Wyświetlacze w urządzeniach elektronicznych

Każde urządzenie elektryczne musi się w jakiś sposób komunikować z użytkownikiem, więc ludzkość od początku rozwoju elektroniki projektowała coraz to bardziej czytelne i praktyczniejsze wyświetlacze. W tym artykule przedstawię najpopularniejsze z nich, co ciekawe wszystkie, nawet starsze typy nadal są w użytku w nowych urządzeniach.

Lampa oscyloskopowa

Jednym z pierwszych urządzeń wyświetlających informacje był oscyloskop. Dzięki specjalnej lampie możliwe było oglądanie przebiegów elektrycznych. Pierwszą lampę oscyloskopową konstruował w 1897 roku niemiecki fizyk Karl Ferdynand Braun. Była to szklana bańka, w której z jednej strony znajdowała się katoda emitująca wiązkę elektronów, która była skierowana w kierunku ekranu (anody). W punkcie gdzie padała wiązka elektronów na ekranie była widoczna kropka. Aby mógł powstawać obraz wiązka elektronów była odchylana, przy pomocy płytek, jednej dla kierunku pionowego, drugiej dla poziomego. Zależnie od potencjału płytek uzyskiwano różny kąt odchylania. W lampie oscyloskopowej następuje odchylanie elektrostatyczne, charakteryzujące się dużą szybkością pracy, ale z to małym kątem, dla tego też lampy oscyloskopowe mają mały ekran, a są bardzo długie. Im dłuższa tym większy ekran można zastosować. W późniejszych latach lampa oscyloskopowa była jeszcze udoskonalana, jednak idea działania pozostała bez zmian. W dzisiejszych czasach zostaje wypierana przez ekrany LCD, jednak nadal można spotkać klasyczny oscyloskop w praktycznie każdym warsztacie elektronika.

Wyświetlacze (lampa) NIXE

Jest to typ wyświetlacza znakowanego, pozwala na wyświetlanie znaków takich jak cyfry 0-9, znaku kropki, +, -, a nawet w niektórych przypadkach znaków takich jak V,A, %, µ, Ω itp. Lampa nixe zbudowana jest ze szklanej bańki wypełnionej neonem i argonem pod małym ciśnieniem. Zawiera jedną anodę, która wykonana jest z siatki, oraz wiele katod. Katody są wykonane z cienkiego drutu lub foli przewodzącej. Każda z katod ma kształt jednego z wyświetlanych znaków. Jeżeli pomiędzy anodą a katodą pojawi się odpowiednie napięcie (150-200V) to gaz wokół katody znacznie świecić, a obserwator zewnątrz lampy ujrzy wyświetlany znak.

Wyświetlacze nixe charakteryzują się dobrą widocznością wyświetlanych znaków, więc były stosowane w różnego typu aparaturach pomiarowych oraz zegarach. Aktualnie powracają do użytku, ze względu na niepowtarzalny styl retro jaki nadają urządzeniu.

Wyświetlacze LED

Jest to chyba najliczniejsza grupa wyświetlaczy, diody LED są wykorzystywane w bardzo dużej grupie wyświetlaczy, od małych 7-segmentowych, po ogromne telebimy. W budowę telebimów nie będę wnikał, choć to też bardzo ciekawy temat, ale omówię małe wyświetlacze LED.

Do grupy małych wyświetlaczy LED można zaliczyć:

  • wyświetlacze 7-segmentowe – pozwalają wyświetlać cyfry od 0 do 9, oraz w przypadku 8-segmentowych także kropkę. Podstawowe parametry to wysokość cyfry, ilość wyświetlanych znaków, kolor, oraz czy wspólna jest katoda, czy anoda.
  • wyświetlacze matrycowe – jest to matryca diod LED zatopionych w jednym bloku
  • wyświetlacze specjalne – wszelkiego typu strzałki i podświetlacze.

Wyświetlacza VFD (fluorescencyjne) – Jest to także rodzaj lampy, w której świeci luminofor, pod wpływem bombardowania elektronami.

Zbudowane są z wolframowych katod, które są pokryte luminoforem i zasilane napięciem kilku wolt. Za katodami znajdują się anody, które emitują elektrony, Pomiędzy anodą a katodą znajduje się cienka metalowa siatka, która ma na celu kontrole wiązki elektronów. Pod wpływem uderzeń elektronów w katodą zaczyna ona świecić. Świecą tylko te katody, które mają dodatni potencjał elektryczny względem anody. Wszystkie pozostałe katody odpychają elektrony, więc nie świecą.

Tego typu wyświetlacze mają zastosowanie w sprzętach RTV, kasach fiskalnych i wszędzie gdzie jest wymagany bardzo duży kontrast wyświetlanych znaków.

Niestety wyświetlacze VFD mają też wady, pobierają dużo energii, wymagają względnie dużego napięcia zasilania anod i katod (30 – 60V), ale także próżnia wewnątrz szklanej bańki uniemożliwia budowę dużych wyświetlaczy.

Wyświetlacze LCD (ciekłokrystaliczne) – jest to chyba najpopularniejsza grupa wyświetlaczy, można je spotkać wszędzie od urządzeń przenośnych do telewizorów. Ich działanie jest możliwe dzięki specjalnym właściwością ciekłego kryształu.

Zbudowane są z warstwy ciekłego kryształu, która jest ułożona pomiędzy dwiema szklanymi płytkami. Ciekły kryształ zbudowany jest z wielu cylindrycznych cząsteczek, które zmieniają swoje właściwości optyczne w skutek przyłożonego napięcia. Na zewnętrznej stronie szklanych płytek znajdują się przeźroczyste elektrody, których układ i kształt jest taki sam jak elementy które chcemy wyświetlać. Z jednej strony elektrody muszą być ułożone we właściwy wzór, a z drugiej mogą być zwarte w jedną. Cząstki ciekłego kryształu przylegające do jednej szklanej płytki są ułożone prostopadle w stosunku do cząstek przy drugiej płytce, układają się one we wstęgę. Zewnętrzne strony płytek pokryte są polaryzatorami, które są nałożone prostopadle do siebie. Dzięki takiej budowie światło wpada przez jeden polaryzator, następnie jest ciekły kryształ zmienia polaryzacje o 90*, i wychodzi przez drugi polaryzator. W efekcie widzimy jasny znak (taki sam jak tło) na powierzchni ekranu. Kiedy do ciekłego kryształu przyłożymy napięcie jego właściwości zmieniają się i nie zmienia polaryzacji światła, w efekcie światło blokuje się na drugim polaryzatorze. Efektem jest ciemne pole na ekranie wyświetlacza. Efekt te może być odwrócony poprzez równoległe położenie polaryzatorów.

Wyświetlacze LCD charakteryzują się bardzo niskim poborem energii elektrycznej, oraz niskimi kosztami produkcji. Dzięki tym cechą zyskały ogromną popularność i nie sposób w dzisiejszym świecie ich nie zauważyć.

Wyświetlacze OLED – następcy wyświetlaczy LCD, choć wyglądają podobnie to wykorzystują do działania zupełnie inne prawa fizyki.

Dopiero zyskujące popularność wyświetlacze biją na głowę parametrami popularne LCD. Charakteryzują się większym kontrastem, większym kątem świecenie, dużo mniejszym zużyciem energii elektrycznej, oraz możliwością elastycznej konstrukcji.

Zbudowane są z bardzo małych diod LED które są wykonane w materiałów organicznych.

Rozwój wyświetlaczy na przestrzeni stulecia był bardzo duży, opisane w artykule to tylko najpopularniejsze z nich. Już w tym momencie mamy możliwość zaprezentowania danych na oszczędnych energetycznie i czytelnych wyświetlaczach, a ciekawe co przyniesie nam przyszłość…

Skomentuj jako pierwszy w "Wyświetlacze w urządzeniach elektronicznych"

Skomentuj

Twój adres e-mail nie będzie publikowany.


*


Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.