisk strøm. De er miniaturelamper med glødetråd, der oplyser farvede tilfælde (filtre) af indikatorer og knapper eller visse billeder, tegn, symboler.

Elektroluminescerende indikatorer - gløden af ​​nogle stoffer bruges under påvirkning af et elektrisk felt. For eksempel vakuum fluorescerende indikatorer. De er multianodelamper med en katode, der udsender elektroner og et gitter, der styrer indikatorens strøm. Anoder er lavet i form af syntetiseringssegmenter dækket med fosfor. Når elektronerne kolliderer med overfladen af ​​anoderne, lyser fosforet af den nødvendige farve. En separat forsyningsspænding påføres hver anode.

Tidligere udbredt, bliver de fortrængt af andre typer indikatorer. De giver mulighed for at opnå et stort antal elementer og karakterer med forskellige farver og høj lysstyrke.

Elektronstråleenheder - baseret på lyset fra fosfor, når de bombarderes med elektroner.

De mest fremtrædende repræsentanter for katodestråleanordninger er katodestrålerør (CRT). CRT er en elektronisk vakuumenhed, der bruger en stråle af elektroner koncentreret i form af en stråle styret af et elektrisk og/eller magnetisk felt og skaber et synligt billede på en speciel skærm (fig. 1).

De bruges i oscilloskoper - til at overvåge elektroniske processer, i fjernsyn (kinescopes) - til at konvertere et elektrisk signal, der indeholder information om lysstyrken og farven på det transmitterede billede, i radarbilledapparater - til at konvertere elektriske signaler, der indeholder information om det omgivende rum i et synligt billede.

Figur 1 — Konstruktion af et elektronstrålerør

De er intensivt fortrængt af flydende krystalindikatorer: produktionen af ​​CRT-skærme er indstillet, CRT-tv er faldende.

Gasudladningsanordninger (ion) - Gasgløden bruges til en elektrisk udladning.

De består af en forseglet cylinder med elektroder loddet ind i den (i det enkleste tilfælde anode og katode - en neonlampe) og fyldt med inerte gasser (neon, helium, argon, krypton) ved lavt tryk. Når der påføres spænding, observeres gasglød. Farven på gløden bestemmes af sammensætningen af ​​påfyldningsgassen. Bruges til at angive AC- eller DC-spændinger.

I dag bruges gasudledningsanordninger plasmapaneler til produktion.

Et plasma panel PDP (plasma display panel) er en matrix af celler indesluttet mellem to ruder af glas. Hver celle er dækket med fosfor (tilstødende celler danner treklanger i tre farver - rød, grøn og blå R, G, B) og fyldt med en inert gas - neon eller xenon (fig. 2).Når en elektrisk strøm påføres cellens elektroder, omdannes gassen til en plasmatilstand og får fosforet til at gløde.

Figur 2 — Design af plasmapanelceller

Den største fordel ved plasmapaneler er de store skærmstørrelser - normalt fra 42" til 65". Derudover kan individuelle paneler samles til store skærme til brug i koncertsale, stadioner, pladser mv.

Plasmapaneler har et højt kontrastforhold (forskel mellem sort og hvid), en bred betragtningsvinkel og en bred vifte af driftstemperaturer.

Sammen med fordelene er der også ulemper: kun store paneler, gradvis "brænding" af fosforen, relativt højt energiforbrug.

Halvlederindikatorer - funktionsprincippet er baseret på emissionen af ​​lyskvanter i området af p-n-krydset, som en spænding påføres.

Skelne:

— diskrete (punkt) halvlederindikatorer — LED'er;

— tegnindikatorer — til at vise tal og bogstaver;

— LED-matricer.

LED'er eller lysemitterende dioder (LED — Light Emission Diodes) er blevet udbredt på grund af deres kompakthed, evnen til at modtage enhver farve af emission, fraværet af en skrøbelig glaspære, lav forsyningsspænding og let at skifte.

LED'en består af en eller flere krystaller (fig. 3), der udsender stråling og er placeret i samme hus med en linse og en reflektor, der danner en rettet lysstråle i den synlige eller infrarøde (usynlige) del af spektret.

Figur 3 — Konstruktion af en LED

Et eksempel. Figur 4 viser et diagram over omskiftning af LED'en til en 12 V-forsyning.Spændingsfaldet over dioden, når den er tilsluttet direkte, er omkring 2,5 V, så det er nødvendigt at tænde for quenching-modstanden i serie. For at sikre tilstrækkelig lysstyrke skal diodestrømmen være i størrelsesordenen 20 mA. Det er nødvendigt at bestemme modstanden af ​​dæmpningsmodstanden R.

Figur 4 — Skema til at tænde LED'en

For at gøre dette bestemmer vi spændingen, der skal falde (slukke) på modstanden: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

At give en given strøm i kredsløbet ved en given spænding, iflg Ohms lov vi bestemmer modstandsværdien for modstanden: R = OP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Den nærmeste større standardmodstandsværdi vælges derefter. I dette eksempel kan du vælge den nærmeste værdi på 470 ohm.

Kraftige LED'er bruges som lyskilder i indendørs og udendørs belysning, projektører, trafiklys og billygter. Inertial ydeevne gør LED'er uundværlige, når høj ydeevne er påkrævet.

Ved at kombinere syv LED'er i et hus kan du oprette en syv-segment tegnindikator, der giver dig mulighed for at vise 10 tal og nogle bogstaver. I indikatoren vist i diagrammet (fig. 5) er anoden fælles for dioderne, forsyningsspændingen leveres til den, og katoderne er forbundet til elektroniske afbrydere (transistorer), der forbinder dem med boksen. Normalt styres tegnindikatoren af ​​et mikrokredsløb.

Figur 5 — Ikonisk halvlederindikator

LED-matricer (moduler) — et vist antal LED'er lavet i form af en komplet blok og med et styrekredsløb. Matricer bruges til produktion LED-skærme (LED-skærme).

Liquid crystal displays (LCD) - baseret på ændringen i de optiske egenskaber af flydende krystaller under påvirkning af et elektrisk felt.

Flydende krystaller (LC) er organiske væsker med et ordnet arrangement af molekyler karakteristisk for krystaller. Flydende krystaller er gennemsigtige for lysstråler, men under påvirkning af et elektrisk felt bliver deres struktur forstyrret, molekylerne er arrangeret tilfældigt, og væsken bliver uigennemsigtig.

I henhold til driftsprincippet skelnes LCD-skærme, der fungerer i transmitteret lys (gennem transmission) skabt af en baggrundslyskilde (udladningslamper eller LED'er) og i lyset af enhver kilde (kunstig eller naturlig) reflekteret i indikatoren (til refleksion) ). Arbejde med lys bruges i skærme, mobiltelefondisplays. Reflekterende indikatorer findes i målere, ure, lommeregnere, husholdningsapparater og mere.

Derudover bruges en række indikatorer med en omskiftelig baggrundsbelysning under lyse forhold og med baggrundslyset tændt i svagt lys for at reducere strømforbruget.

Figur 6 — Liquid Crystal Reflectance Indicator

Figur 6 viser et reflekterende LCD-display. Mellem to gennemsigtige plader er der et lag flydende krystal (lagets tykkelse 10 - 20 µm). Den øverste plade har gennemsigtige elektroder i form af segmenter, tal eller bogstaver.

Hvis der ikke er nogen spænding til elektroderne, er LCD-skærmen gennemsigtig, lysstrålerne fra den eksterne naturlige belysning passerer gennem den, reflekteres af den nederste spejlelektrode og kommer tilbage - vi ser en tom skærm.Når en spænding påføres en elektrode, bliver LCD-displayet under den elektrode uigennemsigtigt, lysstråler passerer ikke gennem den del af væsken, og så ser vi et segment, tal, bogstav, tegn osv. på skærmen.

Indikatorer for flydende krystal har en række fordele, blandt andet meget lavt strømforbrug, holdbarhed og kompakthed.

I dag er LCD-skærme (LCD-skærme — flydende krystaller — flydende krystaller, TFT-skærme — LCD-matrix ved hjælp af tyndfilmstransistorer) hovedtypen af ​​skærme og tv-modtagere.