A mutatók szerkezete és elve
Szerkezete szerint minden mutató különböző típusú és típusú. A mai napig az egyik leggyakoribb mutató típus a folyadékkristályos jelző.
A folyékony kristályok egyrészt folyékonyak, mint izotróp folyadék, másrészt viszont bizonyos sorrendet tartanak a molekulák elrendezésében, mint egy kristály. Bizonyos esetekben a mezofázis a hőmérséklet széles tartományában stabilnak bizonyul, majd folyadékkristályokról beszél. A legtöbb folyékony kristályt rúdmolekulák alkotják. Jellemzően a folyadékkristályos kijelző egy 20 um vastagságú üveg küvetta, amelybe egy folyadékkristály van elhelyezve. A folyadékkristály molekuláinak irányát úgy határozhatjuk meg, hogy a sejtek felületét úgy kezeljük, hogy a molekulák egy bizonyos irányban párhuzamosan helyezkedjenek el, a sejt síkjával párhuzamosan vagy merőlegesek legyenek. A felületkezelés egyik módja, hogy egy vékony réteg szilárd polimert alkalmazzon rá, majd "dörzsölje" egy irányban. A folyadékkristály molekuláinak irányának különböző irányait alkalmazva, kezdetben felületi rendezéssel, majd elektromos mező segítségével a legegyszerűbb kijelzőt lehet kialakítani.
1 - vezető, 2 - polimer tömítés, 3 - üveg, 4 - ón - oxid bevonat, 5 - folyadékkristály keverék
Ábra. 1.7. A folyadékkristályos kijelző cellájának szerkezete
A folyadékkristályos kijelző több rétegből áll, ahol kulcsszerepet játszik két üveglap, amelyek között folyadékkristály van elhelyezve. A panelet hornyokra helyezzük. A kaparók az átlátszó műanyag vékonyrétegek üvegfelületén való elhelyezésének eredményeképpen készülnek, amelyet ezután különleges módon feldolgoznak. A hornyok úgy vannak elrendezve, hogy párhuzamosak az egyes paneleken, de merőlegesek a szomszédos panel hornyaira. A hornyokkal érintkezve a folyadékkristályokban lévő molekulák azonosak az egész felületen. Ennek eredményeképpen a folyadékkristály molekuláinak orientációs iránya elfordul a felső panelről az aljára 90 ° -kal, ezáltal forgatja a fény polarizációjának síkját. A kép a folyadékkristályos kijelző felett és alatt helyezkedik el a polarizált fóliák segítségével. Ha ezeknek a filmeknek a polarizációs tengelyei merőlegesek egymásra, a kijelző átlátszó lesz. Az üvegtáblákra vékony fémréteget képeznek, amely az elektródákat képezi. Ha az elektródákra feszültség van, a folyadékkristály molekulái az elektromos mező mentén bontakoznak ki, a polarizációs sík forgása eltűnik, és a fény nem tud átjutni a polarizációs filmeken. Fontos, hogy az elektromos mező hatása nem kapcsolódik a molekula dipol momentumához, és ezért nem függ a mező irányától. Ez lehetővé teszi a változó mező használatát a jelző vezérléséhez. Egy állandó mező vezethet a folyadékkristály elektrolíziséhez és végül az eszköz meghibásodásához. A folyadékkristályos kijelzőn lévő elektródákat pontok, piktogramok vagy szegmensek formájában alkalmazzák különböző típusú információk megjelenítésére, amint azt már korábban említettük.
A folyadékkristályos kijelzőket kétféle üzemmódban használják: a fényvisszaverés módjában és az átvitel módjában. A folyadékkristályos kijelző leghatékonyabb módja a visszaverődési mód. Ebben a módban külső fényforrásokat, például nap- vagy beltéri világítótesteket használnak. A folyadék folyadékkristályos mutatói gyakorlatilag nem fogyasztanak. A reflexiós mód használata esetén a teljes kijelző átlátszó. Az információt az elektródák között kialakított folyadékkristály átlátszatlan területei alkotják, amikor váltakozó feszültséget alkalmaznak rájuk.
Az átviteli módban a folyadékkristályos kijelző két lehetséges felhasználási módja: egy hagyományos kép kialakulása, mint a visszaverődési mód és a negatív kép kialakulása.
Negatív kép módban a teljes kijelző átlátszatlan marad, és a fény csak a képi területeken halad át, ami ebben az esetben festett festékként jelenik meg. A negatív üzemmódot polarizált filmek alkotják, amelyek egyidejű polarizációval rendelkeznek.
1 - elektroforetikus pigmentrészecskék, 2 - szuszpenzió színes folyadékkal, 3 üveglap, 4 átlátszó elektróda, 5 - tömítés, 6 - elektród, 7 - áramforrás, 8 - főlemez
Ábra. 1.8. A mutatópanel rendszere elektroforetikus alapon
A folyadékkristályos kijelző megvilágítására általában gázkisüléses lámpákat vagy fénykibocsátó diódákat használnak, mivel ezek a fényforrások nem termelnek olyan hőforrást, amely letilthatja a folyadékkristályos kijelzőt. A mutató fontos paramétere a relaxációs idő - a folyadékkristály molekuláihoz szükséges idő visszatérése a kiindulási állapotba a mező kikapcsolása után. Ez az idő elegendő a különböző indikátorok működéséhez, de több nagyságrenddel meghaladja a számítógép monitor működéséhez szükséges időt. A relaxációs idő erősen függ a folyadékkristályos kijelző hőmérsékletétől. Ez a relaxációs idő meghatározza a folyadékkristályos kijelzők minimális hőmérsékletét. A modern folyadékkristályos indikátorok relaxációs ideje -25 ° C hőmérsékleten eléri a néhány másodpercet. Ez az információcsere ideje elfogadhatatlan a legtöbb gyakorlati alkalmazás esetében.
A folyadékkristályos kijelző egy másik fontos paramétere a kép kontrasztja. Normál hőmérsékleten a kép kontrasztja eléri a több százat. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a kép kontrasztja csökken, és + 50 ° C-os hőmérsékleten a kép gyakorlatilag megkülönböztethetetlenül válik.
A következő paraméter, amely az LCD-t jellemzi, a látószög. A folyadékkristályos kijelző látószöge jelentősen függ a dinamikus megjelenítési üzemmód munkalehetőségétől. Minél nagyobb a munkakörnyezet, annál kisebb az indikátor szöge. A modern folyadékkristályos monitorok speciális módszert alkalmaznak a statikus képalkotás kialakítására, dinamikus módszerrel a kijelzőn történő tápláláshoz. Az új technológiával minden egyes képelem körül egy memória kondenzátort és egy kulcs tranzisztort képeznek, amely ezt a kondenzátort a képalkotó áramkörökhöz csak akkor kapcsolja össze, ha az információ rendelkezésre áll az adott képelemhez. A folyadékkristályos indikátorok általában mátrix formájában készülnek, vagyis bármilyen kép alakítható ki rájuk. Színes kép létrehozásához elsősorban az átviteli módot használják. Ebben az esetben a kép egy képpontja három elemből áll, szemben mindegyikük saját szűrője: kék, piros és zöld.
Az elektrolumineszcens jelző egy olyan kondenzátor, amelynek lemezei egy vezetőképes fóliát helyeznek az üvegre, és a szubsztrátum között egy szigetelő van elhelyezve, súlyozott foszforral.
1 - átlátszatlan elektród, 2 - izolált anyag, 3 - foszfor, 4 - átlátszó elektród, 5 - fénysugár
1.9 ábra. Powder Electroluminescent Indicator Design
Jelenleg a porelektrolumineszcens indikátorokat átlátszó elektróda üveglapra permetezésével állítják elő, majd egy fénykibocsátó réteget alkalmaznak az elektródra. Csatlakozásként magas dielektromos állandóval rendelkező anyagot használnak. Az aktivátorok bevezetése a foszforba különböző színeket eredményezhet: kék, sárga, zöld, piros. Fehér lumineszcenciát kaszkád-lumineszcencia alkalmazásával állítanak elő, a kék fluoreszcens izzó izgatja a kevert sárga szerves festéket, és fehér színűvé válik. Ha egy ilyen kondenzátoron áthalad egy váltakozó áramot, akkor az elektromos energia könnyű energiává történő átalakítása miatt zöld, kék, narancssárga, sárga és más színeket világíthat. A fény világossága a tápfeszültség frekvenciájától és feszültségétől függ. A növekvő fényerővel a lumineszcencia növekszik. A feszültség felső határát az elektrolumineszcens réteg dielektrikuma ellenkező feszültsége és a frekvencia a megengedett legnagyobb áramerősséggel korlátozza. Ennek megfelelően világító lumineszcens jelzőket és félvezető jelzőket azonosítanak, amelyeket fénykibocsátó diódáknak neveznek.
1 - átlátszatlan elektróda, 2 - szigetelőanyag, 3 - foszfor, 4 - szigetelőanyag, 5 - átlátszó elektróda, 6 - üveglap, 7 - fénysugár
Ábra. 1.10. A film elektrolumineszcens indikátora
A gázkibocsátási mutató egy ionos eszköz, amely komplex információkat jelenít meg egy izzási kisülés alkalmazásával.
oldalnézet felülnézet
1 - üveglemezek, 2 - dielektromos mátrix, 3 - elektródok
Ábra. 1.11. Gázkibocsátó jelző szerkezet
Egyetlen mutatóhoz képest a neon lámpának több lehetősége van. A gázkibocsátási mutatók adott bonyolultságú megjelenítőeszközeinek előállítása, kevesebb, mint amire egy hasonló neonlámpa-egységre lenne szükség.
1 - kijelző anód, 2 - dielektromos sejtfal, 3 - katód, 4 - anód
Ábra. 1.12. A gázkibocsátási mutató vázlatos diagramja
Egy másik mutatószerkezet, amelyet a hét szegmens indikátorának használatával fontolunk meg. Digitális információk megjelenítése a mikrokontrollereken alapuló rendszerekben LED hét szegmens indikátort használ. Könnyen kezelhetőek, nagy fényerejűek, széles működési hőmérséklet és alacsony költségűek. A LED-kijelzők hátrányai közé tartozik a nagy energiafogyasztás, a vezérlőkészülék hiánya és az alfabetikus információk megjelenítésének hiányos lehetőségei. A hét szegmensű LED a LED-ek egy csoportja, amelyeket egy bizonyos sorrendben rendeznek és konstruktív módon kombinálnak.
Ábra. 1.13. Digitális jelző áramkör méretekkel
Ha egyszerre több LED világít, akkor az indikátor szegmensekből álló számjegyek szimbólumokat képezhetnek.
1.14. A kijelzőtábla és a kapcsolási rajz megjelenése
A mutatók változnak a LED Csatlakozás típusa - közös anód, katód közös száma, a kijelzett számok - odnorarazryadnye két bit és a szín - piros, zöld, sárga. A hét szegmens indikátor statikusan vagy dinamikusan vezérelhető.
Statikus vezérléssel az indikátor bitek a mikrokontrollerhez egymástól függetlenül vannak csatlakoztatva, és a rájuk vonatkozó információk folyamatosan jelennek meg. Ez a módszer könnyebb irányítani a dinamikus, de használata nélkül kiegészítő elemek, mint például a shift regisztert, csatlakoztassa a több számjegyű hétszegmenses LED mikrokontroller lesz problematikus - nem elég csapokat.
A dinamikus szabályozás vagy a dinamikus jelzés az indikátor bitek alternatív gyulladását jelenti, olyan frekvencián, amelyet az emberi szem nem érzékel. Az indikátor kapcsolási sémája ebben az esetben nagyságrenddel olcsóbb, mivel a mutatószámok azonos szegmenseit kombinálják.
Ábra. 1.15. A hét szegmensű indikátor vezérlés kombinációs diagramja
A hét szegmens jelzője a digitális információ megjelenítésére szolgáló eszköz. Ez egy olyan mutató legegyszerűbb végrehajtása, amely arab számokat jeleníthet meg. A hét szegmens jelzője - ahogyan a neve is mondja - hét megjelenítő elemből áll, vagyis azok a szegmensek, amelyek külön be- és kikapcsolnak. Beleértve őket különböző kombinációkban, egyszerűsített arab számokból állíthatunk össze. Négy szegmenses mutatót dőlt betekintéssel készítenek, ami növeli az olvashatóságot. A 6., 7. és 9. ábrák két különböző nézettel rendelkeznek a hét szegmensjelzőről. A szegmenseket A-tól G-ig terjedő betűkkel jelöltük; a nyolcadik szegmens H egy tizedespont, amely a törtszámok megjelenítésére szolgál. Néha egy hét szegmensű jelző betűket jelenít meg.
Ábra. 1.16. Hét szegmensű mutató méretekkel
A betűk megjelenítéséhez tizennégy szegmensjelző és tizenhat szegmensmutató mutatkozott, de most már majdnem mindenhol pontmátrix képernyőkkel vannak helyettesítve. És csak ott, ahol csak digitális információt kell megjeleníteni, a hét szegmens mutatói nélkülözhetetlenek voltak - az egyszerűség, a kontraszt és az elismerés miatt. A legtöbb jelző LED-eket használ. De vannak alternatívák - izzítós kisülőlámpák, elektroacukumjelzők, katódolumineszcens, izzólámpák, izzólámpák, folyadékkristályok.
A LED-kijelzők rendkívül egyszerű formájúak, mivel szegmensek formájában leadott LED-eket használnak, és kevesebb különböző típusú LED-et használnak, annál olcsóbb a készülék.
A hét szegmens indikátorának igazatábla
A szokásos LED-kijelzőn kilenc pólus, az egyik az összes szegmens katódjaihoz, a másik nyolc az egyes szegmensek anódjához. Ezt a sémát egy közös katóddal ellátott áramkörnek nevezik, vannak olyan áramkörök is, amelyek közös anóddal rendelkeznek.
Ábra. 1.17. Csatlakozási diagramok közös anód és katód szegmensekkel
A több bites mutatók gyakran a mátrix elvének megfelelően vannak elrendezve. Az összes számjegy azonos szegmensének következtetései össze vannak kapcsolva. Információk megjelenítése a kijelzőn, vezérlő chip kell ciklikusan áramellátását az általános következtetéseket az összes helyet, míg a következtetéseket az aktuális szegmens szolgálnak, attól függően, hogy a szegmens világít ebben a kategóriában.
Így, hogy egy tíz számjegyű számológépet kapj, csak tizennyolc tűre van szükséged. A számológép billentyűzetét hasonló módon szkennelik. A hét szegmensű dekóderek speciális mikroáramkörei négy bites kódot jelentenek a hét szegmensű megjelenítésben.
Ábra. 1.18. A folyadékkristályos kijelző vezérlő áramköre
Néha a dekóderek közvetlenül a jelzőbe épülnek. Tíz számjegy mellett hét szegmensjelző is képes betűket megjeleníteni. De csak néhány betű van intuitív hét szegmens nézettel. Ezért a hét szegmensjelző csak a legegyszerűbb üzenetek megjelenítéséhez használható. Az inverz mikroszámlálóval egy bizonyos betűkészletet kaphat, ez alapú játékok számológéppel.
A kilenc szegmenses jelző digitális és ábécéformátumú megjelenítésre alkalmas eszköz. Ez egy egyszerű hét szegmens indikátor folytatása, amely két további átlós vagy függőleges szegmenssel rendelkezik a felső, középső és alsó horizontális szegmensek között. Ez a legegyszerűbb módja az alfanumerikus karakterek megjelenítésének