Werkzeuge und Anzeigegeräte

Zeigegeräte oder Anzeigeelemente sind die Basis von Informationsanzeigegeräten, die ein elektrisches Signal in eine sichtbare Form umwandeln sollen.

Lichtindikatoren – nutzen das Leuchten eines Glühfadens, der durch elektrischen Strom erhitzt wird. Dabei handelt es sich um Miniaturlampen mit einem Glühfaden, die farbige Gehäuse (Filter) von Anzeigen und Tasten oder bestimmte Bilder, Zeichen, Symbole beleuchten.

Elektrolumineszenzindikatoren – das Leuchten einiger Stoffe wird unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes genutzt. Zum Beispiel Vakuum-Fluoreszenzindikatoren. Es handelt sich um Multianodenlampen mit einer Kathode, die Elektronen aussendet, und einem Gitter, das den Strom des Indikators steuert. Anoden werden in Form von mit Phosphor bedeckten Synthesesegmenten hergestellt. Wenn die Elektronen mit der Oberfläche der Anoden kollidieren, leuchtet der Leuchtstoff der gewünschten Farbe. An jede Anode wird eine eigene Versorgungsspannung angelegt.

Früher weit verbreitet, werden sie durch andere Arten von Indikatoren verdrängt. Sie ermöglichen den Erhalt einer großen Anzahl von Elementen und Zeichen mit unterschiedlichen Farben und hoher Helligkeit.

Elektronenstrahlgeräte – basierend auf dem Leuchten von Leuchtstoffen, wenn sie mit Elektronen beschossen werden.

Die bekanntesten Vertreter der Kathodenstrahlgeräte sind Kathodenstrahlröhren (CRT). CRT ist ein elektronisches Vakuumgerät, das einen in Form eines Strahls konzentrierten Elektronenstrahl verwendet, der durch ein elektrisches und/oder magnetisches Feld gesteuert wird, und ein sichtbares Bild auf einem speziellen Bildschirm erzeugt (Abb. 1).

Sie werden in Oszilloskopen – zur Überwachung elektronischer Prozesse, im Fernsehen (Bildröhren) – zur Umwandlung eines elektrischen Signals, das Informationen über die Helligkeit und Farbe des übertragenen Bildes enthält, in Radarbildgeräten – zur Umwandlung elektrischer Signale, die Informationen über den umgebenden Raum enthalten, verwendet ein sichtbares Bild.

Abbildung 1 – Aufbau einer Elektronenstrahlröhre

Sie werden stark durch Flüssigkristallanzeigen verdrängt: Die Produktion von Röhrenmonitoren wird eingestellt, Röhrenfernseher sind rückläufig.

Gasentladungsgeräte (Ionengeräte): Das Gasglühen wird für eine elektrische Entladung verwendet.

Sie bestehen aus einem versiegelten Zylinder mit darin eingelöteten Elektroden (im einfachsten Fall Anode und Kathode – eine Neonlampe) und sind bei niedrigem Druck mit Inertgasen (Neon, Helium, Argon, Krypton) gefüllt. Beim Anlegen einer Spannung wird Gasglühen beobachtet. Die Farbe des Glühens wird durch die Zusammensetzung des Füllgases bestimmt. Wird zur Bezeichnung von Wechsel- oder Gleichspannungen verwendet.

Heutzutage werden in der Produktion Gasentladungsgeräte, Plasmaplatten, eingesetzt.

Ein Plasmapanel PDP (Plasma Display Panel) ist eine Matrix aus Zellen, die zwischen zwei Glasscheiben eingeschlossen ist. Jede Zelle ist mit Phosphor bedeckt (benachbarte Zellen bilden Triaden aus drei Farben – Rot, Grün und Blau R, G, B) und mit einem Inertgas – Neon oder Xenon – gefüllt (Abb. 2).Wenn ein elektrischer Strom an die Elektroden der Zelle angelegt wird, geht das Gas in einen Plasmazustand über und bringt den Leuchtstoff zum Leuchten.

Abbildung 2 – Design von Plasmapanelzellen

Der Hauptvorteil von Plasma-Panels sind die großen Bildschirmgrößen, die normalerweise zwischen 42 und 65 Zoll liegen. Darüber hinaus können einzelne Panels zu großen Bildschirmen für den Einsatz in Konzertsälen, Stadien, Plätzen usw. zusammengesetzt werden.

Plasmabildschirme zeichnen sich durch ein hohes Kontrastverhältnis (Unterschied zwischen Schwarz und Weiß), einen großen Betrachtungswinkel und einen großen Betriebstemperaturbereich aus.

Neben den Vorteilen gibt es auch Nachteile: nur großformatige Panels, allmähliches „Verbrennen“ des Leuchtstoffs, relativ hoher Energieverbrauch.

Halbleiterindikatoren – Das Funktionsprinzip basiert auf der Emission von Lichtquanten im Bereich des pn-Übergangs, an den eine Spannung angelegt wird.

Unterscheiden:

— diskrete (Punkt-)Halbleiteranzeigen — LEDs;

— Zeichenindikatoren — zur Anzeige von Zahlen und Buchstaben;

— LED-Matrizen.

LEDs oder Leuchtdioden (LED – Light Emission Diodes) haben sich aufgrund ihrer Kompaktheit, der Fähigkeit, jede Emissionsfarbe zu empfangen, des Fehlens eines zerbrechlichen Glaskolbens, der niedrigen Versorgungsspannung und der einfachen Schaltbarkeit weit verbreitet.

Die LED besteht aus einem oder mehreren Kristallen (Abb. 3), die Strahlung aussenden und sich im selben Gehäuse mit einer Linse und einem Reflektor befinden, die einen gerichteten Lichtstrahl im sichtbaren oder infraroten (unsichtbaren) Teil des Spektrums erzeugen.

Abbildung 3 – Aufbau einer LED

Ein Beispiel. Abbildung 4 zeigt ein Diagramm zum Umschalten der LED auf eine 12-V-Versorgung.Der Spannungsabfall an der Diode beträgt bei direktem Anschluss etwa 2,5 V, daher ist es erforderlich, den Löschwiderstand in Reihe zu schalten. Um eine ausreichende Helligkeit zu gewährleisten, sollte der Diodenstrom in der Größenordnung von 20 mA liegen. Es ist notwendig, den Widerstandswert des Dämpfungswiderstands R zu bestimmen.

Abbildung 4 – Schema zum Einschalten der LED

Dazu ermitteln wir die Spannung, die am Widerstand abfallen (ausschalten) muss: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Um einen bestimmten Strom im Stromkreis bei einer bestimmten Spannung bereitzustellen, gemäß Ohm'sches Gesetz Wir ermitteln den Widerstandswert des Widerstands: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Anschließend wird der nächstgrößere Standardwiderstandswert ausgewählt. Für dieses Beispiel können Sie den nächstgelegenen Wert von 470 Ohm wählen.

Leistungsstarke LEDs werden als Lichtquellen in Innen- und Außenbeleuchtungen, Flutlichtern, Ampeln und Autoscheinwerfern eingesetzt. Die Trägheitsleistung macht LEDs unverzichtbar, wenn hohe Leistung erforderlich ist.

Durch die Kombination von sieben LEDs in einem Gehäuse können Sie eine Sieben-Segment-Zeichenanzeige erstellen, mit der Sie 10 Zahlen und einige Buchstaben anzeigen können. Bei dem im Diagramm (Abb. 5) gezeigten Indikator ist die Anode den Dioden gemeinsam, sie wird mit Versorgungsspannung versorgt und die Kathoden sind mit elektronischen Schaltern (Transistoren) verbunden, die sie mit der Box verbinden. Normalerweise wird die Zeichenanzeige von einer Mikroschaltung gesteuert.

Abbildung 5 – Ikonischer Halbleiterindikator

LED-Matrizen (Module) – eine bestimmte Anzahl von LEDs, die in Form eines kompletten Blocks und mit einer Steuerschaltung hergestellt sind. Für die Produktion werden Matrizen verwendet LED-Bildschirme (LED-Anzeigen).

Flüssigkristallanzeigen (LCD) – basieren auf der Änderung der optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes.

Flüssigkristalle (LC) sind organische Flüssigkeiten mit einer für Kristalle charakteristischen geordneten Anordnung von Molekülen. Flüssigkristalle sind für Lichtstrahlen transparent, aber unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wird ihre Struktur gestört, die Moleküle ordnen sich zufällig an und die Flüssigkeit wird undurchsichtig.

Nach dem Funktionsprinzip werden LCD-Displays unterschieden, die im Durchlicht (durch Transmission) arbeiten, das von einer Hintergrundbeleuchtungsquelle (Entladungslampen oder LEDs) erzeugt wird, und im Licht einer beliebigen Quelle (künstlich oder natürlich), die im Indikator reflektiert wird (zur Reflexion). ). Das Arbeiten mit Licht wird in Monitoren und Handydisplays eingesetzt. Reflektierende Indikatoren finden sich in Messgeräten, Uhren, Taschenrechnern, Displays von Haushaltsgeräten und mehr.

Darüber hinaus werden eine Reihe von Anzeigen mit zuschaltbarer Hintergrundbeleuchtung bei hellen Lichtverhältnissen und mit eingeschalteter Hintergrundbeleuchtung bei schlechten Lichtverhältnissen verwendet, um den Stromverbrauch zu senken.

Abbildung 6 – Flüssigkristall-Reflexionsindikator

Abbildung 6 zeigt ein reflektierendes LCD-Display. Zwischen zwei transparenten Platten befindet sich eine Flüssigkristallschicht (Schichtdicke 10 – 20 µm). Auf der oberen Platte befinden sich transparente Elektroden in Form von Segmenten, Zahlen oder Buchstaben.

Wenn an den Elektroden keine Spannung anliegt, ist das LCD transparent, die Lichtstrahlen der äußeren natürlichen Beleuchtung passieren es, werden von der unteren Spiegelelektrode reflektiert und kommen wieder heraus – wir sehen einen leeren Bildschirm.Wenn an eine Elektrode eine Spannung angelegt wird, wird die LCD-Anzeige unter dieser Elektrode undurchsichtig, Lichtstrahlen dringen nicht durch diesen Teil der Flüssigkeit und wir sehen dann ein Segment, eine Zahl, einen Buchstaben, ein Zeichen usw. auf dem Bildschirm.

Flüssigkristallindikatoren bieten eine Reihe von Vorteilen, darunter einen sehr geringen Stromverbrauch, Haltbarkeit und Kompaktheit.

Heute sind LCD-Monitore (LCD-Monitore – Flüssigkristallanzeige – Flüssigkristallmonitore, TFT-Monitore – LCD-Matrix mit Dünnschichttransistoren) der Haupttyp von Monitoren und Fernsehempfängern.