Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Z_LAB1-1.DOC
Скачиваний:
10
Добавлен:
30.05.2020
Размер:
1.1 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ

по курсу "Вакуумная и плазменная электроника"

Утверждено

редакционно-издательским

советом университета.

Протокол № от г.

Сумы СумГУ 1998

Учебное издание

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ

по курсу "Вакуумная и плазменная электроника"

для студентов специальности 6.0908

всех форм обучения

Составитель: В.И.Зимогляд

Ответственный за выпуск К.А.Пушкарев

План 1998 г., поз.

Подп. к печати Формат 60´84 І/16 Уч.-изд. л.

Тираж 200 экз. Заказ № Бесплатно

Себестоимость издания

СумГУ. 244007, Сумы, ул. Римского-Корсакова, 2

«Ризоцентр» СумГУ. 244007, Сумы, ул. Р.-Корсакова, 2

3

Лабораторная работа №1

Исследование цифрового индикатора

тлеющего разряда и вакуумного люминесцентного индикатора

  1. Цель работы

Ознакомление с устройством, принципом действия, параметрами и характеристиками газоразрядного и вакуумного люминесцентного индикатора.

2. Краткие теоретические сведения

Для визуального наблюдения информации в световой технике, автоматике, измерительной аппаратуре в настоящее время широко используются различные по конструкции, принципу действия, виду питания индикаторные приборы. С некоторыми из них можно познакомиться в предполагаемой лабораторной работе.

Для исследования в работе предлагаются два индикатора: газоразрядный типа ИН-14 и вакуумный типа ИВ-11.

Газоразрядные цифровые индикаторы представляют собой многоэлектродные приборы тлеющего разряда. Они получили широкое распространение на практике благодаря сравнительно высокой экономичности и простате коммутации.

Устройство цифрового индикатора тлеющего разряда следующее. В стеклянном баллоне, наполненном смесью благородных газов Ne и He при давлении порядка 45 Тор, находится электродная система, состоящая из десяти катодов в виде арабских цифр от 0 до 9 и одного или двух анодов. Катоды изготовлены из никеля или нихрома, изолированы друг от друга диэлектрическими изоляторами толщиной 1 мм и закреплены на двух стержнях-траверсах. Каждый катод имеет отдельный вывод. Анод выполнен в виде сетки, которая не мешает просмотру цифр. Для улучшения условий индикации и устранения бликов дно и боковые стенки могут быть зачернены или установлены черные экраны.

4

В двуханодных цифровых индикаторах введена экранная сетка, электрически разделяющая лампу на два отсека. Напряжение экранной сетки порядка 60 В.

Питание цифровых индикаторов тлеющего разряда осуществляется либо от источника постоянного напряжения, либо применяется импульсное анодное питание, при котором уменьшается среднее значение разрядного тока. Импульсный режим питания позволяет увеличить срок службы индикатора.

Питающее напряжение подается на анод относительно одного из катодов. Если приложенное между анодом и одним из катодов напряжение превышает напряжение зажигания, в баллоне зажигается тлеющий разряд. Вокруг цифры - катода возникает видимый ореол тлеющего свечения толщиной примерно 1 мм. Для индикации используется достаточно интенсивное свечение газа в прикатодной области тлеющего разряда. Цвет свечения оранжево-красный.

После зажигания тлеющего разряда рост тока сопровождается снижением напряжения на зажимах индикатора вследствие искажения электрического поля между катодом и анодом пространственным зарядом положительных ионов. Величина перепада напряжения Uaзаж. и Uгор. для разных цифр-катодов неодинакова. Это объясняется различной их удаленностью от анода: известно, что напряжение зажигания тлеющего разряда сильно зависит от межэлектродного расстояния.

Величина установившегося разрядного тока зависит при выбранном напряжении питания Еа от внутреннего сопротивления цифрового индикатора и балластного сопротивления R. Величина балластного сопротивления, предназначенного для ограничения разрядного тока, определяется из соотношения

где Uгор. - напряжение горения, Вольт:

Iинд. max - максимальный рабочий ток индикатора, Ампер.

5

Анодную характеристику цифрового индикатора можно снять, увеличивая напряжение питания Еа после зажигания при Rб=const, либо уменьшая величину балластного сопротивления при Еа=const. Для вольтамперной характеристики тлеющего разряда характерно наличие более или менее горизонтального участка, который используется как рабочий. Однако в цифровых индикаторах этот участок характеристики чрезвычайно мал из-за малой поверхности цифр-катодов. Т.е. ток, соответствующий полному покрытию цифры-катода свечением в режиме нормального тлеющего разряда, невелик, поэтому после зажигания цифра-катод покрывается свечением целиком при небольшом токе, и дальнейшее увеличение тока происходит с уже охваченной свечением площади ( в режиме аномального тлеющего разряда). Этим объясняется заметный рост напряжения на зажимах прибора при увеличении тока.

Подключение цифр-катодов к источнику питания в различных устройствах производится с помощью электронных управляющих устройств или контактов реле.

Размещение цифр-катодов друг за другом выбрано таким образом, чтобы не происходило заметного затемнения светящегося катода расположенными выше него электродами.

Выбор рабочего тока, соответствующего началу аномального тлеющего разряда, позволяет повысить яркость свечения и улучшить условия индикации. Увеличение разрядного тока выше некоторого значения Iинд. max нежелательно из-за роста интенсивности катодного распыления. Напыление металла на изоляторы приводит к возрастанию токов утечки и опасности короткого замыкания. Пленка металла на баллоне уменьшает его прозрачность, способствует поглощению газа. При этом происходит ухудшение параметров индикатора, уменьшается его срок службы.

Параметрами цифрового индикатора являются:

- напряжение зажигания U3;

- напряжение горения Ur;

- ток индикации Iинд.;

6

- высота цифр h;

- наибольший ток индикации Imax;

- наименьший ток индикации Imin;

Индикация светящихся знаков осуществляется через торец (купол) баллона или через боковую стенку.

Вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ) - многоанодные триоды с положительной сеткой. В стеклянном баллоне, откачанном до высокого вакуума, размещена электродная система, состоящая из катода, сетки и анодов-сегментов, катод оксидный, прямого накала. Сетка выполнена в виде параллельно расположенных проволочек или прямоугольной решетки с шагом 0,025...0,5 мм. На нее подается импульсное напряжение положительной полярности амплитудой до 50 В и скважностью 10...12 или постоянное напряжение 10...25 В. Аноды - это покрытие люминофором и расположенные в одной плоскости сегменты, каждый из которых имеет свой электрический вывод.

Принцип работы ВЛИ заключается в следующем. Электроны ускоряются электрическим полем положительно заряженной сетки и бомбардируют покрытые люминофором сегменты анода. Под действием бомбардировки электронами светятся только те сегменты, на которые в рассматриваемый момент времени с помощью электронных управляющих устройств подается положительное напряжение, конфигурация, расположение и сочетание светящихся сегментов позволяют сформировать изображение цифр, букв, символов. Обычно эти индикаторы имеют для глаза зеленое сечение, хотя возможно получение свечения и других цветов. Успехи низковольтной катодолюминесценции позволяют снизить питающее напряжение (ВЛИ) до 10 В и достигнуть их совместимости с моп- интегральными схемами. (ВЛИ) могут содержать одно или несколько знакомест. Потребляемая мощность не превышает 100 mВТ/знак, т.е. такая же, как у полупроводниковых индикаторов, быстродействие - 10-3 С, долговечность 1,5...5 тыс.ч.

7

Получает все более широкое распространение другая разновидность вакуумных индикаторов - накальные (ИВН), обладающие отличными эксплуатационными характеристиками и высокой яркостью свечения.

Четко определился переход к созданию многоразрядных вакуумных монодисплеев. В перспективе - разработка принципиально новых - пленочных вакуумных индикаторов.

Соседние файлы в предмете Вакуумная и плазменная электроника