Exibição completa: Noções básicas sobre tecnologias de exibição

Como pai, odeio quando meus filhos estão no telefone o tempo todo. Procuro motivos para reduzir o tempo de tela.
No entanto, como desenvolvedor e prototipador, maximizo meu tempo na tela. Faça o que eu digo, não faça o que eu faço… certo?

A verdade é que displays digitais – ou telas – em protótipos são muito úteis. Eles deixam claro o que está acontecendo dentro da eletrônica do carro.

Claro, você não pode ver os elétrons ou a leitura do sensor. Para entender essas coisas, contamos com monitores para fornecer HMI, interface homem-máquina e preencher a lacuna homem-máquina.

Tipos de exibição

Diferentes tipos de monitores usam diferentes tecnologias para exibir números, caracteres ou animações em preto e branco ou em cores. Se a natureza dos dados de status da máquina for muito complexa para luzes simples (geralmente LEDs), você precisará de um monitor.

Por exemplo, se você precisar ver o valor dos dados de um sensor, como a temperatura real da geladeira ou a configuração de frequência do rádio FM, é necessário um visor. Este tipo de dados não pode ser transferido de forma eficiente de nenhuma outra forma. Uma luz simplesmente não serve.

É uma boa prática manter os produtos o mais simples possível e os displays nem sempre são necessários. Se os dados a serem mostrados ao usuário forem simples, como se a máquina está ligada ou desligada, ou carregando, isso pode ser feito com um ou mais LEDs. Diferentes LEDs coloridos podem sinalizar coisas diferentes, mas a simplicidade também é importante aqui. Não force os usuários a memorizar uma dúzia de cores e o que elas representam.

Os LEDs também são muito mais baratos do que a exibição completa. Portanto, se a funcionalidade puder ser extraída deles, será mais barato fabricar no futuro.
Aqui estão alguns tipos comuns de monitores e como eles funcionam para que você possa escolher o melhor para o seu próximo protótipo.

monitores de LED

Embora os LEDs individuais possam exibir apenas alguns estados, quando combinados em uma matriz, eles podem exibir símbolos ou até mesmo imagens e animações.

Uma maneira simples e comum de usar LEDs para um display é um display de 7 segmentos onde os LEDs são organizados em sete áreas. Quando acesos em padrões diferentes, esses LEDs podem exibir números e letras limitadas. Eles são frequentemente encontrados em máquinas de venda automática onde o preço do item é exibido ou podem ser usados ​​para exibir dados ao vivo, como temperatura.

Existem muitos displays de 7 segmentos diferentes (na verdade, existem oito se você incluir o ponto decimal) que são compatíveis com Arduinos e outros controladores, mas eles podem usar muitos pinos de controle. Felizmente, existem módulos que possuem ICs para acionar os displays e reduzir o número de pinos necessários na placa de controle para apenas alguns.

Minha filha, Harper, soldou o PCB com o display LED de 7 segmentos.

Os LEDs também podem ser combinados em uma matriz ou matriz para expandir seus recursos. Por exemplo, os dispositivos Amazon Echo com tecnologia Alexa têm um anel de LED que muda de cor e tem efeitos que indicam se está ouvindo, respondendo, offline ou com uma notificação.

Matrizes de LED podem ser acionadas por Raspberry Pis. Eles podem ser usados ​​para percorrer os dados do letreiro ou exibir outros dados relevantes.

As matrizes de LED podem ser usadas para rolar o texto, como nesses óculos de LED, ou para exibir texto completo e imagens, como em uma tela de fundo.

Visores LCD

LCD, abreviação de display de cristal líquido, é uma tecnologia relativamente antiga, mas excelente para displays. As pessoas de uma certa idade provavelmente encontraram LCDs pela primeira vez ao usar uma calculadora movida a energia solar na década de 1980.

A tecnologia por trás dos monitores LCD é um pouco mágica. Eles usam uma série de lentes polarizadas contendo cola de cristal líquido. A aplicação de eletricidade altera o estado dos cristais líquidos para bloquear a luz (para que pareça preto nessa área) ou permitir que a luz passe e mostre a cor de fundo primária.

Este display LCD mostra a temperatura dentro desta máquina de venda automática.

Os próprios LCDs não emitem luz, portanto, geralmente são combinados com uma luz de fundo para aumentar o contraste dos caracteres. Os monitores LCD são uma tecnologia relativamente barata e madura. Eles também são fáceis de controlar com protótipos de microcontroladores.

Monitores TFT

TFT é a abreviação de Thin Film Transistor, uma versão mais moderna do LCD.

A tela TFT possui um transistor individual para cada pixel, fornecendo um controle mais preciso para melhor qualidade e resolução geral da tela. Ele tem uma luz de fundo e uma máscara de cor, para que possa ser usado para criar telas coloridas.

Este TFT é controlado pelo Arduino e possui tela sensível ao toque e entrada em cores.

O TFT pode ter um ângulo de visão estreito, o que é uma limitação. Mas é útil para aplicativos em que a privacidade da tela é uma preocupação. Os TFTs para prototipagem e fabricação geralmente são encontrados como telas sensíveis ao toque, o que é útil se a tela também precisar ser usada como um dispositivo de entrada.

monitores OLED

OLED (diodo orgânico emissor de luz) é um display comum de alta qualidade e baixo custo para eletrônicos de consumo.

A tecnologia LED orgânica possui uma camada de material orgânico entre camadas eletrônicas que se acendem quando uma corrente é aplicada. Eles podem ser feitos muito pequenos. Quando vermelho, verde e azul são combinados em uma matriz, eles podem criar belas telas coloridas. A geração atual de iPhones ainda usa telas OLED.

Protótipo de sistema de monitoramento de aquário usando OLED para exibir a temperatura do aquário.

Para a prototipagem, os monitores de cor única mais comuns são geralmente monitores brancos ou azuis do tamanho de um polegar. Eles são fáceis de implementar com apenas quatro fios e código simples que pode criar personagens e animações. Para projetos mais detalhados, existem telas OLED coloridas que custam cerca de 10 vezes o preço normal.

Displays de tinta eletrônica

Esta marca é um tipo único de display que ficou famoso com o Amazon Kindle.

Essas telas tipicamente em preto e branco não emitem luz. Eles têm um acabamento macio, quase fosco, semelhante ao Etch-A-Sketch, e chegam bem perto de uma página de livro.

Um leitor de tinta eletrônica em uma mesa em uma biblioteca.

Os minúsculos pixels da E Ink possuem pequenas esferas de pigmento que podem ser giradas quando conectadas. Uma vez posicionados, eles não requerem energia adicional e podem exibir texto ou imagem exibidos indefinidamente sem energia adicional.

A tecnologia E Ink em rápida evolução tem algumas desvantagens. A taxa de atualização é baixa em comparação com outras tecnologias de exibição e, às vezes, requer que a tela seja completamente redefinida para um estado em branco antes de renderizar novamente, o que pode ser irritante para o visualizador.

Embora a tinta eletrônica multicolorida esteja começando a ganhar força, a qualidade ainda é ruim e tem uma aparência desbotada que lembra uma tapeçaria renascentista. No entanto, como não é necessária eletricidade após a atualização, é a maneira mais eficiente em termos de energia de ter uma tela.