Visualización multiplexada

Las pantallas multiplexadas son dispositivos de visualización electrónicos en los que no se controla toda la pantalla simultáneamente.

En cambio, las subunidades de la pantalla (normalmente, filas o columnas en una pantalla de matriz de puntos o caracteres individuales en una pantalla orientada a caracteres, y ocasionalmente elementos individuales de la pantalla) se multiplexan , es decir, se activan una a una, pero la alta frecuencia de conmutación y la persistencia de la visión se combinan para hacer creer al espectador que toda la pantalla está continuamente activa.

Una pantalla multiplexada tiene varias ventajas en comparación con una pantalla no multiplexada:

• Se necesitan menos cables (a menudo, muchos menos cables).
• Se pueden utilizar sistemas electrónicos de control más sencillos.
• ambos conducen a una reducción de costos
• consumo de energía reducido

Las pantallas multiplexadas se pueden dividir en dos grandes categorías:

1. pantallas orientadas a caracteres
2. pantallas orientadas a píxeles

La mayoría de las pantallas orientadas a caracteres (como las de siete , catorce y dieciséis segmentos) muestran un carácter completo a la vez. Los distintos segmentos de cada carácter están conectados en una matriz de diodos bidimensional y solo se iluminan si las líneas de "fila" y "columna" de la matriz tienen el potencial eléctrico correcto. El elemento emisor de luz suele ser un diodo emisor de luz (LED), por lo que la electricidad fluye en una sola dirección, manteniendo aisladas eléctricamente las líneas individuales de "fila" y "columna" de la matriz. En las pantallas de cristal líquido , la intersección de la fila y la columna no es conductora.

En el ejemplo de la pantalla del reproductor de vídeo que se muestra arriba, los elementos iluminados son las placas de varios tubos de vacío triodo individuales que comparten la misma carcasa de vacío. Las rejillas de los triodos están dispuestas de manera que solo se ilumina un dígito a la vez. Todas las placas similares en todos los dígitos (por ejemplo, todas las placas inferiores izquierdas en todos los dígitos) están conectadas en paralelo. El microprocesador que controla la pantalla activa un dígito uno por uno aplicando un voltaje positivo a la rejilla de ese dígito y luego a las placas correspondientes. Los electrones fluyen a través de la rejilla de ese dígito e inciden sobre las placas que tienen un potencial positivo.

Si la pantalla se hubiera construido con cada segmento conectado individualmente, habría requerido 49 cables solo para los dígitos, además de cables adicionales para todos los demás indicadores que se pueden iluminar. Al multiplexar la pantalla, solo se necesitan siete líneas de "selector de dígitos" y siete líneas de "selector de segmentos". Los indicadores adicionales (en nuestro ejemplo, " VCR ", " Hi-Fi ", " STEREO ", " SAP ", etc.) se organizan como si fueran segmentos de uno o dos dígitos adicionales o segmentos extra de dígitos existentes, y se escanean utilizando la misma estrategia de multiplexación que los dígitos reales.

La mayoría de las pantallas orientadas a caracteres muestran simultáneamente todos los segmentos correspondientes de un dígito completo. Algunas pantallas orientadas a caracteres muestran solo un segmento a la vez. La pantalla de la calculadora Hewlett-Packard HP-35 era un ejemplo de esto. La calculadora aprovechaba un efecto de funcionamiento de los LED pulsados, donde los pulsos de luz muy breves se perciben como más brillantes que un pulso de luz más largo con la misma intensidad.

Un circuito de matriz de teclado tiene una disposición muy similar a la de una pantalla multiplexada y presenta muchas de las mismas ventajas. Para reducir aún más el número de cables, algunas personas "comparten" cables entre una pantalla multiplexada y una matriz de teclado, lo que reduce aún más el número de cables. ^{[ 1 ]}

En comparación, en las pantallas de matriz de puntos , los píxeles individuales se ubican en las intersecciones de las líneas de "fila" y "columna" de la matriz, y cada píxel se puede controlar individualmente.

En este caso, el ahorro en cableado es mucho más significativo. Para una pantalla de ordenador típica de 1024 × 768 ( XGA ), se necesitarían 2.359.297 cables para un control no multiplexado. Tal cantidad de cables sería completamente inviable. Sin embargo, al organizar los píxeles en una matriz multiplexada, solo se necesitan 3.328 cables; una solución mucho más práctica.

Las pantallas orientadas a píxeles pueden controlar un solo píxel a la vez o una fila o columna completa de píxeles simultáneamente. Las pantallas de cristal líquido de matriz activa proporcionan un elemento de almacenamiento en cada píxel, de modo que este continúa mostrando el estado correcto incluso cuando no se está controlando activamente.

Debido a que la mayoría de las pantallas multiplexadas no muestran la imagen completa simultáneamente, pueden distorsionarse si el punto de vista del observador se mueve. Por ejemplo, si el observador mueve rápidamente la vista a través de una pantalla multiplexada, podría ver una maraña de dígitos individuales en lugar de una imagen coherente. (El mismo efecto puede ocurrir si la pantalla se mueve con respecto al punto de vista del observador). Las personas con nistagmo (movimiento ocular involuntario) son mucho más propensas a experimentar este efecto y pueden tener dificultades para leer algunas pantallas multiplexadas. A veces, también puede ser provocado por masticar caramelos duros ; esto causa vibración en los ojos del usuario, lo que provoca la distorsión de la imagen.

La naturaleza multiplexada de una pantalla también puede revelarse observándola a través de un estroboscopio mecánico , por ejemplo, una rueda ranurada giratoria.

• Charlieplexing

• Multiplexación de LED de fpga4fun
• Nota de aplicación de Atmel: AVR242, controlador LED de multiplexación de microcontrolador de 8 bits y teclado de 4 x 4.