Displeje historické přesto aktuální
24. 8. 2021 | Petr Kefurt | www.eel.cz
Článek je volným pokračováním zamýšlené série článků věnujících se zobrazovacím zařízením a připomenutím jejich technologií. Mohlo by se zdát, že v případě dnes připomenutých zobrazovacích principů jde o mrtvé větve vývoje zobrazovačů. Kupodivu tomu tak není.
V číslech ELEKTRO 12/2020 a 1/2021 jsme se věnovali popisu principů činnosti pěti různých variant dotykových displejů. Dnešní článek je volným pokračováním zamýšlené série článků věnujících se zobrazovacím zařízením a připomenutím jejich technologií. Mohlo by se zdát, že v případě dnes připomenutých zobrazovacích principů jde o mrtvé větve vývoje zobrazovačů. Kupodivu tomu tak není.
Displej je zařízení pro zobrazování informací a obecně údajů, jako je text nebo obraz v různé podobě. V informatice se displeje používají např. pro konstrukci terminálů. Existuje celá řada principů zobrazování informací, článek se bude věnovat zobrazování na principu překlápěcích listů a výbojek.
Elektromechanický dělený překlápěcí displej – Split-flap
Tuto technologii si jistě mnozí pamětníci okamžitě spojí se jménem Pragotron. Dálkově nebo automaticky ovládané zobrazovače byly tvořeny otočnými listy, kde na každém z nich mohly být jednotlivé znaky (číslice, písmena) nebo celá slova či víceslovné informace. Například v Československu a později v České republice byly na tomto principu založeny informační tabule odjezdů či příjezdů vlaků na nádražích, dodávané podnikem Pragotron. Princip byl používán také na hodinách (např. v pražském metru, ale i na pouličních nebo nástěnných hodinách), jako signalizace obsazenosti parkoviště, na čelních displejích původní verze tramvají Tatra KT8D5 atd. V angličtině je tento princip zobrazování označován jako split-flap display, v češtině byl většinou označován podle názvu výrobce jako pragotron, oficiální název výrobku v nabídce výrobce byl listové překlápěcí jednotky. Výhodou tohoto principu zobrazování je dobrá čitelnost textu, který může být přisvícen zářivkou a možnost použití libovolných barevných kombinací i grafických prvků. Nevýhody jsou logické z principu zobrazování, tedy omezený počet zobrazitelných údajů a nutnost mechanického zásahu pro zařazení nové informace/textu (např. nové cílové stanice).
Obr. 1. Odjezdová tabule v hale na nádraží Beroun, Obr. 2. Princip činnosti překlápěcího displeje
Konstrukci jednotky tvoří dva kotouče, mezi nimiž jsou umístěny listy, např. pro 10 zobrazovaných čísel, 10 listů rozložených po obvodu kotoučů a uložených v čepech, aby se mohly otáčet/překlápět. Kotouče se otáčejí společně proti směru hodinových ručiček. Dva listy ve svislé poloze, horní přední a spodní zadní stranou zobrazují znak. Horní list je přidržován zarážkou. Při otáčivém kroku kotoučů je tento list protažen pod zarážkou a překlopí se kolem čepu dolů a viditelná bude jeho zadní strana. Svislou polohu listu po překlopení zajišťuje dolní zarážka, o kterou se opírají překlopené listy. Každý list má na každé straně polovinu grafického symbolu a celý znak se zobrazuje správnou polohou dvou listů nad sebou.
Jen krátce k historii Pragotronu, která je zajímavá, ale značně spletitá. V roce 1836 hodinář Ludvík Hainz založil v Praze výrobu věžních hodin. Ta byla později rozšířena o sériovou výrobu součástí rychloměru pro ČSD a byla založena výroba ozubených kol pro obor jemné mechaniky. Etapa je známá v dějinách českého průmyslu jako Počátky pražského hodinářského průmyslu. Vedle výroby věžních hodin, výroby technických hodin a časově závislých mechanismů, byla v roce 1924 založena v Praze filiálka fy. Telefonbau s názvem Jednotný čas. Ta prováděla např. montáže elektrických hodinových zařízení. V roce 1945 byly obě firmy znárodněny a poté byl z obou vytvořen závod Chronotechna, ze kterého se stal podnik Elektročas Praha. Kromě časoměrných zařízení se zde vyráběly laboratorní přístroje. Nosným programem bylo časoměrné zařízení a na základě licence informační zařízení.
Novější generace elektromechanických displejů je založena na bodech tvořených otočnými dvoupolohovými disky, které jsou ovládány elektromagneticky nebo servomotorky a v některých verzích osvíceny LED diodami. Systém je označován např. jako DOT (či LED-DOT) displej, v angličtině jako flip-disc nebo flip-dot display. V České republice byl tento systém známý z autobusů Karosa dodávaných s vnějšími ukazateli směru DOT-LED od firmy BUSE Blansko, ale také na nejstarších typech dálkově ovládaných silničních informačních tabulí. Ve druhé polovině prvního desetiletí 21. století začal být vytlačován LED a LCD displeji, Dopravní podnik hlavního města Prahy jej ještě v letech 2010 a 2011 začal používat pro on-line zobrazování odjezdů na tramvajových zastávkách. Jedním z hlavních důvodů pro volbu tohoto systému byla nízká spotřeba elektrické energie, kterou displej spotřebovává pouze pro změnu údajů. Za denního světla ji nepotřebuje k samotnému zobrazení údajů vůbec. Častou závadou tohoto principu zobrazení je nefunkčnost některých bodových disků či zpoždění při jejich otáčení. V souvislosti s pražskými zastávkami byl tento displej označován termínem lístečkový systém. V USA a v Kanadě se používaly také tzv. vane displays, které zobrazovaly číslice sedmisegmentovým systémem obvyklým u LED a LCD displejů, avšak jednotlivé segmenty byly tvořeny otočnými listy. Tyto displeje se používaly např. k zobrazení času, sportovního skóre, cen apod. V roce 1969 byl podnik přejmenován na Pragotron n. p., později na Pragotron Praha a poté na Elektročas s. r. o., kde dále probíhá výroba časoměrných zařízení.
Obr. 3. Pohled na mechanické provedení překlápěcího displeje
Obr. 4. Displej s překlápěnými body
Digitron
Je známý také jako znaková nebo číslicová výbojka, Je to plynem plněná výbojka se studenou katodou, sloužící k zobrazování číslic případně jiných symbolů. Skleněná baňka digitronu je plněna obvykle neonem pod nízkým tlakem. Obsahuje jednu společnou anodu v podobě průhledné mřížky z tenkého drátu a několik oddělených katod ve tvaru jednotlivých zobrazitelných symbolů. Po přiložení zápalného napětí (obvykle kolem 170 V) mezi anodou a některou z katod se plyn v okolí katody vlivem procházejícího proudu rozzáří oranžovým doutnavým výbojem. Digitron vzhledem připomíná vakuovou elektronku, jeho princip však není založen na tepelné emisi elektronů. Jde o speciální variantu doutnavky – výbojky se studenou katodou.
Digitron využívá světélkování v záporně doutnavé vrstvě. Pokud se mezi anodou a některou katodou zapálí plynový výboj, potáhne se katoda doutnavým výbojem ve tvaru číslice. Číslice jsou vyleptané anebo vyražené z ušlechtilé oceli s tloušťkou vlákna asi 0,3 mm. Svítící vrstva na zářící číslici má šířku asi 1,5 mm a nevadí tak stínící vliv tmavých číslic před ní. Pro zvětšení životnosti se přidává malé množství rtuti, jejíž páry podstatně zmenšují odpařování materiálu číslic, ale vytvářejí ve výboji slabá, difúzně modrá světla, která lze potlačit červeným barevným filtrem. Do digitronů pro impulzní provoz se ke zkrácení zapálení ještě vkládají malé zdroje radioaktivního záření.
Anoda digitronu se připojí na zdroj stejnosměrného anodového napětí (170 V) přes rezistor (řádově desítky kΩ) omezující anodový proud. Požadovaný symbol lze následně zobrazit uzemněním příslušné katody. Případné polovodičové spínací prvky pro použití v anodovém obvodu digitronu se vybírají s ohledem na výšku anodového napětí. Pro řízení digitronu existují specializované integrované obvody, např. 74141 – TTL dekodér z kódování BCD na kód 1 z 10 s výstupy navrženými speciálně pro řízení katod digitronu. Dekodér je vhodný pro použití ve statickém i multiplexním režimu.
Svého času se zobrazování na bázi digitronů používalo v celé řadě aplikací a přístrojů, ať již jde o měřicí přístroje, hodiny, stolní kalkulačky a další zařízení, než byly v přenosných aplikacích a později všude vytlačeny novějšími technologiemi jako jsou LED a později LCD.
_.jpg)
Obr. 5. Detail uspořádání katod digitronu ve tvaru číslic, Obr. 6. Schematická značka digitronu
Zajímavost
Na jednom e-shopu lze nalézt zajímavý „hybrid“, tvořený průhlednými akrylovými destičkami, kde jsou vyryta čísla, a digitální efekt je tvořen barevnými LED. Je tak simulován efekt zobrazení hodin jako z digitronu. Každé číslo diky LED „září“ jinými barvami a vytváří další různé barevné efekty. Vše je řízeno moderní jednočipovou elektronikou.
Obr. 7. Digitronové retrohodiny, Obr. 8. Pseudodigitrony tvořené akrylovými destičkami osvětlenými LED
Závěr
Ač by se mohlo z předchozích slov zdát, že tyto systémy jsou již minulostí, není tomu tak. Na velkých světových e-shopech lze najít hodiny založené na systému překlápěcích listů v moderním provedení, např. pod názvem retro Retro Clock Flip Display a řadu dalších výrobků. Také digitrony našly v novém tisíciletí své uplatnění. Amatérské a profesionální provedení digitálních hodin se těší velkému zájmu, především v provedení s velkými číslicemi. Na českém webu lze nalézt návody na stavbu hodin i bez dnes všudypřítomného mikroprocesoru. Hodiny s digitrony některé e-shopy nabízejí také jako stavebnice a lze je nalézt i na tuzemských e-shopech. Je dobře, že se na tyto systémy nezapomnělo a že mohou jako retro kousky potěšit nostalgického uživatele i dnes.
Dotykové displeje Část 1. Odporová a kapacitní technologie
Dotykové displeje Část 2. Akustická a infračervená technologie
Zdroje:
https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Displej
www.ddr-rechentechnik.de/html/uhrenanlagen.html
https://pragotron.sk/content/ipj0612/vnutro.jpg
https://cs.wikipedia.org/wiki/Znaková_výbojka
http://danyk.cz/digitronove_bez.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Retrotronics
https://i.pinimg.com/736x/ce/69/e4/ce69e404f55618d0ebee71ff4dcfbb90-clocks-steampunk.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/NixieClock.jpg
