2.4. Структурная схема цифрового отсчетного устройства

О бобщенная структурная схема цифрового отсчетного устройства (ЦОУ) представлена на рис.2.3.

‑ код числа (результат измерения), записанный в счетчике «СТ».

преобразуется в .

Информация в коде поступает на ЦОУ со счетчика (4^Х разрядный) в коде 2/10.

ЦОУ включает: регистр памяти (РП) с результатом измерения; преобразователь кода в код (ПКК); цифровой индикатор (ЦИ).

В РП со счетчика поступает 2/10-код либо один из тетродно-десятичных (2421).

При отсутствии РП в ЦОУ на ПКК код поступает прямо со счетчика или регистра АЦП. При этом на ЦИ во время преобразования цифры мелькают.

Цифровые индикаторы

Параметры:

Размер знака, форма (высота ‑ , ширина ‑ ) =2…150 мм, =(0,6…0,66) , обычно мм.

Яркостный контраст, время экспозиции 0,1…1 с.

Цвет знака (наиболее благоприятный – зеленый).

Конструкция: колба, заполненная неоном.

Газоразрядные цифровые лампы

( ИН 1, 2, 4, 12, 14 и др.; NIXI – за рубежом)

При двух анодах рис.2.4 упрощается схема ПКК.

Катоды (из нихромовой проволоки) расположены один за другим пакетом в виде цифр. Анод – сетка, охватывающая эти катоды. Если приложить напряжение 150…200 В между анодом и катодом, то вокруг катода образуется оранжево-красное свечение.

Достоинство: контрастное изображение цифр стандартной формы.

Недостаток: высокое напряжение зажигания (170 В), что приводит к трудностям по сочетанию с питанием микросхем; большая потребляемая мощность.

Электролюминесцентные ЦИ (сегментные).

Д ля получения цифр от 0 до 9 ячейки ЦИ (рис. 2.5) должны иметь не Рис.2.5 Изображение сегментов

менее семи сегментов. При большем числе сегментов форма знака ближе к привычной, однако, ПКК сложнее.

ПКК для газоразрядных цифровых ламп и для электролюминесцентных ламп разные. В табл.2.2 указаны изображения сегментов при регистрации числа 5.

Таблица 2.2

Изображение сегментов	A	B	C	D	E	F	G
Число «5»	1	0	1	1	0	1	1

Итак, числу «5» соответствует код 1011011. Таким образом, ПКК должен преобразовать 2/10 код 0101 в код 1011011.

Достоинства: надежность конструкции, зеленое свечение, экономичность.

Недостатки: форма знаков нестандартна, малая яркость, необходимость в спецгенераторе для возбуждения люминофора.

Напряжение синусоидальное 220…250 В; =400…1200 Гц.

ЦИ на светоизлучающих диодах (СИД).

Основаны на применении принципа электролюминесцентных светоизлучающих диодов. переходы из фосфида галлия или карбида кремния.

При пропускании тока в прямом направлении энергия выделяется в виде фотонов, т.е. излучается свет (свечение красное, зеленое, желтое).

Технические данные: тип АЛ 304 А, красный цвет, цифры 3 2 мм, 8 сегментов.

Достоинства: низкое напряжение и высокая яркость.

Недостатки: большая удельная мощность потребления.

Бывают сегментные и мозаичные варианты ЦИ. В первом случае применяют плоские СИД, во втором – точечные.

Катодолюминесцентные ЦИ.

Основаны на том же принципе, что и электронно-лучевая трубка.

Конструкция: оксидный катод прямого канала; сетка для управления в импульсном режиме; аноды-сегменты, покрытые люминофором.

Цифровые индикаторы на жидких кристаллах (ЖК).

Используется электрооптический эффект (твист-эффект).

Достоинство: рабочее напряжение 2…3 В, малая потребляемая мощность.

Недостаток: инерционность (0,5 с), узкий диапазон рабочих температур (несколько десятков градусов).

При низких температурах ЖК переходит в состояние твердого тела; при высоких температурах ЖК переходит в изотропное (жидкое) состояние.

Жидкокристаллическое (мезоморфное) состояние – промежуточное между кристаллом и жидкостью (самостоятельное термодинамическое состояние).

Вакуумные накальные ЦИ.

Внешне напоминают катодолюминесцентные и имеют тоже обозначение ИВ (индикатор вакуумный). Конструктивно это сегменты из вольфрамовых спиралей.

Достоинства: большая, легко изменяемая яркость.

Недостаток: большая потребляемая мощность.

Сводные данные по ЦИ представлены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Виды ЦИ	Напряжение, В	Удельная мощность цифры, мВт/мм2	Яркость, КД/м2	Высота цифры, мм.
Газоразрядные	170…200	0,5…5	90…180	9…45
Электролюминесцентные (обычные)	220 (400Гц; 1200Гц)	0,1…0,8	15…60	19…148
На светоизлучающих диодах	2…6	0,7…8	10…350	2…12
Катодолюминесцентные	20…30	1…5	400…500	8,6…18
На жидких кристаллах	2	~ 0
Накальные	3,1…6,3	6	2	12…22

Цифровым индикаторам посвящен ряд монографий науки техники.

Регистры

Бывают параллельные и последовательные (регистры сдвига). В ЦОУ применяют параллельные регистры.

Динамическая индикация

В структурной схеме РП, ПКК, ЦИ состоят из отдельных самостоятельных частей, соответствующих декадам. Однако, один ПКК, может обслуживать поочередно все декады. Это реализуется с использованием импульсного питания ЦИ.