I display
Tubi Nixie
Il
tubo nixie è un display numerico costituito da un tubo simile alla
valvola termoionica, al cui interno sono disposti una serie di elettrodi
sagomati a forma delle dieci cifre decimali (o qualsiasi altro
carattere), sovrapposti uno sull'altro e leggermente distanziati tra di
loro.
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Il tubo è provvisto di una serie di pin o reofori, ciascuno collegato al corrispondente elettrodo; un pin comune è collegato ad una griglia posta a semicerchio attorno agli elettrodi. All'interno del tubo c'è una miscela di gas. L'accensione delle cifre avviene fornendo una tensione continua di circa 170 volt tra la griglia comune costituente l'anodo e uno degli elettrodi costituenti i catodi. La scarica di gas forma un alone di plasma intorno all'elettrodo che si illumina.
La durata di un nixie dell'ultima generazione può arrivare a 200.000 ore, mentre era di circa 5000 ore nei primi modelli immessi sul mercato. Si tratta di un componente relativamente fragile, quindi suscettibile di rotture del vetro e degli elettrodi interni dovuta a vibrazioni e con possibile infiltrazione di aria esterna che rende il display inutilizzabile. Di seguito i problemi più comuni:
I catodi rispetto all'osservatore non sono messi in sequenza numerica, ma in modo da non oscurarsi reciprocamente, o quantomeno posizionati in modo da ridurre tale fenomeno.
Il colore dell'alone luminoso, solitamente di tonalità arancione, dipende dalle percentuali delle miscele di gas contenute.
Nixie è un marchio registrato della Burroughs Corporation, che ha introdotto questo dispositivo sul mercato nel 1954; altri costruttori hanno prodotto questo dispositivo in forme e dimensioni diverse. È stato impiegato fino ai primi anni settanta in radiosveglie, orologi, strumenti di misura elettronici, macchine a controllo numerico. È andato rapidamente in disuso all'avvento dei display a stato solido, molto più compatti, robusti ed economici, come ad esempio i Display Flip-over, o i display a sette segmenti nati negli anni ottanta.
La durata di un nixie dell'ultima generazione può arrivare a 200.000 ore, mentre era di circa 5000 ore nei primi modelli immessi sul mercato. Si tratta di un componente relativamente fragile, quindi suscettibile di rotture del vetro e degli elettrodi interni dovuta a vibrazioni e con possibile infiltrazione di aria esterna che rende il display inutilizzabile. Di seguito i problemi più comuni:
- rottura meccanica semplice,
- perdita delle tenuta ermetica che consente all'atmosfera di entrare,
- avvelenamento del catodo che rende illeggibile una parte del carattere che rappresenta, traducendosi in una illuminazione non uniforme (differenze di conduzione della superficie del catodo),
- maggiore tensione di funzionamento che causa sfarfallio o il mancato innesco,
- opacizzazione della parete interna che blocca la vista dei catodi,
- elettrodi staccati o corto circuiti che possono essere causati da sbattimento o vibrazioni.
I catodi rispetto all'osservatore non sono messi in sequenza numerica, ma in modo da non oscurarsi reciprocamente, o quantomeno posizionati in modo da ridurre tale fenomeno.
Il colore dell'alone luminoso, solitamente di tonalità arancione, dipende dalle percentuali delle miscele di gas contenute.
Nixie è un marchio registrato della Burroughs Corporation, che ha introdotto questo dispositivo sul mercato nel 1954; altri costruttori hanno prodotto questo dispositivo in forme e dimensioni diverse. È stato impiegato fino ai primi anni settanta in radiosveglie, orologi, strumenti di misura elettronici, macchine a controllo numerico. È andato rapidamente in disuso all'avvento dei display a stato solido, molto più compatti, robusti ed economici, come ad esempio i Display Flip-over, o i display a sette segmenti nati negli anni ottanta.
Display a 7 segmenti
Il visualizzatore a sette segmenti (anche schermo a sette segmenti o display a sette segmenti) è un dispositivo elettronico
in grado di visualizzare le 10 cifre numeriche, e in alcuni casi alcune
lettere alfabetiche e simboli grafici, attraverso l'accensione di
combinazioni di sette segmenti luminosi. I display a sette segmenti sono
molto utilizzati in alcuni orologi,
in strumenti di misura, nei sistemi di prenotazione usati negli uffici
pubblici e in molti altri apparecchi elettronici per mostrare
informazioni numeriche.
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Nei display a sette segmenti costituiti da diodi LED, questi sono posizionati sotto segmenti di plastica traslucida, disposti a formare una figura simile ad un 8. Un opportuno circuito elettronico formato da un dispositivo integrato con funzione di decodifica BCD, (binary-coded decimal) a "7 segmenti", permette il pilotaggio, ovvero l'accensione di questi LED in modo da fare apparire simboli riconoscibili come caratteri numerici. Oltre ai numeri possono essere chiaramente visualizzate alcune lettere alfabetiche (A, C, E, F, H, J, L, P, U, b, c, d, e, g, h, i, o, r, t, u), mentre altri caratteri come I, O, S, avendo una forma facilmente confondibile con altri simboli, non sono mai visualizzabili. Utilizzando le lettere da A ad F è possibile visualizzare tutte le cifre del sistema esadecimale. Nel package del display possono essere inoltre posizionati uno o due LED con la funzione di punto decimale, posizionati a sinistra o a destra del gruppo di segmenti.
Questo tipo di visualizzatore viene prodotto in due versioni, che differiscono solo dal verso di polarizzazione dei LED: a catodo comune e ad anodo comune, nella prima, tutti i catodi dei LED sono collegati ad un pin, il quale deve essere collegato alla massa del circuito, i LED vengono accesi se il loro anodo viene collegato all'1 logico (tensione); nella seconda, al pin comune sono riuniti tutti gli anodi, e questo va collegato all'1 logico (tensione), pertanto i LED si accendono se il loro catodo viene collegato allo 0 logico (massa). I circuiti di decodifica sono i più vari, uno comunque è stato ampiamente usato per decenni nelle versioni TTL, LS (a basso consumo) e CMOS, si tratta del dispositivo a 16 pin siglato 7447 e 7448, il primo adatto per display ad anodo comune, il secondo per quelli a catodo comune, entrambi dispongono di un pin, che se messo a zero logico, spegne eventuali segmenti accesi, un secondo pin chiamato "lamp test", se messo a zero logico, accende tutti i segmenti indifferentemente dagli altri ingressi. Esistono display con LED di diverso colore (rosso, giallo, verde, blu, bianco) e di dimensioni variabili da meno di un centimetro a quasi dieci. Per realizzare display di maggiori dimensioni, solitamente si allineano diversi LED singoli su un circuito stampato. Esistono inoltre display a quattordici ed a sedici segmenti, in grado di visualizzare tutte le lettere dell'alfabeto. Esistono display che contengono nel package anche il circuito di decodifica, uno dei primi, obsoleto ormai da tempo, era siglato FND70. Avere nel package del display anche il circuito di decodifica, porta due vantaggi: un componente in meno sullo stampato e minori fili di pilotaggio; dei 7 necessari per l'accensione dei segmenti, ai 4 del codice BCD.
Meno diffusi ma esistono anche display a 14 segmenti che sono in grado di riprodurre fedelmente tutto l' alfabeto.
Questo tipo di visualizzatore viene prodotto in due versioni, che differiscono solo dal verso di polarizzazione dei LED: a catodo comune e ad anodo comune, nella prima, tutti i catodi dei LED sono collegati ad un pin, il quale deve essere collegato alla massa del circuito, i LED vengono accesi se il loro anodo viene collegato all'1 logico (tensione); nella seconda, al pin comune sono riuniti tutti gli anodi, e questo va collegato all'1 logico (tensione), pertanto i LED si accendono se il loro catodo viene collegato allo 0 logico (massa). I circuiti di decodifica sono i più vari, uno comunque è stato ampiamente usato per decenni nelle versioni TTL, LS (a basso consumo) e CMOS, si tratta del dispositivo a 16 pin siglato 7447 e 7448, il primo adatto per display ad anodo comune, il secondo per quelli a catodo comune, entrambi dispongono di un pin, che se messo a zero logico, spegne eventuali segmenti accesi, un secondo pin chiamato "lamp test", se messo a zero logico, accende tutti i segmenti indifferentemente dagli altri ingressi. Esistono display con LED di diverso colore (rosso, giallo, verde, blu, bianco) e di dimensioni variabili da meno di un centimetro a quasi dieci. Per realizzare display di maggiori dimensioni, solitamente si allineano diversi LED singoli su un circuito stampato. Esistono inoltre display a quattordici ed a sedici segmenti, in grado di visualizzare tutte le lettere dell'alfabeto. Esistono display che contengono nel package anche il circuito di decodifica, uno dei primi, obsoleto ormai da tempo, era siglato FND70. Avere nel package del display anche il circuito di decodifica, porta due vantaggi: un componente in meno sullo stampato e minori fili di pilotaggio; dei 7 necessari per l'accensione dei segmenti, ai 4 del codice BCD.
Meno diffusi ma esistono anche display a 14 segmenti che sono in grado di riprodurre fedelmente tutto l' alfabeto.
Liquid Crystal Display
Lo schermo a cristalli liquidi, in sigla LCD dalla corrispondente espressione inglese liquid crystal display, è una tipologia di display a schermo piatto utilizzata nei più svariati ambiti, con dimensioni dello schermo che variano da poche decine di millimetri a oltre 100 pollici.
I maggiori produttori a livello mondiale di pannelli LCD sono AU Optronics, Chi Mei Innolux Corporation, LG Display, Panasonic Corporation, Samsung Electronics, S-LCD, Sharp Corporation e Japan Display. |
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L'LCD è basato sulle proprietà ottiche di particolari sostanze denominate cristalli liquidi.
Tale liquido è intrappolato fra due superfici vetrose provviste di
numerosissimi contatti elettrici con i quali poter applicare un campo elettrico al liquido contenuto. Ogni contatto elettrico comanda una piccola porzione del pannello identificabile come un pixel
(o subpixel per gli schermi a colori), pur non essendo questi ultimi
fisicamente separati da quelli adiacenti come avviene invece in uno schermo al plasma. Sulle facce esterne dei pannelli vetrosi sono poi posti due filtri polarizzatori
disposti su assi perpendicolari tra loro. I cristalli liquidi torcono
di 90° la polarizzazione della luce che arriva da uno dei polarizzatori,
permettendole di passare attraverso l'altro.
Prima che il campo elettrico sia applicato, la luce può passare attraverso l'intera struttura, e, a parte la porzione di luce assorbita dai polarizzatori, l'apparecchio risulta trasparente. Quando il campo elettrico viene attivato le molecole del liquido si allineano parallelamente al campo elettrico, limitando la rotazione della luce entrante. Se i cristalli sono completamente allineati col campo, la luce che vi passa attraverso è polarizzata perpendicolarmente al secondo polarizzatore, e viene quindi bloccata del tutto facendo apparire il pixel non illuminato. Controllando la torsione dei cristalli liquidi in ogni pixel, si può dunque regolare quanta luce far passare. Si noti però che in questo modo un pixel guasto apparirà sempre illuminato. In realtà alcune tipologie di pannelli funzionano all'opposto, cioè sono trasparenti quando accesi ed opachi quando spenti per cui un pixel guasto resta sempre opaco.
Una delle caratteristiche principali dei pannelli a cristalli liquidi (fatta salva la retroilluminazione) è il basso consumo di potenza elettrica, che li rende di per sé particolarmente indicati per applicazioni in apparecchiature alimentate da batterie elettriche.
Per le applicazioni più semplici esistono display chiamati "a linee" su PCB comandabili con comunicazione TTL a 8 bit oppure con un (scusate il termine) nibble (cioè a 4 bit). I più semplici da pilotare sono i comunissimi (ed ormai obsoleti) display con ASIC (Application Specific Integrated Circuit) HD44780 della Hitachi.
Numero del pin - Funzione del pin
1 Vss (Massa)
2 Vcc (Genericamente 5V)
3 Vee (Controllo contrasto, da 2V a -3V secondo i tipi)
4 R\S (0 per selezionare l'invio di un comando, 1 per i dati)
5 R\W (0 per selezionare la scrittura di dati o comandi, 1 per la lettura dei dati o dello stato)
6 E (inizia il ciclo di scrittura o lettura, secondo R/S e R/W)
7 D0 (Bus dati)
8 D1 (Bus dati)
9 D2 (Bus dati)
10 D3 (Bus dati)
11 D4 (Bus dati)
12 D5 (Bus dati)
13 D6 (Bus dati)
14 D7 (Bus dati)
15 A (Vcc retroilluminazione, se presente)
16 K (Vss retroilluminazione, se presente)
Altro tipo di display lcd è il "grafico" ma siccome non esiste uno standard per informazioni sul pinout bisognerà rivolgersi allo specifico datasheet.
Prima che il campo elettrico sia applicato, la luce può passare attraverso l'intera struttura, e, a parte la porzione di luce assorbita dai polarizzatori, l'apparecchio risulta trasparente. Quando il campo elettrico viene attivato le molecole del liquido si allineano parallelamente al campo elettrico, limitando la rotazione della luce entrante. Se i cristalli sono completamente allineati col campo, la luce che vi passa attraverso è polarizzata perpendicolarmente al secondo polarizzatore, e viene quindi bloccata del tutto facendo apparire il pixel non illuminato. Controllando la torsione dei cristalli liquidi in ogni pixel, si può dunque regolare quanta luce far passare. Si noti però che in questo modo un pixel guasto apparirà sempre illuminato. In realtà alcune tipologie di pannelli funzionano all'opposto, cioè sono trasparenti quando accesi ed opachi quando spenti per cui un pixel guasto resta sempre opaco.
Una delle caratteristiche principali dei pannelli a cristalli liquidi (fatta salva la retroilluminazione) è il basso consumo di potenza elettrica, che li rende di per sé particolarmente indicati per applicazioni in apparecchiature alimentate da batterie elettriche.
Per le applicazioni più semplici esistono display chiamati "a linee" su PCB comandabili con comunicazione TTL a 8 bit oppure con un (scusate il termine) nibble (cioè a 4 bit). I più semplici da pilotare sono i comunissimi (ed ormai obsoleti) display con ASIC (Application Specific Integrated Circuit) HD44780 della Hitachi.
Numero del pin - Funzione del pin
1 Vss (Massa)
2 Vcc (Genericamente 5V)
3 Vee (Controllo contrasto, da 2V a -3V secondo i tipi)
4 R\S (0 per selezionare l'invio di un comando, 1 per i dati)
5 R\W (0 per selezionare la scrittura di dati o comandi, 1 per la lettura dei dati o dello stato)
6 E (inizia il ciclo di scrittura o lettura, secondo R/S e R/W)
7 D0 (Bus dati)
8 D1 (Bus dati)
9 D2 (Bus dati)
10 D3 (Bus dati)
11 D4 (Bus dati)
12 D5 (Bus dati)
13 D6 (Bus dati)
14 D7 (Bus dati)
15 A (Vcc retroilluminazione, se presente)
16 K (Vss retroilluminazione, se presente)
Altro tipo di display lcd è il "grafico" ma siccome non esiste uno standard per informazioni sul pinout bisognerà rivolgersi allo specifico datasheet.
Altri display "coming soon" (maybe...)
Dopo il geniale Rotating Segment Display ecco alcuni display (o meglio, idee di display) che "forse" in un futuro avranno in qualche modo successo...
Una pagina carina e ben fatta in curiosare è: http://www.vcalc.net/display2.htm
Crediti e bibliografia:
Cito alcune fonti da cui ho acquisito le informazioni, i testi o le immagini.
http://www.wikipedia.com
http://www.google.gg/patents/USD614689
http://www.flickr.com/photos/adam_sporka/sets/72157603022145653/