Orodja in prikazovalne naprave

Kazalne naprave ali prikazovalni elementi so osnova naprav za prikaz informacij, namenjenih pretvarjanju električnega signala v vidno obliko.

Svetlobni indikatorji - uporabljajo sij žarilne nitke, segrete z električnim tokom. So miniaturne svetilke z žarilno nitko, ki osvetljujejo barvna ohišja (filtre) indikatorjev in gumbov ali določene slike, znake, simbole.

Elektroluminiscenčni indikatorji - sij nekaterih snovi se uporablja pod vplivom električnega polja. Na primer vakuumski fluorescenčni indikatorji. To so večanodne sijalke s katodo, ki oddaja elektrone, in mrežo, ki nadzoruje tok indikatorja. Anode so izdelane v obliki sintetizirajočih segmentov, prekritih s fosforjem. Ko elektroni trčijo ob površino anod, zasije fosfor želene barve. Na vsako anodo se napaja ločena napajalna napetost.

Prej pogosto uporabljeni, jih izpodrivajo druge vrste kazalnikov. Omogočajo pridobivanje velikega števila elementov in znakov z različnimi barvami in visoko svetlostjo.

Naprave z elektronskim žarkom — temeljijo na siju fosforjev, ko so obstreljeni z elektroni.

Najvidnejši predstavniki katodnih naprav so katodne cevi (CRT). CRT je elektronska vakuumska naprava, ki uporablja snop elektronov, koncentriran v obliki snopa, ki ga krmili električno in/ali magnetno polje, in ustvarja vidno sliko na posebnem zaslonu (slika 1).

Uporabljajo se v osciloskopih — za spremljanje elektronskih procesov, v televiziji (kineskopi) — za pretvorbo električnega signala, ki vsebuje informacije o svetlosti in barvi oddane slike, v napravah za radarsko slikanje — za pretvorbo električnih signalov, ki vsebujejo informacije o okoliškem prostoru v vidna slika.

Slika 1 - Konstrukcija elektronske cevi

Intenzivno jih izpodrivajo indikatorji s tekočimi kristali: proizvodnja CRT monitorjev je ukinjena, CRT televizorji upadajo.

Plinske (ionske) naprave - sij plina se uporablja za električno razelektritev.

Sestavljeni so iz zaprtega valja, v katerega so spajkane elektrode (v najpreprostejšem primeru anoda in katoda - neonska svetilka) in napolnjene z inertnimi plini (neon, helij, argon, kripton) pri nizkem tlaku. Pri uporabi napetosti opazimo sijaj plina. Barva sijaja je določena s sestavo polnilnega plina. Uporablja se za označevanje AC ali DC napetosti.

Danes se za proizvodnjo uporabljajo plazemske plošče naprav za praznjenje plina.

Plazemska plošča PDP (plazemska zaslonska plošča) je matrika celic, zaprtih med dvema steklenima ploščama. Vsaka celica je prekrita s fosforjem (sosednje celice tvorijo triade treh barv — rdeča, zelena in modra R, G, B) in napolnjena z inertnim plinom — neonom ali ksenonom (slika 2).Ko na elektrode celice dovedemo električni tok, se plin spremeni v stanje plazme in povzroči, da fosfor zasije.

Slika 2 — Zasnova celic plazemske plošče

Glavna prednost plazemskih plošč je velika velikost zaslona — običajno od 42 do 65 palcev. Poleg tega je mogoče posamezne plošče sestaviti v velike zaslone za uporabo v koncertnih dvoranah, stadionih, trgih itd.

Plazma plošče imajo visoko kontrastno razmerje (razlika med črno in belo), širok vidni kot in širok razpon delovnih temperatur.

Skupaj s prednostmi obstajajo tudi slabosti: le velike plošče, postopno "gorenje" fosforja, relativno visoka poraba energije.

Polprevodniški indikatorji - princip delovanja temelji na emisiji svetlobnih kvantov v območju p-n spoja, na katerega se napaja napetost.

Razlikovati:

— diskretni (točkovni) polprevodniški indikatorji — LED diode;

— indikatorji znakov — za prikaz številk in črk;

— LED matrice.

LED ali svetleče diode (LED - Light Emission Diodes) so postale razširjene zaradi svoje kompaktnosti, zmožnosti sprejemanja katere koli barve sevanja, odsotnosti krhke steklene žarnice, nizke napajalne napetosti in enostavnosti preklapljanja.

LED dioda je sestavljena iz enega ali več kristalov (slika 3), ki sevajo in se nahajajo v istem ohišju z lečo in reflektorjem, ki tvorijo usmerjen svetlobni žarek v vidnem ali infrardečem (nevidnem) delu spektra.

Slika 3 — Konstrukcija LED

Primer. Slika 4 prikazuje diagram preklopa LED na 12 V napajanje.Padec napetosti na diodi pri neposredni priključitvi je približno 2,5 V, zato je treba zaporedno vklopiti dušilni upor. Za zagotovitev zadostne svetlosti mora biti tok diode reda velikosti 20 mA. Določiti je treba upor dušilnega upora R.

Slika 4 — Shema za vklop LED

Za to določimo napetost, ki mora pasti (izklopiti) na uporu: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Za zagotovitev danega toka v tokokrogu pri dani napetosti, glede na Ohmov zakon določimo vrednost upora upora: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Nato se izbere najbližja večja standardna vrednost upora. Za ta primer lahko izberete najbližjo vrednost 470 ohmov.

Zmogljive LED diode se uporabljajo kot viri svetlobe v notranji in zunanji razsvetljavi, reflektorjih, semaforjih in avtomobilskih žarometih. Zaradi vztrajnosti so LED diode nepogrešljive, ko je potrebna visoka zmogljivost.

Združevanje sedmih LED diod v eno ohišje vam omogoča, da ustvarite sedemsegmentni indikator znakov, ki vam omogoča prikaz 10 številk in nekaj črk. V indikatorju, prikazanem na diagramu (slika 5), ​​je anoda skupna diodam, nanjo se napaja napajalna napetost, katode pa so povezane z elektronskimi stikali (tranzistorji), ki jih povezujejo s škatlo. Običajno indikator znakov nadzira mikrovezje.

Slika 5 — Ikonični polprevodniški indikator

LED matrike (moduli) - določeno število LED, izdelanih v obliki celotnega bloka in s krmilnim vezjem. Matrice se uporabljajo za proizvodnjo LED zasloni (LED zasloni).

Zasloni s tekočimi kristali (LCD) — temeljijo na spremembi optičnih lastnosti tekočih kristalov pod vplivom električnega polja.

Tekoči kristali (LC) so organske tekočine z urejeno razporeditvijo molekul, značilno za kristale. Tekoči kristali so prozorni za svetlobne žarke, vendar se pod vplivom električnega polja njihova struktura poruši, molekule se razporedijo naključno in tekočina postane neprozorna.

Glede na princip delovanja ločimo LCD zaslone, ki delujejo v prepuščeni svetlobi (skozi prepustnost), ki jo ustvari vir osvetlitve ozadja (sijalke na razelektrenje ali LED) in v svetlobi katerega koli vira (umetnega ali naravnega), ki se odbije od indikatorja (za odboj ) . Delo na svetlobi se uporablja v monitorjih, zaslonih mobilnih telefonov. Odsevne indikatorje najdemo v števcih, urah, kalkulatorjih, zaslonih gospodinjskih aparatov itd.

Poleg tega se uporabljajo številni indikatorji s preklopljivo osvetlitvijo ozadja v svetlih pogojih in z vklopljeno osvetlitvijo ozadja pri šibki svetlobi za zmanjšanje porabe energije.

Slika 6 — Indikator odbojnosti tekočih kristalov

Slika 6 prikazuje odsevni LCD zaslon. Med dvema prozornima ploščama je plast tekočih kristalov (debelina plasti 10-20 µm). Zgornja plošča ima prozorne elektrode v obliki segmentov, številk ali črk.

Če na elektrodah ni napetosti, je LCD prozoren, svetlobni žarki zunanje naravne razsvetljave prehajajo skozenj, se odbijajo od spodnje zrcalne elektrode in se vrnejo ven - vidimo prazen zaslon.Ko na katerokoli elektrodo dovedemo napetost, LCD zaslon pod to elektrodo postane neprozoren, svetlobni žarki ne prehajajo skozi ta del tekočine in takrat na zaslonu vidimo segment, številko, črko, znak itd.

Indikatorji na tekoče kristale imajo vrsto prednosti, med katerimi so zelo nizka poraba energije, vzdržljivost in kompaktnost.

Danes so LCD monitorji (LCD monitorji - tekočekristalni zasloni - tekočekristalni monitorji, TFT monitorji - LCD matrika z uporabo tankoslojnih tranzistorjev) glavna vrsta monitorjev in televizijskih sprejemnikov.