Herramientas y dispositivos de visualización.
Los dispositivos de señalización o elementos de visualización son la base de los dispositivos de visualización de información diseñados para convertir una señal eléctrica en una forma visible.
Indicadores de luz: use el brillo de un filamento incandescente calentado por una corriente eléctrica. Son lámparas en miniatura con un filamento incandescente, que iluminan cajas de colores (filtros) de indicadores y botones o ciertas imágenes, signos, símbolos.
Indicadores electroluminiscentes: el brillo de algunas sustancias se usa bajo la influencia de un campo eléctrico. Por ejemplo, indicadores fluorescentes de vacío. Son lámparas multiánodo con un cátodo, emisor de electrones, y una rejilla que controla la corriente del indicador. Los ánodos están hechos en forma de segmentos de síntesis cubiertos con fósforo. Cuando los electrones chocan con la superficie de los ánodos, el fósforo del color requerido brilla. Se aplica un voltaje de suministro separado a cada ánodo.
Anteriormente muy utilizados, están siendo desplazados por otro tipo de indicadores. Permiten obtener una gran cantidad de elementos y personajes con diferentes colores y alto brillo.
Dispositivos de haz de electrones: basados en el brillo de los fósforos cuando se bombardean con electrones.
Los representantes más destacados de los dispositivos de rayos catódicos son los tubos de rayos catódicos (CRT). CRT es un dispositivo electrónico de vacío que utiliza un haz de electrones concentrados en forma de haz controlado por un campo eléctrico y/o magnético y crea una imagen visible en una pantalla especial (Fig. 1).
Se utilizan en osciloscopios, para monitorear procesos electrónicos, en televisión (cinescopios), para convertir una señal eléctrica que contiene información sobre el brillo y el color de la imagen transmitida, en dispositivos de imágenes de radar, para convertir señales eléctricas que contienen información sobre el espacio circundante en una imagen visible.
Figura 1 — Construcción de un tubo de haz de electrones
Son intensamente desplazados por indicadores de cristal líquido: la producción de monitores CRT se interrumpe, los televisores CRT están disminuyendo.
Dispositivos de descarga de gas (iones): el resplandor de gas se utiliza para una descarga eléctrica.
Consisten en un cilindro sellado con electrodos soldados (en el caso más simple, ánodo y cátodo, una lámpara de neón) y lleno de gases inertes (neón, helio, argón, criptón) a baja presión. Cuando se aplica voltaje, se observa un resplandor de gas. El color del brillo está determinado por la composición del gas de relleno. Se utiliza para indicar voltajes de CA o CC.
Hoy en día se utilizan paneles de plasma de dispositivos de descarga de gas para la producción.
Un panel de plasma PDP (panel de visualización de plasma) es una matriz de células encerradas entre dos paneles de vidrio. Cada celda se cubre con fósforo (las celdas adyacentes forman tríadas de tres colores: rojo, verde y azul R, G, B) y se llena con un gas inerte: neón o xenón (Fig. 2).Cuando se aplica una corriente eléctrica a los electrodos de la celda, el gas se transforma en un estado de plasma y hace que el fósforo brille.
Figura 2 — Diseño de celdas de panel de plasma
La principal ventaja de los paneles de plasma son los tamaños de pantalla grandes, que generalmente oscilan entre 42" y 65". Además, los paneles individuales se pueden ensamblar en pantallas grandes para su uso en salas de conciertos, estadios, plazas, etc.
Los paneles de plasma tienen una alta relación de contraste (diferencia entre blanco y negro), un amplio ángulo de visión y una amplia gama de temperaturas de funcionamiento.
Junto con las ventajas, también hay desventajas: solo paneles de gran tamaño, "quema" gradual del fósforo, consumo de energía relativamente alto.
Indicadores de semiconductores: el principio de funcionamiento se basa en la emisión de cuantos de luz en la región de la unión p-n, a la que se aplica un voltaje.
Distinguir:
— indicadores discretos (puntuales) de semiconductores — LED;
— indicadores de caracteres — para mostrar números y letras;
— Matrices LED.
Los LED o diodos emisores de luz (LED — Light Emission Diodes) se han generalizado debido a su tamaño compacto, la capacidad de recibir cualquier color de emisión, la ausencia de una bombilla de vidrio frágil, el bajo voltaje de alimentación y la facilidad de conmutación.
El LED consiste en uno o más cristales (Fig. 3) emisores de radiación y ubicados en una misma carcasa con una lente y un reflector que forma un haz de luz dirigido en la parte visible o infrarroja (invisible) del espectro.
Figura 3 — Construcción de un LED
Un ejemplo. La Figura 4 muestra un diagrama para cambiar el LED a un suministro de 12 V.La caída de tensión en el diodo cuando se conecta directamente es de unos 2,5 V, por lo que es necesario encender la resistencia de extinción en serie. Para asegurar un brillo suficiente, la corriente del diodo debe ser del orden de 20 mA. Es necesario determinar la resistencia de la resistencia de amortiguamiento R.
Figura 4 — Esquema para encender el LED
Para ello, determinamos el voltaje que debe caer (apagarse) en la resistencia: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V
Para proporcionar una corriente dada en el circuito a un voltaje dado, de acuerdo con Ley de Ohm determinamos el valor de resistencia de la resistencia: R = ARRIBA / I = 9.5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm
Luego se selecciona el valor de resistencia estándar más grande más cercano. Para este ejemplo, puede elegir el valor más cercano de 470 ohmios.
Los potentes LED se utilizan como fuentes de luz en iluminación interior y exterior, reflectores, semáforos y faros de automóviles. El rendimiento inercial hace que los LED sean indispensables cuando se requiere un alto rendimiento.
La combinación de siete LED en una carcasa le permite crear un indicador de caracteres de siete segmentos que le permite mostrar 10 números y algunas letras. En el indicador que se muestra en el diagrama (Fig. 5), el ánodo es común a los diodos, se le suministra voltaje de alimentación y los cátodos están conectados a interruptores electrónicos (transistores) que los conectan a la caja. Por lo general, el indicador de caracteres está controlado por un microcircuito.
Figura 5 — Indicador icónico de semiconductores
Matrices (módulos) de LED: una cierta cantidad de LED fabricados en forma de un bloque completo y con un circuito de control. Los troqueles se utilizan para la producción. Pantallas LED (pantallas LED).
Pantallas de cristal líquido (LCD): basadas en el cambio de las propiedades ópticas de los cristales líquidos bajo la influencia de un campo eléctrico.
Los cristales líquidos (LC) son líquidos orgánicos con una disposición ordenada de moléculas característica de los cristales. Los cristales líquidos son transparentes a los rayos de luz, pero bajo la influencia de un campo eléctrico su estructura se altera, las moléculas se disponen al azar y el líquido se vuelve opaco.
Según el principio de funcionamiento, se distinguen las pantallas LCD que funcionan con luz transmitida (por transmisión) creada por una fuente de luz de fondo (lámparas de descarga o LED) y con la luz de cualquier fuente (artificial o natural) reflejada en el indicador (por reflexión). ) . El trabajo con luz se usa en monitores, pantallas de teléfonos móviles. Los indicadores reflectantes se encuentran en medidores, relojes, calculadoras, pantallas de electrodomésticos y más.
Además, se utilizan varios indicadores con retroiluminación conmutable en condiciones de mucha luz y con la retroiluminación encendida en condiciones de poca luz para reducir el consumo de energía.
Figura 6 — Indicador de reflectancia de cristal líquido
La figura 6 muestra una pantalla LCD reflectante. Entre dos placas transparentes hay una capa de cristal líquido (espesor de la capa 10 — 20 µm). La placa superior tiene electrodos transparentes en forma de segmentos, números o letras.
Si no hay voltaje en los electrodos, entonces la pantalla LCD es transparente, los rayos de luz de la iluminación natural externa pasan a través de ella, se reflejan en el electrodo del espejo inferior y vuelven a salir: vemos una pantalla en blanco.Cuando se aplica un voltaje a cualquier electrodo, la pantalla LCD debajo de ese electrodo se vuelve opaca, los rayos de luz no pasan a través de esa parte del líquido y luego vemos un segmento, número, letra, signo, etc. en la pantalla.
Los indicadores de cristal líquido tienen una serie de ventajas, entre las que se encuentran el muy bajo consumo de energía, la durabilidad y la compacidad.
Hoy en día, los monitores LCD (monitores LCD, pantalla de cristal líquido, monitores de cristal líquido, monitores TFT, matriz LCD que utiliza transistores de película delgada) son el tipo principal de monitores y receptores de televisión.