Ferramentas e dispositivos de exibição

Dispositivos apontadores ou elementos de exibição são a base dos dispositivos de exibição de informações projetados para converter um sinal elétrico em uma forma visível.

Indicadores luminosos - utilizam o brilho de um filamento incandescente aquecido por uma corrente elétrica. São lâmpadas em miniatura com um filamento incandescente, iluminando caixas coloridas (filtros) de indicadores e botões ou certas imagens, signos, símbolos.

Indicadores eletroluminescentes - o brilho de algumas substâncias é usado sob a influência de um campo elétrico. Por exemplo, indicadores fluorescentes a vácuo. São lâmpadas multiânodo com um cátodo, emitindo elétrons, e uma grade que controla a corrente do indicador. Ânodos são feitos na forma de sintetizar segmentos cobertos com fósforo. Quando os elétrons colidem com a superfície dos ânodos, o fósforo da cor desejada brilha. Uma tensão de alimentação separada é aplicada a cada ânodo.

Antes amplamente utilizados, eles estão sendo substituídos por outros tipos de indicadores. Permitem obter um grande número de elementos e personagens com diferentes cores e alto brilho.

Dispositivos de feixe de elétrons — baseados no brilho dos fósforos quando bombardeados com elétrons.

Os representantes mais proeminentes dos dispositivos de raios catódicos são os tubos de raios catódicos (CRT). O CRT é um dispositivo eletrônico a vácuo que utiliza um feixe de elétrons concentrado em forma de feixe controlado por um campo elétrico e/ou magnético e cria uma imagem visível em uma tela especial (Fig. 1).

Eles são usados ​​em osciloscópios — para monitorar processos eletrônicos, na televisão (cinescópios) — para converter um sinal elétrico contendo informações sobre o brilho e a cor da imagem transmitida, em dispositivos de imagem de radar — para converter sinais elétricos contendo informações sobre o espaço circundante em uma imagem visível.

Figura 1 — Construção de um tubo de feixe de elétrons

Eles são intensamente substituídos por indicadores de cristal líquido: a produção de monitores CRT é descontinuada, as TVs CRT estão em declínio.

Dispositivos de Descarga de Gás (Íon) - O brilho do gás é usado para uma descarga elétrica.

Eles consistem em um cilindro selado com eletrodos soldados nele (no caso mais simples, ânodo e cátodo - uma lâmpada de néon) e preenchido com gases inertes (néon, hélio, argônio, criptônio) a baixa pressão. Quando a tensão é aplicada, o brilho do gás é observado. A cor do brilho é determinada pela composição do gás de enchimento. Usado para denotar tensões CA ou CC.

Hoje, os painéis de plasma de dispositivos de descarga de gás são usados ​​para produção.

Um painel de plasma PDP (painel de exibição de plasma) é uma matriz de células encerradas entre dois painéis de vidro. Cada célula é coberta com fósforo (células adjacentes formam tríades de três cores - vermelho, verde e azul R, G, B) e preenchidas com um gás inerte - néon ou xenônio (Fig. 2).Quando uma corrente elétrica é aplicada aos eletrodos da célula, o gás se transforma em um estado de plasma e faz com que o fósforo brilhe.

Figura 2 — Desenho das células do painel de plasma

A principal vantagem dos painéis de plasma são os grandes tamanhos de tela - geralmente variando de 42" a 65". Além disso, painéis individuais podem ser montados em grandes telas para uso em salas de concerto, estádios, praças, etc.

Os painéis de plasma têm uma alta taxa de contraste (diferença entre preto e branco), um amplo ângulo de visão e uma ampla faixa de temperaturas de operação.

Junto com as vantagens, também existem desvantagens: apenas painéis de grande porte, "queima" gradual do fósforo, consumo de energia relativamente alto.

Indicadores de semicondutores - o princípio de funcionamento baseia-se na emissão de quanta de luz na região da junção p-n, à qual é aplicada uma tensão.

Distinguir:

— indicadores discretos (pontuais) de semicondutores — LEDs;

— indicadores de caracteres — para exibir números e letras;

— Matrizes de LED.

LEDs ou diodos emissores de luz (LED — Light Emission Diodes) se espalharam devido à sua compacidade, capacidade de receber qualquer cor de emissão, ausência de uma lâmpada de vidro frágil, baixa tensão de alimentação e facilidade de comutação.

O LED consiste em um ou mais cristais (Fig. 3) emissores de radiação e localizados no mesmo invólucro com uma lente e um refletor que forma um feixe de luz direcionado na parte visível ou infravermelha (invisível) do espectro.

Figura 3 — Construção de um LED

Um exemplo. A Figura 4 mostra um diagrama de comutação do LED para uma fonte de 12 V.A queda de tensão no diodo quando conectado diretamente é de cerca de 2,5 V, portanto, é necessário ligar o resistor de extinção em série. Para garantir brilho suficiente, a corrente do diodo deve ser da ordem de 20 mA. É necessário determinar a resistência do resistor de amortecimento R.

Figura 4 — Esquema para ligar o LED

Para fazer isso, determinamos a tensão que deve cair (desligar) no resistor: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Para fornecer uma dada corrente no circuito a uma dada tensão, de acordo com lei de ohm determinamos o valor da resistência do resistor: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

O valor do resistor padrão maior mais próximo é então selecionado. Para este exemplo, você pode escolher o valor mais próximo de 470 ohms.

LEDs potentes são usados ​​como fontes de luz em iluminação interna e externa, holofotes, semáforos e faróis de automóveis. O desempenho inercial torna os LEDs indispensáveis ​​quando é necessário alto desempenho.

A combinação de sete LEDs em uma caixa permite criar um indicador de caracteres de sete segmentos que permite exibir 10 números e algumas letras. No indicador mostrado no diagrama (Fig. 5), o ânodo é comum aos diodos, a tensão de alimentação é fornecida a ele e os cátodos são conectados a chaves eletrônicas (transistores) que os conectam à caixa. Normalmente, o indicador de caracteres é controlado por um microcircuito.

Figura 5 — Indicador de semicondutor icônico

Matrizes de LED (módulos) — um certo número de LEDs feitos na forma de um bloco completo e com um circuito de controle. Matrizes são usadas para produção Telas de LED (displays de LED).

Visores de cristal líquido (LCD) — com base na alteração das propriedades ópticas de cristais líquidos sob a influência de um campo elétrico.

Os cristais líquidos (CL) são líquidos orgânicos com um arranjo ordenado de moléculas característico dos cristais. Os cristais líquidos são transparentes aos raios de luz, mas sob a influência de um campo elétrico sua estrutura é perturbada, as moléculas são dispostas aleatoriamente e o líquido torna-se opaco.

De acordo com o princípio de funcionamento, distinguem-se os monitores LCD que funcionam na luz transmitida (por transmissão) criada por uma fonte de luz de fundo (lâmpadas de descarga ou LEDs) e na luz de qualquer fonte (artificial ou natural) refletida no indicador (para reflexão ) . Trabalhar com luz é usado em monitores, telas de celulares. Os indicadores reflexivos são encontrados em medidores, relógios, calculadoras, visores de eletrodomésticos e muito mais.

Além disso, vários indicadores são usados ​​com uma luz de fundo comutável em condições de muita luz e com a luz de fundo ligada em pouca luz para reduzir o consumo de energia.

Figura 6 - Indicador de Refletância de Cristal Líquido

A Figura 6 mostra um display LCD reflexivo. Entre duas chapas transparentes há uma camada de cristal líquido (espessura da camada 10 — 20 µm). A placa superior possui eletrodos transparentes na forma de segmentos, números ou letras.

Se não houver tensão nos eletrodos, o LCD é transparente, os raios de luz da iluminação natural externa passam por ele, são refletidos pelo eletrodo do espelho inferior e voltam - vemos uma tela em branco.Quando uma tensão é aplicada a qualquer eletrodo, o visor LCD abaixo desse eletrodo fica opaco, os raios de luz não passam por essa parte do líquido e, então, vemos um segmento, número, letra, sinal etc. na tela.

Os indicadores de cristal líquido têm várias vantagens, entre as quais consumo de energia muito baixo, durabilidade e tamanho compacto.

Hoje, os monitores LCD (monitores LCD — tela de cristal líquido — monitores de cristal líquido, monitores TFT — matriz LCD usando transistores de filme fino) são o principal tipo de monitores e receptores de televisão.