Лабы по плазменной электронике / ЛР7 Исследование параметров газоразрядной индикаторной панели ГИП-10000

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №7

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ПАНЕЛИ

Студенты гр.
Преподаватель		Карзин В.В.

Санкт-Петербург

202X

Цель работы

Исследование основных электрических параметров газоразрядной индикаторной панели постоянного тока типа ГИП–10000.

Схема лабораторной установки

Лабораторная установка содержит индикаторную панель, встроенные блоки питания и измерительные приборы. Схема лабораторной установки приведена на Рис. 1.

Рис. 1. Схема лабораторной установки

При поэлементном режиме включения панели (переключатель S1) с помощью кнопочного переключателя строк и столбцов обеспечивается выборка 100 ячеек панели, равномерно расположенных по индикаторному полю. Исследование ГИП проводится в двух режимах: режиме постоянного тока и в импульсном режиме. Переключение режимов питания производится переключателями S2 и S3. В режиме постоянного тока на катоды выбранных ячеек подается отрицательное смещение (0…300 В) от источника питания постоянного тока Б5-50. Напряжение возникновения разряда измеряется с помощью источника питания Б5-50, напряжение поддержания разряда измеряется цифровым вольтметром U_п. Регулировка тока ячеек производится изменением напряжения источника постоянного тока и переключателем «нагрузка», с помощью которого в цепь выбранных ячеек подключаются ограничительные сопротивления от 0.5 до 3.2 мОм. Напряжение прекращения разряда, зависящее от значения ограничительного сопротивления, измеряется с помощью оцифрованного регулятора напряжения питания Б5-50.

В импульсном режиме питания на катоды выбранных ячеек подается импульсное напряжение регулируемой амплитуды (до 250 В) от лампового усилителя импульсов. С помощью генератора импульсов, используемого в качестве задающего генератора, измеряется длительность, амплитуда и частота следования импульсов. Источник питания Б5-50 обеспечивает подачу на электроды опорного напряжения. Двухлучевой осциллограф С1-69 позволяет наблюдать напряжение и ток ячеек панели в импульсном режиме питания.

Экспериментальные данные

Таблица 1. Напряжения возникновения разряда на разных координатах ячеек

Коорд.	10;10	9;9	8;8	7;7	6;6	10;10 (затемн.)
Uв1, В	165	175	220	220	230	160
Uв2, В	160	200	190	215	205	175
Uв3, В	165	190	215	190	200	170
Uв4, В	175	175	225	175	225	180
Uв5, В	160	175	230	185	175	175
Uв_ср, В	165	183	216	197	207	172

Таблица 2. Напряжения возникновения разряда в ячейке (10;10) в зависимости от нагрузок 1 – 5

Нагрузка №	1	2	3	4	5
Uв1, В	170	165	175	210	225
Uв2, В	170	170	175	190	220
Uв3, В	170	165	175	180	215
Uв4, В	165	170	180	190	210
Uв5, В	170	165	175	180	215
Uв_ср, В	169	167	176	190	217

Таблица 3. ВАХ возникновения тлеющего разряда на разных координатах

(9;9)		(10;10)
Uв, В	I, мкА		Uв, В	I, мкА
99	140		100,9	170
99,7	120		101,6	190
100,7	200		102,9	220
101,6	185		103,9	240
103,6	255		104,8	250
105,2	270		105,7	295
106,2	310		107,1	330
107,4	335		107,4	340

Обработка экспериментальных результатов

1. По экспериментальным значениям из Табл. 1 рассчитаем средние напряжения возникновения разряда пяти ячейках, находящихся на диагонали индикатора с координатами (6;6) – (10;10). Запишем данные в нижнюю строку таблицы 1 (стр. 3). Дли иллюстрации построим зависимость среднего напряжения от координаты (Рис. 2).

Рис. 2. Напряжение возникновения заряда в зависимости от координаты на диагонали индикаторной панели

2. Определим по табл. 1 среднее значение U_в на координате (10;10), полученное при затемнении плазменной панели. Мы записывали в протокол значения U_в, которые получались в момент появления тока разряда.

В данном случае U_{в_ср} = 172 В, а при открытой панели было 165 В.

3. Построим зависимость средних U_в от подключаемых ограничительных сопротивлений по ячейке (10;10) (Рис. 3, по данным из табл. 2). Величины нагрузок в мегаомах и соответствующие им напряжения U_{в_ср} см. в табл. 4.

Таблица 4. U_{в_ср} в зависимости от R

R, МОм	0,5	0,8	1,2	1,5	3,2
Uв_ср	169	167	176	190	217

Рис. 3. Средние напряжения возникновения разряда в зависимости от ограничительных сопротивлений

4. Построим графики ВАХ ячеек (9;9) и (10;10) – Рис. 4.

Данные – из табл. 3 на стр. 4.

Рис. 4. ВАХ ячеек (9;9) и (10;10)

Выводы

В лабораторной работе мы исследовали работу и особенности газоразрядной индикаторной панели постоянного тока ГИП–10000.

Панель может функционировать в трех режимах – поэлементном, построчном и с запоминанием информации. Мы работали в поэлементном, адресуя управляющий сигнал в конкретные ячейки на диагонали панели. Переключатель строк и столбцов позволяет выбрать 100 различных ячеек панели, расположенных по полю индикатора равномерно.

Необходимо было измерить напряжение возникновения разряда U_в в пяти ячейках, находящихся на диагонали индикатора с координатами (6;6) – (10;10). В обработке мы усреднили значения для каждой координаты и установили следующее.

1. U_в в зависимости от координаты на диагонали индикаторной панели не одинаково. Чем дальше ячейка от центра индикаторной панели, тем меньше U_в (см. график на Рис. 2). Это связано с тем, что с увеличением пути до следующих ячеек увеличивается растет сопротивление, поэтому напряжение возникновения становится больше.

2. Наблюдается неоднозначность показаний, требующая усреднения значений U_в. Она может быть связана с «усталостью» панели в результате длительного использования (эрозей матрицы). Многократный поджиг конкретных ячеек вызвал их потемнение из-за распыления катодов за счет ионной бомбардировки.

На координате (10;10) дополнительно было исследовано U_в при затемнении плазменной панели (также с усреднением значения). Оказалось, что U_{в_ср} = 172 В, а при незатемненной панели было 165 В. Увеличение напряжения возникновения в темноте может объясняться отсутствием фотоионизации, которая способствует зажиганию разряда при освещении панели. Разброс значений в данном опыте можно связать не только с погрешностью управления подаваемым напряжением, но и с вероятностным процессом ионизации.

Мы получили зависимость U_в от величины ограничительных сопротивлений для ячеек (10;10). Переключателем «нагрузка» выбирались сопротивления 0,5, 0,8, 1,2, 1,5 и 3,2 МОм. График (Рис. 3) показывает, что чем больше нагрузка, тем выше U_в, поскольку необходимый ток разряда становится достижим при большем напряжении.

Также была построена вольтамперная характеристика ячеек (9;9) и (10;10) (см. Рис. 4). Судя по графику, прирост напряжения по току не велик. Из этого следует, что в панели используется нормальный тлеющий разряд.

Значения токов I_min и I_max определяют протяженность плато ВАХ. Для (9;9) I_min = 140 мкА и I_max = 335 мкА, для (10;10) I_min = 170 мкА и I_max = 340 мкА.