Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Досить високі робочі напруги живлення (сотні В) визначають використання ГІ в апаратурі з мережевим електроживленням.
Аморфність газового середовища надає можливість створення приладів великих розмірів та форм, а його властивості дозволяють створити функціональні індикатори з адресацією інформації та внутрішньою пам’яттю.
За конструкцією розділяються на: а) знакові; б) шкальні (лінійні);
в) індикаторні тиратрони; г) газорозрядні індикаторні панелі (ГІП); д) сигнальні індикатори.
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Рис. Схема включення, вибір робочої точки та часова діаграма виникнення газового розряду.
Робоча точка визначається перетином анодної характеристики з нагрузочною прямою. Для виникнення розряду потрібно щоб Еа≥Uзап. Ia=( Еа – Uгор)/Ra. Як правило використовується неон з домішками інших інертних газів. Ne майже не реагує з електродами, що позитивно відзначається на терміні роботи лампи. Яскравість розряду Ne з домішками може доходити до 10000 кд/м2 (помаранчево-червоний спектр).
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Знакові індикатори є найбільш прості по конструкції і принципу дії. Вони складаються з одного або двох анодів які оточують цифри катода в кількості 10. Анод виконується у вигляді сітки, яка не перешкоджає візуалізації. Прилад працює в режимі початкового аномального тліючого розряду. В цьому режимі катод – знак повністю покритий тонким (десяті долі міліметра) шаром газу, що випромінює біля поверхні катоду. Таким чином формується зображення, яке відповідає (повторює) знаку катода.
Недоліками цих індикаторів є екранування одним знаком інших, малий кут огляду завдяки висоті стовпчика катодів та необхідності використання екранів затемнення. Тому потім знакові індикатори були замінені знакосинтезуючими (подібними до вакуумних люмінесцентних).
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Рис. Конструкція знакового та знакосинтезуючого газорозрядного індикатора.
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Рис. До визначення робочих точок катодів цифрових (знакових) індикаторів.
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Сигнальні індикатори Сигнальні індикатори використовують для візуалізації
наявності напруги або зовнішнього електричного поля та інш. Найбільш поширеною є неонова лампа яка складається з скляного балону з неоном + суміш інших інертних газів. В балон впаяні два металевих електрода. Характеризуються напругою ввімкнення та підтримкою розряду. Для отримання інших кольорів використовують люмінесцентні сигнальні лампи. Вони заповнюються гелієм (Не), Ar, Kr, Ks які створюють слабе видиме та інтенсивне УФ випромінювання. Останнє перетворюється на люмінофорах вілемітах (зелений), гало фосфат кальцію (голубий) і інш. Крім сигнальної функції цей тип ламп виконує функцію створення мнемосхем.
Індикаторні прилади. Лінійні газорозрядні
індикатори.
Лінійні (аналогові й дискретні), в яких інформація представляється у вигляді стовпчика, що світиться (довжина його пропорційна силі струму, що протікає скрізь прилад) або у вигляді світної точки (положення точки визначається кількістю імпульсів, поданих на вхід індикатора).
Рис. Конструкція та робоча характеристика лінійного шкального індикатора: К- катод; Ф – фіксатор; И – ізолятор; А – циліндричний анод з проріззю для спостерігання інформації
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
В момент включення, за умови, що струм зростає лінійно, розряд спочатку збуджується на ділянці катода, що примикає до фіксатора, а потім переходить на іншу частину катоду.
Для точного зчитування інформації необхідно щоб один з кінців світлового стовпа був зафіксованим відносно краю катоду. Цю функцію виконує катод фіксації – цирконієва пластина. Спочатку розряд виникає на ній, оскільки коефіцієнт вторинної емісії цирконію більший ніж у молібдену. Відсутність розривів світлового стовпа забезпечується зменшенням швидкості зростання струму при увімкненні приладу (катод та анод поєднуються конденсатором).
Індикаторні прилади. Газорозрядні індикатори.
Зчитування інформації виконується по кривій залежності довжині стовпа світла від струму скрізь прилад. Ця залежність має назву робочої характеристики. Вона має нелінійні ділянки на початку із-за впливу фіксатора, а в кінці із-за переходу до
Рівняння робочої характеристики можна записати як
Індикаторні
прилади
Рис. Електродна структура (а) та схема включення (б) дискретного шкального індикатора (двоімпульсного декатрона)