Lavori-V-2011-2012_files/Trasduttori elettro

I.P.S.I.A. Di
BOCCHIGLIERO
a.s. 2011/2012
-classe V-
Materia: Elettronica, Telecomunicazioni ed applicazioni
---- Trasduttori elettro-ottico:
i dispositivi di presentazione video ----
alunna
Viola Angela
prof. Ing. Zumpano Luigi
IPSIA Bocchigliero
- Elettronica, Telecomunicazioni ed ApplicazioniTrasduttori elettro-ottico
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Trasduttori elettro-ottico: i dispositivi di presentazione video
Cinescopi
Il cinescopio è un particolare tubo a raggi catodici nel quale l'intensità del pennello elettronico, che
determina la traccia luminosa sullo schermo fluorescente, è funziona dell'ampiezza del segnale
video. Grazie agli impulsi di sincronismo, il pennello elettronico si muove in perfetto sincronismo
con la scansione elettronica relativa al dispositivo di ripresa, e ciò consente di riprodurre, riga per
riga, l'immagine originaria.
I fosfori impiegati (vengono così chiamati i materiali luminescenti dello schermo) sono
normalmente del tipo P4 per i cinescopi in bianco e nero, e del tipo P22 per quelli a colori.
Nei televisori e nei monitor la superficie è scandita secondo una matrice predefinita di righe
successive, chiamata raster e l'immagine è creata modulando l'intensità del fascio elettronico
secondo l'andamento del segnale video. La scansione è ottenuta deviando il fascio per mezzo del
campo magnetico variabile generato da opportuni elettromagneti fissati sul "collo" del tubo
(deflessione elettromagnetica), che costituiscono il cosiddetto giogo di deflessione. Appositi circuiti
elettronici pilotano gli elettromagneti del giogo in modo da effettuare una scansione in perfetta
sincronia. Nello standard televisivo le frequenze sono di 625 righe per quadro, con 50 semiquadri
interallacciati al secondo (alternativamente un semiquadro per le righe pari ed uno per quelle
dispari).
Principio della trasmissione televisiva a colori
Partendo dalla constatazione che una immagine a colori può essere ottenuta mediante la
combinazione dei tre colori fondamentali R-G-B (rosso, giallo, blu), in linea di principio un sistema
di televisione a colori può essere realizzato mediante tre diversi trasmettitori e ricevitori, uno per
ogni colore. Proiettando su una superficie bianca le tre immagini ricevute, si ottiene per mescolanza
additiva l'immagine a colori originaria.
Per consentire la coesistenza dei sistemi bianco e nero ed a colori, il segnale video a colori deve
essere in grado di produrre immagini in bianco e nero sui televisori monocromatici, e
reciprocamente i televisori a colori devono poter ricevere il segnale dei trasmettitori monocromatici,
producendo naturalmente immagini in bianco e nero.
Il sistema utilizzato per il servizio televisivo a colori si basa sulla constatazione che non è
indispensabile la presenza diretta dei colori fondamentali, ma è sufficiente trasmettere tre loro
qualsiasi combinazioni. Indicando con E R , E G ed E B le componenti relative al rosso, verde e
blu, le tre combinazioni possono essere:
E 1=a1 E R +b1 E G+c 1 E B
E 2=a 2 E R+b2 E G+c 2 E B
E 3=a3 E R+b 3 E G +c 3 E B
Il segnale E 1 , denominato segnale di luminanza, è identico a quello del sistema in bianco e nero
e pertanto rende compatibile un televisore monocromatico con il sistema a colori; se invece il
televisore è a colori, tale segnale definisce la luminosità.
I segnali E 2 ed E 3 , denominati segnali di crominanza, non contengono invece alcuna
informazione sulla luminosità dell'immagine, ma definiscono il colore.
Nel complesso trasmittente della televisione a colori sono presenti tre dispositivi da ripresa, muniti
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di filtri colorati, che forniscono tre segnali video proporzionali al contenuto di rosso, di verde e di
blu nell'immagine. Da questi tre segnali si ottengono, attraverso la matrice di compatibilità, sia il
segnale di luminanza che i due segnali di crominanza; questi ultimi vengono modulati e quindi
sommati al segnale di luminanza, ottenendo così il segnale video a colori.
In ricezione, dal segnale video a colori si riottengono i segnali corrispondenti ai tre colori
fondamentali, che possono essere applicati ad un unico dispositivo di uscita a visione diretta,
realizzato con un tubo a raggi catodici o con componenti allo stato solido.
Cinescopi a colori
Il tipo più comune di cinescopio a colori è quello detto a maschera forata. Il tubo comprende tre
cannoni elettronici che forniscono tre fasci focalizzati, uno per ogni colore fondamentale.
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Lo schermo è formato da un gran numero di triadi cromatiche, cioè di terne di punti di fosfori fra
loro isolati che emettono, se colpiti da elettroni, luce rossa, verde o blu.
La presentazione video delle immagini a colori è ottenuta effettuando la scansione periodica dello
schermo mediante la deflessione magnetica simultanea dei tre pennelli elettronici.
Un altro tipo di cinescopio a colori è quello a griglie di colore, noto anche con il nome di
Chromatron. Questo tubo è caratterizzato dalla presenza di un solo cannone elettronico e da uno
schermo formato da sottilissime strisce verticali di fosfori fondamentali, disposte in modo che fra
ogni coppia rossa e blu di strisce sia interposta una striscia verde.
Dispositivi di presentazione video allo stato solido
Lo schermo a tubo catodico, è una tipologia di display ormai quasi del tutto soppiantata, a partire
dall'inizio del secolo, dallo schermo a cristalli liquidi, dallo schermo al plasma e più
recentemente dallo schermo a LED.
Lo schermo a cristalli liquidi, in sigla LCD, 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 e Sharp
Corporation.
Da circa trent'anni in particolare gli LCD sono utilizzati anche in ambito video, inizialmente nei
computer portatili, in seguito anche nei monitor e nei televisori riuscendo, all'inizio del secolo,
insieme allo schermo al plasma, a mandare in pensione il quasi centenario display CRT.
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, 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
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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.
Parlando di schermi a colori per PC o TV, l'unità di misura delle dimensioni dello schermo è
comunemente il pollice (un pollice corrisponde a 2,54 cm), ed è la distanza misurata in diagonale
tra due angoli opposti del pannello. Le dimensioni variano oggi da 12 a oltre 100 pollici, con
risoluzioni che, nelle TV, vanno da 640 x 480 a 1920 X 1080 pixel ed anche oltre per applicazioni
speciali.
Una delle caratteristiche principali dei pannelli a cristalli liquidi è il basso consumo di potenza
elettrica, che li rende di per sé particolarmente indicati per applicazioni in apparecchiature
alimentate da batterie elettriche. Gran parte del consumo è invece attribuibile alla
retroilluminazione: ad esempio nelle TV, a causa della particolare luminosità richiesta, i consumi
elettrici complessivi sono piuttosto elevati, solo lievemente inferiori a quelli dei tubi corrispondenti,
anche se le ultime generazioni di TV hanno consumi abbastanza contenuti ed un 46" recente
consuma circa quanto un 40" della generazione precedente.
Lo schermo al plasma, in sigla PDP, è una tipologia di display a schermo piatto utilizzata per
applicazioni video/televisive (tipicamente per realizzare monitor e televisori) con dimensione
dell'immagine normalmente superiore ai 32 pollici.
Quando si parla di schermi a LED non si intende una nuova tecnologia di generazione
dell'immagine. Un termine più appropriato sarebbe "schermo LCD basato su retroilluminazione a
LED" in quanto il pannello che produce le immagini resta quello di uno schermo piatto
tradizionale.
All'interno dello schermo a LED la luce emessa da 2160 piccoli LED rossi, verdi e blu, si combina
per formare una luce bianca. Il fascio di luce attraversa una piastra di diffusione che la rende
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omogenea.
Il vantaggio più evidente rispetto alla lampada tradizionale è la migliore qualità dei colori: il neon
degli schermi LCD tradizionali, non restituisce infatti un bianco perfetto e la luce deve essere
corretta utilizzando filtri di colore che non garantiscono risultati sorprendenti.
La luce bianca illumina quindi il pannello a cristalli liquidi per formare l'immagine finale.
La durata dello schermo LCD basato su tecnologia a LED è nell'ordine delle 100 mila ore mentre
quella
di
uno
schermo
tradizionale
è
di
50
mila
ore.
Grazie alla tecnologia a LED è possibile costruire degli schermi sottilissimi spessi anche un paio di
millimetri.
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