Perché i display a LED a 7 segmenti si rompono quando mi lavo i denti?

Questa domanda potrebbe sembrare sciocca, ma è molto seria (anche se geek, devo ammetterlo). Quando uso lo spazzolino elettrico davanti alla sveglia (uno di quelli con un grande display a LED rosso), i numeri sembrano rompersi. Perché?

Con la mia attuale sveglia i primi 3 segmenti (a, b, c) formano un gruppo e gli altri 4 ne fanno un altro. La cosa sorprendente è che entrambi i gruppi sembrano oscillare lentamente, in anti-fase. Non posso affermare che il raggruppamento sia lo stesso per tutti i display del tipo - e non posso verificare ora perché ho solo un display a LED a casa - ma ho visto questa illusione su molti display diversi in passato.

Penso che questa illusione sia affascinante (ti ho detto che sono un geek) e vorrei capire perché è ...

Credo che abbia qualcosa a che fare con 1) le vibrazioni dello spazzolino che fanno oscillare i miei occhi nelle loro orbite in modo che l'immagine sembri muoversi (un po 'come quando tocchi l'occhio sul lato con il dito e l'intera immagine sembra sposta), 2) con l'aggiornamento periodico dei segmenti. Ho il sospetto che i due gruppi che vedo corrispondano effettivamente a due gruppi di barre che lampeggiano in sincronia, quindi ci sono davvero due gruppi (ma perché si slogano così?) 3) con la nostra periodica "frequenza di aggiornamento" percettiva. Qualcosa di simile a ciò che ci fa vedere le ruote dell'auto come ferme quando ruotano a una certa velocità.

Devo dire che la mia competenza in elettronica è vicina allo zero, quindi le mie domande potrebbero essere banali per voi ragazzi. Come avviene l'aggiornamento dei segmenti di linea in un display a 7 segmenti? Sta pedalando (a, b, c, d, e, f, g, a, b, c ...)? Come mai vedo due gruppi, allora? Con quale frequenza i LED lampeggiano? Capisco che alcune di queste domande dipendono dalle specifiche della mia sveglia, ma dal momento che ho visto questa illusione praticamente su ogni tipo di display a LED che ho passato con il mio spazzolino da denti (microonde, videoregistratore VHS (sì, la storia è iniziata molto tempo fa. Ho comprato lo spazzolino che sto usando solo per capire questa sciocca illusione, ma in realtà è stato da adolescente che l'ho notato) ...), immagino che ci sia qualcosa di costante lì ...

Sì, sembra che tu stia vedendo artefatti della frequenza dello spazzolino da denti che vibrano la tua testa e quindi i tuoi occhi, e che battono contro la frequenza di aggiornamento del LED.

Questo è un effetto simile al consumo di patatine (in realtà qualsiasi cosa croccante) mentre si guarda il display a LED. In tal caso le vibrazioni della testa sono più casuali, quindi alcune parti del display a LED sembreranno saltare casualmente. Alcuni segmenti verranno visualizzati durante una parte alta della vibrazione della testa, mentre altri durante la parte bassa della testa. Questi appariranno in posizioni diverse.

I LED vengono aggiornati in tutti i modi. Molto ha a che fare con l'intelligenza o la competenza dell'ingegnere che ha scritto il firmware. Ho visto ingenui algoritmi di aggiornamento che eseguono semplicemente ogni cifra in ordine. Quelli hanno lo sfarfallio più evidente per qualsiasi frequenza di aggiornamento. Meglio significa interlacciare cifre, una specie di interlacciamento di vecchie linee di scansioni TV. L'intero display viene comunque aggiornato alla stessa velocità, ma lo sfarfallio apparente è almeno in parte correlato alla velocità di interlacciamento. Esistono schemi elaborati che intercalano sia cifre che segmenti, ma spesso questi non sono possibili con display comuni in cui intere cifre sono già parzialmente collegate tra loro.

Questo può essere sperimentato con qualsiasi vibrazione della testa di fronte a determinati display LCD - di solito forni a microonde per qualche motivo - in modo più divertente vibrando le labbra come faresti da bambino quando imiti il ​​suono di un'auto o di una moto - nessuna tecnologia di igiene orale necessaria .

Se batti le labbra e moduli la tua frequenza di tromba da alta a bassa, puoi vedere diversi effetti a varie frequenze - a frequenze più alte le lettere vibrano semplicemente in un modo noioso verde, ma a frequenze più basse sembrano oscillare come una loch-ness la bestia che nuotava sul tuo display - che è stato conosciuto per ridurre una sala di studenti di tromba agli isterici, come se la Grande e Santa Sfida che si erano radunati per adorare con ogni sorta di labbro inseguito, avesse appena raccontato loro una barzelletta molto sporca.

Quindi sì, è ovviamente il risultato di battiti creati tra la frequenza di aggiornamento del display e la frequenza del tuo cranio vibrante (e quindi anche i bulbi oculari - supponendo che tu sia stato benedetto con la configurazione standard del bulbo oculare umano). Perché il display del forno digitale proprio accanto al mio forno a microonde non mostra alcun effetto (o una frequenza molto più alta o semplicemente una disposizione DC on off.

Temo che la mia conoscenza dei display elettronici sia gravemente carente). Quindi, se inizialmente non provi nulla, non scoraggiarti - passa semplicemente al prossimo elettrodomestico (facendo una breve pausa per pulire rapidamente l'apparecchio vittimizzato).

Tuttavia, se lo provi a casa, potrei raccomandare di iniziare da solo. I tuoi figli lo adoreranno, ma potrebbe essere solo la scusa che il tuo coniuge stava aspettando per invitare quei simpatici uomini in giacca bianca al tè pomeridiano.

Come hanno affermato altre risposte, perché i LED vengono sottoposti a scansione a una velocità che interferisce con le vibrazioni della testa / degli occhi. Tuttavia, puoi effettivamente misurare la frequenza di risonanza dei tuoi occhi guardando una traccia lenta su un cannocchiale e colpendoti sulla testa! Vedrai la traccia "saltare" e dalle calibrazioni otterrai una misura della risposta all'impulso dei tuoi occhi. Non sono sicuro che funzioni su ambiti digitali, ma sicuramente su quelli analogici precedenti.

Il rumore della linea di alimentazione potrebbe battere contro la frequenza di aggiornamento del display LCD (presupponendo un alimentatore sotto filtrato o sotto schermato e un'uscita del display a matrice scansionata). Il motore dello spazzolino può creare un campo EM oscillante che può accoppiarsi alle linee elettriche. È come suonare 2 note leggermente stonate e sentire un "battito", tranne che visivamente.

Quindi questo non accade quando il pennello è semplicemente in esecuzione ma non in bocca; devi davvero lavarti i denti? Se questo è vero, penso che tu l'abbia inchiodato, che è un effetto stroboscopico tra il pennello che interagisce con i tuoi occhi e la frequenza di aggiornamento del display dell'orologio.

Vedo qualcosa di correlato quando guido in autostrada di notte e mi avvicino a un'auto con luci posteriori a LED, se passo rapidamente gli occhi attraverso la strada durante la scansione del traffico. Quelle luci posteriori sembrano una linea rossa tratteggiata, mentre quelle a incandescenza sembrano una singola striscia rossa.