Tööriistad ja kuvaseadmed

Osutusseadmed või kuvaelemendid on teabe kuvamisseadmete aluseks, mis on mõeldud elektrisignaali nähtavaks muutmiseks.

Valgusindikaatorid - kasutage elektrivooluga kuumutatud hõõgniidi sära. Need on hõõgniidiga miniatuursed lambid, mis valgustavad indikaatorite ja nuppude või teatud kujutiste, märkide, sümbolite värvilisi korpuseid (filtreid).

Elektroluminestseeruvad indikaatorid - mõne ainete kuma kasutatakse elektrivälja mõjul. Näiteks vaakumfluorestseeruvad indikaatorid. Need on mitme anoodiga lambid, millel on katoodi, kiirgavad elektronid ja võrk, mis juhib indikaatori voolu. Anoodid on valmistatud fosforiga kaetud sünteesivate segmentide kujul. Kui elektronid põrkavad kokku anoodide pinnaga, helendab vajalikku värvi luminofoor. Igale anoodile rakendatakse eraldi toitepinge.

Varem laialdaselt kasutatud, tõrjuvad need välja muud tüüpi näitajad. Need võimaldavad saada suure hulga erinevate värvide ja suure heledusega elemente ja märke.

Elektronkiire seadmed — põhinevad elektronidega pommitamisel tekkiva fosfori helgil.

Katoodkiireseadmete silmapaistvamad esindajad on elektronkiiretorud (CRT). CRT on elektrooniline vaakumseade, mis kasutab elektri- ja/või magnetvälja abil juhitava kiire kujul kontsentreeritud elektronkiirt ja loob nähtava pildi spetsiaalsel ekraanil (joonis 1).

Neid kasutatakse ostsilloskoopides — elektrooniliste protsesside jälgimiseks, televisioonis (kineskoobid) — edastatava kujutise heleduse ja värvuse kohta teavet sisaldava elektrisignaali teisendamiseks, radarkuvamisseadmetes — ümbritseva ruumi kohta teavet sisaldavate elektriliste signaalide teisendamiseks. nähtav pilt.

Joonis 1 – elektronkiiretoru ehitus

Neid tõrjuvad intensiivselt välja vedelkristallindikaatorid: kineskoopkuvarite tootmine lõpetatakse, kineskooptelerid vähenevad.

Gaaslahendus (ioon) seadmed – gaasi hõõgumist kasutatakse elektrilahenduseks.

Need koosnevad suletud silindrist, millesse on joodetud elektroodid (lihtsamal juhul anood ja katood - neoonlamp) ja täidetud madala rõhu all inertsete gaasidega (neoon, heelium, argoon, krüptoon). Pinge rakendamisel täheldatakse gaasi hõõgumist. Sära värvuse määrab täitegaasi koostis. Kasutatakse vahelduv- või alalispinge tähistamiseks.

Tänapäeval kasutatakse tootmiseks gaaslahendusseadmete plasmapaneele.

Plasmapaneel PDP (plasma display panel) on rakkude maatriks, mis on suletud kahe klaasi vahel. Iga rakk on kaetud fosforiga (külgnevad rakud moodustavad kolme värvi triaadid - punane, roheline ja sinine R, G, B) ja täidetud inertgaasiga - neoon või ksenoon (joonis 2).Kui elemendi elektroodidele rakendatakse elektrivoolu, muutub gaas plasma olekusse ja põhjustab fosfori hõõgumist.

Joonis 2 – Plasmapaneeli elementide disain

Plasmapaneelide peamine eelis on suured ekraani suurused — tavaliselt vahemikus 42-65 tolli. Lisaks saab üksikuid paneele kokku panna suurteks ekraanideks kasutamiseks kontserdisaalides, staadionidel, väljakutel jne.

Plasmapaneelidel on kõrge kontrastsussuhe (erinevus musta ja valge vahel), lai vaatenurk ja lai töötemperatuuride vahemik.

Lisaks eelistele on ka puudusi: ainult suured paneelid, fosfori järkjärguline "põletamine", suhteliselt suur energiatarbimine.

Pooljuhtide indikaatorid - tööpõhimõte põhineb valguskvantide emissioonil p-n-siirde piirkonnas, millele rakendatakse pinget.

Eristama:

— diskreetsed (punkt-) pooljuhtindikaatorid — LED-id;

— märginäidikud — numbrite ja tähtede kuvamiseks;

— LED-maatriksid.

LED-id ehk valgusdioodid (LED — Light Emission Diodes) on laialt levinud tänu oma kompaktsusele, võimele vastu võtta mis tahes värvi kiirgust, hapra klaaspirni puudumise, madala toitepinge ja ümberlülitamise lihtsuse tõttu.

LED koosneb ühest või mitmest kiirgust kiirgavast kristallist (joonis 3) ning paikneb samas korpuses koos läätse ja reflektoriga, mis moodustab suunatud valguskiire spektri nähtavas või infrapunases (nähtamatus) osas.

Joonis 3 – LED-i ehitus

Näide. Joonisel 4 on näidatud LED-i 12 V toiteallikale lülitamise skeem.Pingelang dioodil otse ühendamisel on umbes 2,5 V, seega on vaja karastustakisti järjestikku sisse lülitada. Piisava heleduse tagamiseks peaks dioodi vool olema suurusjärgus 20 mA. On vaja kindlaks määrata summutustakisti R takistus.

Joonis 4 – LED-i sisselülitamise skeem

Selleks määrame pinge, mis peab takistil langema (välja lülituma): UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Et anda ahelas etteantud pingel etteantud vool, vastavalt Ohmi seadus määrame takisti takistuse väärtuse: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Seejärel valitakse lähim suurem standardtakisti väärtus. Selle näite jaoks saate valida lähima väärtuse 470 oomi.

Võimsaid LED-e kasutatakse valgusallikatena sise- ja välisvalgustuses, prožektorites, valgusfoorides ja autode esituledes. Inertsiaalne jõudlus muudab LED-id asendamatuks, kui on vaja suurt jõudlust.

Seitsme LED-i ühendamine ühte korpusesse võimaldab luua seitsmesegmendilise märginäidiku, mis võimaldab kuvada 10 numbrit ja mõningaid tähti. Diagrammil näidatud indikaatoril (joonis 5) on anood dioodidele ühine, sellele antakse toitepinge ja katoodid on ühendatud elektrooniliste lülititega (transistoridega), mis ühendavad need kastiga. Tavaliselt juhib märgi indikaatorit mikroskeem.

Joonis 5 – Ikooniline pooljuhi indikaator

LED-maatriksid (moodulid) — teatud arv LED-e, mis on valmistatud tervikliku ploki kujul ja koos juhtahelaga. Tootmiseks kasutatakse stantse LED-ekraanid (LED-ekraanid).

Vedelkristallkuvarid (LCD) — põhinevad vedelkristallide optiliste omaduste muutumisel elektrivälja mõjul.

Vedelkristallid (LC) on orgaanilised vedelikud, mille molekulide järjestus on kristallidele iseloomulik. Vedelkristallid on valguskiirtele läbipaistvad, kuid elektrivälja mõjul on nende struktuur häiritud, molekulid paiknevad juhuslikult ja vedelik muutub läbipaistmatuks.

Vastavalt tööpõhimõttele eristatakse LCD-ekraane, mis töötavad taustvalgusallika (lahenduslambid või LED-id) loodud läbiva valguse (läbilaskva) valguses ja mis tahes indikaatoris peegelduva allika (tehislik või looduslik) valguses (peegelduseks). ) . Valgusel töötamist kasutatakse monitorides, mobiiltelefonide ekraanidel. Peegeldavaid indikaatoreid leidub meetrites, kellades, kalkulaatorites, kodumasinate näidikutes ja mujal.

Lisaks kasutatakse energiatarbimise vähendamiseks mitmeid indikaatoreid koos lülitatava taustvalgustusega eredates tingimustes ja sisselülitatud taustvalgustusega väheses valguses.

Joonis 6 – vedelkristalli peegeldusnäidik

Joonisel 6 on kujutatud peegeldav LCD-ekraan. Kahe läbipaistva plaadi vahel on vedelkristalli kiht (kihi paksus 10–20 µm). Ülemisel plaadil on läbipaistvad elektroodid segmentide, numbrite või tähtede kujul.

Kui elektroodidele pole pinget, siis on LCD läbipaistev, välise loomuliku valgustuse valguskiired läbivad selle, peegelduvad alumisel peeglielektroodil ja tulevad tagasi – näeme tühja ekraani.Kui suvalisele elektroodile on rakendatud pinge, muutub selle elektroodi all olev LCD-ekraan läbipaistmatuks, valguskiired ei läbi seda vedelikuosa ja siis näeme ekraanil segmenti, numbrit, tähte, märki vms.

Vedelkristallindikaatoritel on mitmeid eeliseid, mille hulgas on väga madal energiatarve, vastupidavus ja kompaktsus.

Tänapäeval on LCD-monitorid (LCD-kuvarid – vedelkristallkuvarid – vedelkristallkuvarid, TFT-kuvarid – vedelkristallkuvarid – vedelkristallkuvarid – vedelkristallkuvarid – vedelkristallkuvarid – vedelkristallkuvarid, õhukese kilega transistore kasutav LCD-maatriks) monitoride ja telerite põhitüüp.