Nástroje a zobrazovacie zariadenia

Polohovacie zariadenia alebo zobrazovacie prvky sú základom zariadení na zobrazovanie informácií určených na prevod elektrického signálu do viditeľnej podoby.

Svetelné indikátory - využívajú žiaru rozžeraveného vlákna ohrievaného elektrickým prúdom. Sú to miniatúrne lampy so žhaviacim vláknom, osvetľujúce farebné puzdrá (filtre) indikátorov a tlačidiel alebo určitých obrázkov, znakov, symbolov.

Elektroluminiscenčné indikátory - žiara niektorých látok sa využíva pod vplyvom elektrického poľa. Napríklad vákuové fluorescenčné indikátory. Sú to viacanódové výbojky s katódou, vyžarujúce elektróny a mriežkou, ktorá riadi prúd indikátora. Anódy sú vyrobené vo forme syntetizujúcich segmentov pokrytých fosforom. Keď sa elektróny zrazia s povrchom anód, rozžiari sa fosfor požadovanej farby. Na každú anódu je privedené samostatné napájacie napätie.

Predtým široko používané sú nahrádzané inými typmi ukazovateľov. Umožňujú získať veľké množstvo prvkov a znakov s rôznymi farbami a vysokým jasom.

Zariadenia s elektrónovým lúčom — založené na žiare fosforu pri bombardovaní elektrónmi.

Najvýznamnejšími predstaviteľmi katódových zariadení sú katódové trubice (CRT). CRT je elektronické vákuové zariadenie, ktoré využíva zväzok elektrónov sústredený vo forme zväzku riadeného elektrickým a/alebo magnetickým poľom a vytvára viditeľný obraz na špeciálnej obrazovke (obr. 1).

Používajú sa v osciloskopoch — na monitorovanie elektronických procesov, v televízii (kinoskopy) — na konverziu elektrického signálu obsahujúceho informáciu o jase a farbe prenášaného obrazu, v radarových zobrazovacích zariadeniach — na konverziu elektrických signálov obsahujúcich informácie o okolitom priestore v viditeľný obraz.

Obrázok 1 – Konštrukcia elektrónovej trubice

Intenzívne ich vytláčajú indikátory z tekutých kryštálov: výroba CRT monitorov je ukončená, CRT televízory upadajú.

Zariadenia na výboj plynu (iónové) - Plynová žiara sa používa na elektrický výboj.

Pozostávajú z utesneného valca, do ktorého sú prispájkované elektródy (v najjednoduchšom prípade anóda a katóda — neónová lampa) a naplnené inertnými plynmi (neón, hélium, argón, kryptón) pri nízkom tlaku. Pri použití napätia sa pozoruje plynová žiara. Farba žiary je určená zložením plniaceho plynu. Používa sa na označenie striedavého alebo jednosmerného napätia.

Dnes sa na výrobu používajú plynové výbojové zariadenia plazmové panely.

Plazmový panel PDP (plazmový zobrazovací panel) je matrica buniek uzavretá medzi dvoma tabuľami skla. Každá bunka je pokrytá fosforom (susedné bunky tvoria triády troch farieb — červená, zelená a modrá R, G, B) a naplnená inertným plynom — neónom alebo xenónom (obr. 2).Keď sa na elektródy článku aplikuje elektrický prúd, plyn sa transformuje do plazmového stavu a spôsobí, že fosfor bude žiariť.

Obrázok 2 – Návrh buniek plazmového panelu

Hlavnou výhodou plazmových panelov sú veľké veľkosti obrazovky — zvyčajne od 42" do 65". Okrem toho je možné jednotlivé panely zostaviť do veľkoplošných obrazoviek pre použitie v koncertných sálach, na štadiónoch, na námestiach atď.

Plazmové panely majú vysoký kontrastný pomer (rozdiel medzi čiernou a bielou), široký pozorovací uhol a široký rozsah prevádzkových teplôt.

Spolu s výhodami sú tu aj nevýhody: len veľkorozmerné panely, postupné „vypaľovanie“ luminoforu, pomerne vysoká spotreba energie.

Polovodičové indikátory - princíp činnosti je založený na emisii svetelných kvánt v oblasti p-n prechodu, na ktoré je privedené napätie.

Rozlíšiť:

— diskrétne (bodové) polovodičové indikátory — LED diódy;

— indikátory znakov — na zobrazenie čísel a písmen;

— LED matrice.

LED alebo svetelné diódy (LED — Light Emission Diodes) sa rozšírili vďaka svojej kompaktnosti, schopnosti prijímať akúkoľvek farbu vyžarovania, absencii krehkej sklenenej žiarovky, nízkemu napájaciemu napätiu a jednoduchému spínaniu.

LED sa skladá z jedného alebo viacerých kryštálov (obr. 3) vyžarujúcich žiarenie a umiestnených v rovnakom puzdre so šošovkou a reflektorom, ktorý tvorí smerovaný svetelný lúč vo viditeľnej alebo infračervenej (neviditeľnej) časti spektra.

Obrázok 3 – Konštrukcia LED

Príklad. Obrázok 4 ukazuje schému prepínania LED na 12 V napájanie.Úbytok napätia na dióde pri priamom zapojení je cca 2,5 V, preto je potrebné zapnúť zhášací odpor v sérii. Na zabezpečenie dostatočného jasu by mal byť prúd diódy rádovo 20 mA. Je potrebné určiť odpor tlmiaceho odporu R.

Obrázok 4 – Schéma zapnutia LED

Aby sme to dosiahli, určíme napätie, ktoré musí klesnúť (vypnúť) na rezistore: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Na zabezpečenie daného prúdu v obvode pri danom napätí, podľa Ohmov zákon určíme hodnotu odporu rezistora: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Potom sa vyberie najbližšia väčšia hodnota štandardného odporu. Pre tento príklad si môžete vybrať najbližšiu hodnotu 470 ohmov.

Výkonné LED diódy sa používajú ako svetelné zdroje vo vnútornom a vonkajšom osvetlení, reflektoroch, semaforoch a svetlometoch áut. Zotrvačný výkon robí LED diódy nepostrádateľnými, keď sa vyžaduje vysoký výkon.

Kombinácia siedmich LED diód do jedného krytu vám umožní vytvoriť sedemsegmentový znakový indikátor, ktorý vám umožní zobraziť 10 čísel a niekoľko písmen. V indikátore znázornenom na schéme (obr. 5) je anóda spoločná pre diódy, je k nej privádzané napájacie napätie a katódy sú pripojené k elektronickým spínačom (tranzistorom), ktoré ich spájajú so skrinkou. Zvyčajne je indikátor charakteru riadený mikroobvodom.

Obrázok 5 – Ikonický polovodičový indikátor

LED matice (moduly) — určitý počet LED vyrobených vo forme kompletného bloku a s riadiacim obvodom. Na výrobu sa používajú matrice LED obrazovky (LED displeje).

Displeje z tekutých kryštálov (LCD) — založené na zmene optických vlastností tekutých kryštálov pod vplyvom elektrického poľa.

Kvapalné kryštály (LC) sú organické kvapaliny s usporiadaným usporiadaním molekúl charakteristických pre kryštály. Kvapalné kryštály sú priehľadné pre svetelné lúče, ale vplyvom elektrického poľa sa ich štruktúra naruší, molekuly sú usporiadané náhodne a kvapalina sa stáva nepriehľadnou.

Podľa princípu činnosti sa rozlišujú LCD displeje, ktoré pracujú v prechádzajúcom svetle (priestupom) vytvorenom zdrojom podsvietenia (výbojky alebo LED) a vo svetle akéhokoľvek zdroja (umelého alebo prirodzeného) odrazeného v indikátore (pre odraz ). Práca na svetlo sa využíva v monitoroch, displejoch mobilných telefónov. Reflexné indikátory sa nachádzajú v metroch, hodinách, kalkulačkách, displejoch domácich spotrebičov a ďalších.

Okrem toho sa na zníženie spotreby energie používa množstvo indikátorov s prepínateľným podsvietením v jasných podmienkach a so zapnutým podsvietením pri slabom osvetlení.

Obrázok 6 – Indikátor odrazu tekutých kryštálov

Obrázok 6 zobrazuje reflexný LCD displej. Medzi dvoma priehľadnými doskami je vrstva tekutých kryštálov (hrúbka vrstvy 10 – 20 µm). Horná doska má priehľadné elektródy vo forme segmentov, čísel alebo písmen.

Ak na elektródach nie je žiadne napätie, potom je LCD priehľadný, svetelné lúče vonkajšieho prirodzeného osvetlenia ním prechádzajú, odrážajú sa spodnou zrkadlovou elektródou a vracajú sa von — vidíme prázdnu obrazovku.Keď sa na ktorúkoľvek elektródu privedie napätie, LCD displej pod touto elektródou sa stane nepriehľadným, svetelné lúče neprechádzajú cez túto časť kvapaliny a potom na obrazovke vidíme segment, číslo, písmeno, znak atď.

Indikátory z tekutých kryštálov majú množstvo výhod, medzi ktoré patrí veľmi nízka spotreba energie, odolnosť a kompaktnosť.

V súčasnosti sú hlavným typom monitorov a televíznych prijímačov LCD monitory (LCD monitory – displej z tekutých kryštálov – monitory z tekutých kryštálov, TFT monitory – LCD matrica využívajúca tenkovrstvové tranzistory).