Nástroje a zobrazovací zařízení

Polohovací zařízení nebo zobrazovací prvky jsou základem informačních zobrazovacích zařízení určených k převodu elektrického signálu do viditelné podoby.

Světelné indikátory - využívají žhavení žhavícího vlákna ohřívaného elektrickým proudem. Jsou to miniaturní lampy se žhavícím vláknem, osvětlující barevná pouzdra (filtry) indikátorů a tlačítek nebo určitých obrázků, znaků, symbolů.

Elektroluminiscenční indikátory - využívá se záře některých látek pod vlivem elektrického pole. Například vakuové fluorescenční indikátory. Jsou to víceanodové výbojky s katodou, emitujícími elektrony a mřížkou, která řídí proud indikátoru. Anody jsou vyrobeny ve formě syntetizujících segmentů pokrytých fosforem. Když se elektrony srazí s povrchem anod, rozzáří se fosfor požadované barvy. Na každou anodu je přivedeno samostatné napájecí napětí.

Dříve široce používané, jsou nahrazovány jinými typy ukazatelů. Umožňují získat velké množství prvků a znaků s různými barvami a vysokým jasem.

Zařízení s elektronovým paprskem — založené na záři luminoforů při bombardování elektrony.

Nejvýznamnějšími představiteli katodových zařízení jsou katodové trubice (CRT). CRT je elektronické vakuové zařízení, které využívá svazek elektronů soustředěný ve formě svazku řízeného elektrickým a/nebo magnetickým polem a vytváří viditelný obraz na speciální obrazovce (obr. 1).

Používají se v osciloskopech — ke sledování elektronických procesů, v televizi (kinoskopech) — k převodu elektrického signálu obsahujícího informaci o jasu a barvě přenášeného obrazu, v radarových zobrazovacích zařízeních — k převodu elektrických signálů obsahujících informace o okolním prostoru v viditelný obrázek.

Obrázek 1 – Konstrukce elektronky

Intenzivně je vytlačují indikátory z tekutých krystalů: výroba CRT monitorů je ukončena, CRT televizory ubývají.

Zařízení pro výboj plynu (iontové) - Plynová záře se používá pro elektrický výboj.

Skládají se z utěsněného válce s elektrodami připájenými do něj (v nejjednodušším případě anodou a katodou — neonová lampa) a naplněným inertními plyny (neon, helium, argon, krypton) při nízkém tlaku. Když je přiloženo napětí, je pozorována záře plynu. Barva záře je dána složením plnicího plynu. Používá se k označení AC nebo DC napětí.

Dnes se k výrobě používají plynová výbojová zařízení plazmové panely.

Plazmový panel PDP (plazmový zobrazovací panel) je matrice buněk uzavřená mezi dvěma tabulemi skla. Každá buňka je pokryta fosforem (sousední buňky tvoří triády tří barev — červená, zelená a modrá R, G, B) a naplněna inertním plynem — neonem nebo xenonem (obr. 2).Když je na elektrody článku aplikován elektrický proud, plyn se transformuje do plazmového stavu a způsobí, že fosfor září.

Obrázek 2 – Návrh buněk plazmového panelu

Hlavní výhodou plazmových panelů je velká velikost obrazovky — obvykle od 42" do 65". Jednotlivé panely lze navíc sestavit do velkoplošných obrazovek pro použití v koncertních sálech, na stadionech, na náměstích atd.

Plazmové panely mají vysoký kontrastní poměr (rozdíl mezi černou a bílou), široký pozorovací úhel a široký rozsah provozních teplot.

Spolu s výhodami jsou zde i nevýhody: pouze velkorozměrové panely, postupné „vypalování“ luminoforu, poměrně vysoká spotřeba energie.

Polovodičové indikátory - princip činnosti je založen na emisi světelných kvant v oblasti p-n přechodu, na které je přivedeno napětí.

Rozlišovat:

— diskrétní (bodové) polovodičové indikátory — LED;

— indikátory znaků — pro zobrazení čísel a písmen;

— LED matrice.

LED nebo světlo emitující diody (LED — Light Emission Diodes) se rozšířily díky své kompaktnosti, schopnosti přijímat jakoukoliv barvu vyzařování, absenci křehké skleněné baňky, nízkému napájecímu napětí a snadnému spínání.

LED se skládá z jednoho nebo více krystalů (obr. 3) emitujících záření a umístěných ve stejném krytu s čočkou a reflektorem, který tvoří směrovaný světelný paprsek ve viditelné nebo infračervené (neviditelné) části spektra.

Obrázek 3 – Konstrukce LED

Příklad. Obrázek 4 ukazuje schéma přepínání LED na 12V napájení.Úbytek napětí na diodě při přímém zapojení je cca 2,5 V, proto je nutné zapnout zhášecí odpor sériově. Pro zajištění dostatečného jasu by měl být proud diody řádově 20 mA. Je nutné určit odpor tlumícího rezistoru R.

Obrázek 4 — Schéma zapnutí LED

K tomu určíme napětí, které musí klesnout (vypnout) na rezistoru: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Pro zajištění daného proudu v obvodu při daném napětí, podle Ohmův zákon určíme hodnotu odporu rezistoru: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Potom se vybere nejbližší větší hodnota standardního odporu. Pro tento příklad můžete zvolit nejbližší hodnotu 470 ohmů.

Výkonné LED diody se používají jako světelné zdroje ve vnitřním a venkovním osvětlení, světlometech, semaforech a světlometech automobilů. Díky inerciálnímu výkonu jsou LED diody nepostradatelné, když je vyžadován vysoký výkon.

Kombinace sedmi LED diod do jednoho pouzdra vám umožní vytvořit sedmisegmentový znakový indikátor, který vám umožní zobrazit 10 čísel a některá písmena. V indikátoru znázorněném na schématu (obr. 5) je anoda společná pro diody, je k ní přiváděno napájecí napětí a katody jsou připojeny k elektronickým spínačům (tranzistory), které je spojují s krabičkou. Obvykle je indikátor znaku řízen mikroobvodem.

Obrázek 5 – Ikonický polovodičový indikátor

LED matice (moduly) — určitý počet LED vyrobených ve formě kompletního bloku a s řídicím obvodem. K výrobě se používají raznice LED obrazovky (LED displeje).

Displeje z tekutých krystalů (LCD) — založené na změně optických vlastností tekutých krystalů vlivem elektrického pole.

Kapalné krystaly (LC) jsou organické kapaliny s uspořádaným uspořádáním molekul charakteristických pro krystaly. Kapalné krystaly jsou pro světelné paprsky průhledné, ale vlivem elektrického pole je narušena jejich struktura, molekuly jsou uspořádány náhodně a kapalina se stává neprůhlednou.

Podle principu činnosti se rozlišují LCD displeje, které pracují v procházejícím světle (prostupem) vytvořeném zdrojem podsvícení (výbojky nebo LED) a ve světle jakéhokoli zdroje (umělého nebo přirozeného) odraženého v indikátoru (pro odraz ). Práce na světle se využívá u monitorů, displejů mobilních telefonů. Reflexní indikátory se nacházejí v metrech, hodinách, kalkulačkách, displejích domácích spotřebičů a dalších.

Kromě toho se pro snížení spotřeby energie používá řada indikátorů s přepínatelným podsvícením za jasných podmínek a se zapnutým podsvícením při slabém osvětlení.

Obrázek 6 — Indikátor odrazivosti tekutých krystalů

Obrázek 6 ukazuje reflexní LCD displej. Mezi dvěma průhlednými deskami je vrstva tekutých krystalů (tloušťka vrstvy 10 – 20 µm). Horní deska má průhledné elektrody ve formě segmentů, čísel nebo písmen.

Pokud na elektrodách není žádné napětí, pak je LCD průhledný, procházejí jím světelné paprsky vnějšího přirozeného osvětlení, odrážejí se spodní zrcadlovou elektrodou a vracejí se ven — vidíme prázdnou obrazovku.Když se na kteroukoli elektrodu přivede napětí, LCD displej pod touto elektrodou se stane neprůhledným, světelné paprsky neprojdou touto částí kapaliny a poté na obrazovce vidíme segment, číslo, písmeno, znak atd.

Indikátory z tekutých krystalů mají řadu výhod, mezi které patří velmi nízká spotřeba energie, odolnost a kompaktnost.

Dnes jsou hlavním typem monitorů a televizních přijímačů LCD monitory (LCD monitory — displej z tekutých krystalů — monitory z tekutých krystalů, TFT monitory — LCD matrice využívající tenkovrstvé tranzistory).