Матричный индикатор

Мáтричный индикáтор — разновидность знакосинтезирующего индикатора, в котором элементы индикации сгруппированы по строкам и столбцам. Матричный индикатор предназначен для отображения символов, специальных знаков и графических изображений в различных устройствах.

Принцип формирования изображения, используемый в матричных индикаторах с динамическим управлением.

Матричным индикатором принято считать устройство, объединенное в законченном конструктиве — корпусе. В отличие от экрана или дисплея, индикатор имеет ограниченное количество элементов индикации, либо предназначен для отображения одного или небольшого количества символов. Название происходит от понятия матрица (математика).

Устройство и принцип действия

Электрическая схема одноцветного светодиодного матричного индикатора с динамическим управлением.

Матричный индикатор состоит из необходимого, достаточно большого количества однотипных элементов — пикселей, сгруппированных в строки и столбцы. Матричные индикаторы могут группироваться из различных типов элементарных индикаторов-пикселей: жидкокристаллические, светодиодные, люминесцентные, блинкерные и т. п.

По принципу формирования изображения и управлению матричные индикаторы бывают двух видов: статические и динамические (мультиплексные).

В статических матричных индикаторах каждый пиксель имеет индивидуальный драйвер-формирователь напряжения (тока). При небольшом разрешении индикатора (например, 4×4 пикселя), при больших размерах индикатора и большой мощности потребления зачастую дешевле использовать статический способ. Кроме того, такой способ формирования изображения используется в применениях, где требуется низкий уровень электромагнитных помех, так как динамические индикаторы из-за импульсного способа управления создают электромагнитные помехи.

В индикаторах с динамическим способом формирования изображения, управление производится по строкам и столбцам. Одноимённые выводы элементов индикации в строках и столбцах индикатора объединены между собой. Для включения конкретного пикселя необходимо подать напряжение на электрический вывод строки и вывод столбца. На пересечении этих двух координат высветится точка. Также можно одновременно включить и несколько пикселей, принадлежащих одному столбцу (строке). Например, если на вывод одного столбца светодиодного матричного индикатора подать рабочее напряжение, а на контакты определённых строк подать необходимый ток управления, включатся несколько конкретных пикселей, принадлежащих этому столбцу. При таком способе управления в каждый момент времени одновременно включаются элементы только одного столбца или строки. За счёт быстрой динамической смены показываемых строк (столбцов) и инерционности человеческого зрения, или инерционности самих элементов индикации, изображение складывается в картинку.

Формирование изображения на многоцветных индикаторах имеет свои особенности. Например, при использовании полупроводникового двухцветного индикатора с красным и зелёным цветом свечения, в каждом пикселе индикатора присутствуют как минимум два светодиода — красного и зелёного цвета. Управление цветом свечения производится изменением соотношения либо среднего тока через красный и зелёный светодиоды при фиксированном времени горения, либо времени свечения при стабильном токе.

Управление индикатором

Управление матричным индикатором обычно соответствует мультиплексному принципу формирования изображения и происходит следующим образом: выбирается одна из строк путём подачи питания, при этом сигнал (код) подаётся на те ячейки в строке, которые должны быть включены. Затем выбирается следующая строка и процесс повторяется. Напряжение (ток) на выводах индикатора формируется с помощью управляющей схемы — драйвера.

В устройствах с инерционными элементами индикации, либо бистабильными элементами, состояние каждого пикселя фиксируется с помощью электронной схемы аналогично мультиплексному способу управления. Поскольку каждый пиксель индикатора обладает кратковременной или долговременной памятью состояния, это позволяет существенно снизить частоту циклов управления, вплоть до нуля в случае бистабильного экрана, например, блинкерного, у которых управляющие воздействия производятся только в моменты смены изображения.

Наиболее популярные модели односимвольных матричных индикаторов имеют разрешения 5×7, 5×8 и 8×8 пикселей.

Индикаторы бывают монохромные и многоцветные: в последнем случае каждый пиксель состоит из двух или трёх элементов разных цветов, управляемых отдельно.

Матричные индикаторы могут иметь рамку, не содержащую пикселей и не принимающую участия в формировании знака, либо могут быть бесстыковыми, позволяющими при установке в ряд формировать непрерывную строку символов. Часто из них формируются устройства отображения типа бегущая строка. Выпускаются также готовые блоки для отображения одной или нескольких строк символов.

	Бегущая строка на матричных индикаторах
	Пример использования

Преимущества матричных индикаторов

На матричный индикатор можно выводить в том числе иероглифы.

• Большое количество отображаемых символов: цифры, буквы любых алфавитов (зависит от разрешения индикаторов), как заглавные, так и строчные, знаки препинания, псевдографика, и даже простые рисунки;
• Более привычная и легче зрительно воспринимаемая форма символа, по сравнению с сегментными индикаторами, что существенно при отображении букв и других символов.

Недостатки в сравнении с сегментными индикаторами

• Бо́льшая сложность;
• Более высокая цена;
• Мéньшая надёжность за счет бо́льшего количества элементов;
• При использовании без дополнительных запоминающих ячеек для каждого элемента возникает стробоскопический эффект, который особенно заметен при фотографировании с небольшой выдержкой.

См. также

• Электронный индикатор
• Семисегментный индикатор
• Девятисегментный индикатор

Литература

• Н. И. Вуколов, А. Н. Михайлов. Знакосинтезирующие индикаторы / под ред. В. П. Балашова. — М.: Радио и связь, 1987. — 592 с.
• ГОСТ 25066–91 «Индикаторы знакосинтезирующие. Термины, определения и буквенные обозначения» Индикаторы знакосинтезирующие. Термины, определения и буквенные обозначения
• Лисицын Б. Л. Низковольтные индикаторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — С. 4. — 136 с.