شاشات العرض المرئي Video Display Units

شاشات العرض المرئي

Video Display Units

مقدمة

تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة شاشات العرض المرئي كجهاز إخراج أساسي للمستخدم ، وفكرة شاشات الكمبيوتر قريبة جداً من نفس فكرة شاشات تليفزيون المنزل ، ومع ذلك فإن أجهزة الكمبيوتر المنزلية Home Computer الصغيرة تستخدم تليفزيون المنزل كجهاز إخراج ، ويعيب طبعاً استخدام تليفزيون المنزل إمكانياته المحدودة من حيث التحليل الضوئي للصورة والمعروف بالمصطلح Resolution.

فتتكون شاشة العرض المرئي بصفة أساسية من أنبوبة أشعة المهبط (CRT) Cathode-Ray Tube ، حيث يقوم الشعاع الالكتروني الصادر من القاذف الالكتروني الموجود عند الكاثود بمسح السطح الفسفوري للشاشة ، ويتم هذا المسح عن طريق دائرة الانحراف Deflection Circuit ، يتم التحكم في شدة الشعاع الالكتروني عن طريق تغيير الجهد بين الكاثود والشبكة Grid ، ويتم مسح الشعاع للشاشة الفوسفورية بانحرافه من اليمين في اتجاه اليسار وأيضاً من أعلي إلي أٍف ، كما هو موضح بشكل (7-1).

5 (24)

تكون حركة الشعاع من اليسار إلي اليمين بسرعة يطلق عليها معدل المسح الأفقي Horizontal Rate وتكون أعلي من معدل المسح الرأسي Vertical Rate الذي يمثل سرعة حركة الشعاع من أعلي إلي أسفل ، يطلق علي الوقت الذي يحتاجه الشعاع ليعود مرة أخري لنقطة اليسار العلوي للشاشة ليبدأ عملية مسح جديدة بال Retrace Time خلال وقت العودة هذا يكون الشعاع في حالة إطفاء Cut Off ، يعطي معدلي المسح الأفقي والرأسي للشعاع مجموعة خطوط أفقيه مضيئة تظهر علي الشاشة معروفة بالاسم Raster ، ويمكن حساب العدد الأقصي لخطوط ال Raster من العلاقة الآتية :

Max scan lines = ( horizonal rat ) / ( vertical rate ).

المعدل القياسي للمسح الأفقي هو 15750 Hz ، بينما المعدل القياسي للمسح الرأسي هو 60 Hz ، إذا قسمنا معدل المسح الأفقي علي معدل المسح الرأسي فإننا نحصل علي المقدار 262.5 وهي مقدار عدد خطوط ال Raster .

Scan lines = 15750 / 60 = 262.5

علماً بأنه لابد من السماح ببعض الخطوط لحالة المسح الزائد Over Scan وكذلك لزمن العودة Retrace Time ، فعلي سبيل المثال فإن موائم Adapter الشاشة الملونة من النوع IBM CGA (CGA هي اختصار Color Graphic Adapter) يستخدم معدل مسح قياسي بحيث يسمح ب 200 نقطة رأسية (النقطة الضوئية يطلق عليها Pixel ) ويمكن مضاعفة هذا العدد باستخدام طريقة معروفة باسم المسح المتضافر Interlaced Scanning ، حيث تبدأ الخطوط الفردية من الحافة العليا اليسارية بينما تبدأ الخطوط الزوجية من النقطة العليا بمنتصف الشاشة كما هو مبين في شكل (7-2).

5 (25)

وتلاحظ من الشكل أن الخطوط الزوجية تقع بين الخطوط الفردية وبذلك يكون العدد الإجمالي لخطوط المسح هو 525 خط ( أي 525 نقطة رأسية ) ، وتستخدم طريقة المسح المتضافر في تليفزيونات المنزل أما معظم شاشات الكمبيوتر فلا تستخدم فيها هذه الطريقة لأن معدل المسح الكلي انخفض بهذه الطريقة إلي 30 كادر /ثانية (30Frames / Sec) بدلاً من 60 كادر/ ثانية لأن الشاشة يجب أن يتم مسحها مرتين ليكتمل الكادر ، يستخدم موائم شاشات العرض الأحادية اللون 350 خط مسح وذلك عن طريق تغيير تردد معدل المسح الأفقي إلي 18432 Hz وتردد المسح الرأسي 50 Hz في هذه الحالة فإن :

Scan lines = 18432 / 50 = 368.64

تتلخص فكرة العرض المرئي بواسطة شاشة ال CRT بأنه أثناء مسح الشعاع الالكتروني لسطح العرض الفوسفوري ، فإن معلومات الصورة تجعل الشعاع يقوم بتكوين الصورة علي شكل مجموعة من النقط المضيئة ، يكتمل كادر الصورة عندما يصل الشعاع الركن الأيمن السفلي من الشاشة ، حيث تكون النقط التي سبق أن أضاءت أثناء المسح لازالت مضيئة لذلك يظهر للعين الناظرة كادر كامل للصورة ، ثم يبدأ الشعاع عملية مسح جديدة بادئاً من الركن الأيسر العلوي للشاشة وعن طريق المعلومات الجديدة للصورة يتكون كادر جديد ، وهكذا من سلسلة كادرات متعاقبة وبمعدل معين تبدو الصورة طبيعية والحركة فيها طبيعية دون أن تلاحظ العين الانتقال من الكادر إلي الكادر التالي ، وتقريباً هذه هي فكرة العرض السينمائي.

شاشة أنبوبة أشعة المهبط CRT :

أنبوبة ال CRT ، عبارة عن أنبوبة زجاجية مفرغه من الهواء ، مخروطية الشكل تنتهي في الأمام بمسطح العرض المطلي من الداخل بمادة الفوسفور ، وفي مؤخرة هذه الأنبوبة عنق طويلة نسبياً تنتهي بقاذف الكتروني Electron Gun ، هذا القاذف الالكتروني عبارة عن فتيله حرارية بتسخينها يتعرض الكاثود للحرارة فيشع الشعاع الالكتروني ، يمر الشعاع الالكتروني في العنق الزجاجية من خلال مجموعة شبكات للتحكم في شدة الشعاع الالكتروني في العنق الزجاجية من خلال مجموعة شبكات للتحكم في شدة الشعاع وتركيزه ، وفي نهاية العنق الزجاجية يتعرض الشعاع الالكتروني للانحراف الأفقي والرأسي الناتج عن المجال المغناطيسي الذي ينتجه مقرن الانحراف Deflection Yoke المثبت حول نهاية العنق الزجاجية أي عند بادية الجزء المخروطي من شاشة ال CRT ، بنهاية الجزء المخروطي من الشاشة أي بالقرب من سطح العرض الفوسفوري يوجد الأنود Anode وهو عبارة عن كاب موصله بكابل عليه جهد موجب عالي يغذي طبقه موصله للكهرباء مطلي بها السطح الجانبي للجزء المخروطي من الشاشة ، وبما أن الشعاع الالكتروني سالب القطبية بينما الأنود موجب القطبية لذلك يقوم الأنود بجذب الشعاع الالكتروني نحوه ليصطدم بالسطح الفوسفوري (مسطح العرض) ، ولأن الشعاع الالكتروني يعتبر تيار كهربي لذا ينشأ حوله مجال مغناطيسي ، وبالتالي يمكن جذب أو إبعاد الشعاع الالكتروني عن طريق مجال مغناطيسي آخر ، إذا كان بنفس القطبية يتسبب في التنافر مع مجال الشعاع الالكتروني بينما أن كان مختلف في قطبيته فإنه يتسبب في جذب الشعاع الالكتروني ، وهذه هي عملية الانحراف الأفقي والانحراف الرأسي ، ينشأ المجال الآخر المسبب لعملية الانحراف عن طريق ملفات الانحراف الأفقي وملفات الانحراف الرأسي الموجودة بمقرن الانحراف Deflecting Yoke ، ويطلق علي ظاهرة الانحراف هذه بالانحراف المغناطيسي Magnetic Deflection ، يبين شكل (7-3) مكونات شاشة ال CRT.

5 (26)

عندما يشع الكاثود شعاع الالكتروني فإنه يصطدم بسطح العرض الفوسفوريه مسبباً ظهور نقطة مضيئة علي الشاشة تتناسب شدة استضاءتها مع شدة استضاءة الشعاع الالكتروني ، حيث يمكن التحكم في شدة استضاءة هذا الشعاع الالكتروني بتغيير فرق الجهد بين الكاثود وشبكة التحكم Control Grid ، فعندما تصبح شبكة التحكم أكثر سالبية عن الكاثود (-60 V) فإن الشعاع الالكتروني ينطفئ في هذه الحالة ، بينما عندما تكون شبكة التحكم أقل سالبية عن الكاثود فإن بعض الالكترونات تبدأ في المرور خلال شبكة التحكم وتصطدم بالسطح الفوسفوري.

يمكن أيضاً التحكم في شدة استضاءة الشعاع الالكتروني عن طريق تغيير جهد الكاثود مع تثبيت جهد شبكة التحكم ، معظم تصميمات شاشات العرض المرئي ، تسلط إشارة معلومات الصورة Video Information علي الكاثود لتوليد الصورة والتحكم في الاستضاءة الكلية Overall Brightness عن طريق تغيير الجهد علي شبكة التحكم ، تستخدم شبكة الشاشة Screen Grid والتي يطلق عليها أيضاً Gride2 في جذب الشعاع الالكتروني تجاه الأنود ، أيضاً تؤثر التغييرات في جهد شبكة الشاشة علي شدة استضاءة الصورة ، ولكن في العادة يتم ضبط جهد هذه الشبكة عند قيمة ثابتة علي الأقل تكون +400 v بالنسبة لشاشات ال CRT الأحادية اللون ، الشبكة الثالثة وهي الأخيرة ، تسمي شبكة التركيز Focus Grid في العادة يكون جهدها قابل للضبط من -100 V إلي +100 v أو قيم أخري حسب تصميم ونوع ال CRT.

آخر عنصر من عناصر ال CRT هو الأنود ، يتشكل الأنود عن طريق طلاء السطح الجانبي الداخلي للجزء المخروطي من الأنبوبة الزجاجية بمادة موصلة للكهرباء ، ولأن الالكترونات لابد وأن تنتقل مسافة كبيرة من الكاثود إلي الأنود ، لذا لابد من تسليط جهد كهربي موجب عالي علي الأنود ، هذا الجهد العالي في العادة يكون 100 V لكل بوصة من سطح شاشة العرض ، أو 12000 V بالنسبة لشاشة CRT مقاس 12 بوصه ، معظم شاشات ال CRT يحتاج الأنود فيها لجهد عالي مقداره 25000 V بصرف النظر عن مقاس الشاشة ، تشبه شاشة ال CRT الألوان شاشة ال CRT الأحادية اللون فيما عدا أنه يوجد ثلاث قاذفات الكترونية Electron Beams الشعاع الأول خاص باللون الأحمر والثاني باللون الأخضر بينما الثالث باللون الأزرق ، وهي الألوان الأساسية لتكوين الصورة الضوئية الملونة ، بخلط هذه الألوان الثلاثة بنسب مختلفة معينة يمكن الحصول علي أي لون ، اختلاف آخر رئيسي بين شاشة ال CRT الألوان وشاشة ال CRT الأحادية اللون هو أ، شاشة ال CRT الألوان بها ما يسمي بقناع الظل Shadow Mask وهو عبارة عن لوح معدني به ثقوب صغيرة جداً ، يوضع هذا اللوح قبل مقدمة ال CRT مباشرة ، تطلي مقدمة ال CRT بمجموعات مثلثيه من النقط الفوسفورية ، بحيث كل مجموعة عبارة عن ثلاث نقاط فوسفورية هي رؤوس المثلث ، النقطة الاولي حمراء والثانية خضراء والثالثة زرقاء ، تسمي هذه المجموعات Triads ، شكل (7-4) بين هذه المجموعات.

5 (27)

تم ضبط قناع الظل بحيث أن الشعاع الخاص باللون الأحمر لا يصطدم إلا بالنقط الفوسفورية الحمراء بينما لا يصطدم الشعاع الخاص باللون الأخضر إلا بالنقط الخضراء وكذلك لا يصطدم الشعاع الخاص باللون الأزرق إلا بالنقط الزرقاء ، ولأن الأشعة الالكترونية الثلاثة لا تصدر من نقطة واحدة ، فإنه توجد مجموعة من مغناطيسيان الانحراف Deflection Magnets ، تسمي مقرن التقارن Convergence Yoke ، هذا النوع من شاشات ال CRT الألوان يطلق عليه Delta Gun CRT ، لأن القاذف الالكتروني تم تركيبه علي شكل دلتا.

معظم تصميمات ال CRT الألوان الحديثة ، وضعت الثلاث أشعه الالكترونية في قاذف الكتروني مشترك ، اختلاف آخر في التصميم الجديد لل CRT الألوان أن الفوسفور قد تم الطلاء به علي شكل شرائح رأسيه بدلاً من نقط ، خلف هذه الشرائح مباشرة يوجد قناع الظل Shadow Mask الذي يكون في هذه الحالة عبارة عن لوح معدني فتحت به مجاري رأسيه مناظرة لشرائح الفوسفور بدلاً من الثقوب الصغيرة ، علي سبيل المثال تصميم الشاشة Sony Trinitron CRT الذي يكون في هذه الحالة عبارة عن لوح معدني فتحت به مجاري رأسيه مناظره لشرائح الفوسفور بدلاً من الثقوب الصغيرة. علي سبيل المثال تصميم الشاشة Sony Trinitron CRT ، يعمل هذه التصميم علي تقليل العناصر المطلوبة لعملية التقارب بال CRT وفي بعض الأحوال يتم الاستغناء عن مقرن التقارب ، معظم شاشات ال CRT الألوان الحديثة ، قد تم تصميمها بهذه الطريقة لذا فهي لا تحتاج لتضبيطات التقارب.

Possibly Related Posts:


كتب في نفس المجال او من نفس الفئة

About farahat 1475 Articles
الــبــاجور - المـنـوفـيـة - جمهورية مصر العربية 0106331333 مهندس /احمد فرحات درس هندسه و علوم النظم و الحاسبات و له خيرة 18 عام في المجالات الهندسية المتعلقه بالنظم الهندسية كافة سواء كانت نظم لها علاقة بالعتاد (كهربيه - الكترونية - ميكانيكية) او نظم لها علاقة بالبرمجيات و قد حصل علي دبلومة مابعد التخرج في هندسه و علم الحاسب

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*