5. Устройства отображения на лампах накаливания.

В устройствах на лампах накаливания для форми­рования знаков используют методы знакомоделирования и знакосинтезирования .

Простейшие УОИ на лампах накаливания—устройства типа позициондых световых решеток. В них каждая цифра расположена на определенной позиции столбца—десятичного раз­ряда и имеет в качестве элемента подсвета свою лампочку нака­ливания (рис.5.1). Окна информационной панели зачернены, и на них изображены прозрачные цифры. При зажигании лампы под­свечивается соответствующее окно и отображается цифра. Панель комплектуется из столбцов, числа которых определяется разрядно­стью отображаемой информации. Схема управления содержит ад­ресное устройство, дешифратор и ключи, коммутирующие элемен­ты подсвета. При конструктивной простоте такие устройства имеют существенные недостатки:

1. громоздкость,

2. избыточность элементов

3. неудобство считывания информации из-за того, что различные ото­бражаемые цифры расположены на разных строках.

Чаще применяют УОИ с оптическими проекционны­ми решетками, которые основаны на принципе проектирования знака небольшого размера через увеличивающую оптическую си­стему на матовое стекло. В таких устройствах все знаки используемого алфавита отображаются в одном окне (рис. 5.2). Для это­го в устройстве имеется матрица готовых знаков, против каждого из которых с одной стороны расположены лампочка подсвета и конденсатор пучка света, а с другой— объектив. Оси оптических систем сходятся в одной точке, благодаря чему каждый из знаков отображается в середине окна. Заданный знак отображается в ок­не за счет включения соответствующей лампочки накаливания, включаемой схемой управления. Конструктивно более простой и менее дорогой является разновидность такого устройства, выпол­няемая с прессованными блоками линз из органиче­ского стекла.

УОИ с проекционными решетками обеспечивают яркость знака В_из =30— 50 кд/м² при яркостном кон­трасте Ко=0,8—0,95. Каче­ство изображения хорошее, возможно осуществление цветового кодирования. Не­достатки УОИ с проекцион­ными решетками — значи­тельные габариты и наличие оптической системы.

Рис. 5.1. ― Позиционная световая решетка.

Рис. 5.2. ― Схема оптической проекционной решетки.

Рис. 5.3. ― Оптическая решетка на светопро­водах.

В ряде случаев в УОИ индивидуального пользования применя­ют оптические решетки на светопроводах, выполня­ющих одновременно функции экранов. Светопроводами служит набор пластин из органического стекла (рис. 5.3). Число пластин соответствует длине алфавита отображаемых знаков. На поверх­ности каждой из пластин выгравирован определенный знак. Перед ребром каждой из пластин помещена лампочка. Луч света, прохо­дящий вдоль пластин органического стекла, благодаря внутренней отражательной способности может выйти из пластин только при условии, если угол падения света (относительно нормали к поверх­ности) меньше 42,2°. Благодаря этому свойству луч света не выхо­дит из пластин в местах с гладкой полированной поверхностью и преломляется в местах гравировки, подсвечивая знак. Такие устройства просты по конструкции, но относительно громоздки. Условия считывания информации ухудшаются по мере удаления пластин от передней панели, а полированные поверхности пластин создают блики, затрудняющие работу оператора.

Довольно распространены УОИ с использованием транспа­рантов , у которых содержание каждого из сообщений, принятого для обращения в АСУ, наносится на отдельное стекло в виде над­писей. Подсветка такого стекла-транспаранта лампочкой обеспечи­вает отображение требуемой информации. Схема управления со­держит регистры РгА и РгС и дешифраторы ДшА и ДшС кода строк (адреса) и столбцов и ключевые устройства КУА и КУС, обеспечивающие включение соответствующих лампочек (рис. 5.4).

Такие устройства просты и экономичны, но обеспечивают отображение только той информации, которая зафиксирована на транспарантах.

Рис. 5.4. ― Устройство отображения на тран­спарантах.

В устройствах отображения информации в качестве индикатор­ных элементов также применяют знаковые и цифровые лампы накаливания. В таких лампах нити накаливания имеют форму отображаемых знаков. Нити закреплены на керами­ческих рамках, которые набираются в пакеты. Число рамок в па­кете равно длине алфавита отображаемых знаков. Устройства на знаковых лампах накаливания более просты, компактны и эконо­мичны по сравнению со световыми решетками.

В последние годы применяют УОИ, использующие свойства волоконной оптики. Волноводные или световодные свойства волокон обусловлены явле­нием полного внутреннего отражения, которое имеет место в случае, когда угол падения световых лучей на входе волокна меньше мак­симально допустимого угла. В качестве световодов ис­пользуют стеклянные нити (волокна) диаметром 5—50 мкм, имеющие прозрач­ные оболочки из материала с меньшим показателем пре­ломления. Толщина обо­лочки больше половины длины световой волны.

В УОИ с помощью светопроводящих волокон изо­бражение светящейся лампочки преобразуется в нуж­ный знак. Для этого волок­на из стекла укладывают в жгуты, торцы которых от­шлифованы. Один торец освещается лампочкой, а второй имеет в сечении конфигурацию требуемого знака за счет соответствующей укладки волокон. Светоотдающие торцы всех жгутов, образующих полный алфавит букв, укладывают и склеивают совместно так, что­бы при зажигании соответствующей лампочки перед входным тор­цом одного из жгутов на выходном общем торце отображался требу­емый знак. Необходимое увеличение изображения может быть обес­печено за счет использования стекловолокон конической формы. С помощью стекловолокон также осуществляется синтез знаков. Для отображения цифр, букв русского и латинского алфавитов, знаков препинания и специальных знаков методов синтеза широко используют точечную структуру, состоящую из 35 индика­торных ламп и реже— структуру, состоящую из 63 ламп (9×7). В таких устройствах кодовая комбинация, соответствующая требуемому знаку, поступает на дешифратор, который управляет ключевыми элементами, обеспечивающими горение лам­почек, формирующих контур заданного знака.

Достоинства таких УОИ—высокая яркость свечения. Лампы накаливания относительно дешевы, позволяют довольно просто осуществлять цветовое кодирование и выпускаются различных размеров и на разную мощность. Это дает возможность разраба­тывать УОИ с малым и большим расстоянием считывания. Благо­даря большой световой отдаче ламп накаливания такие УОИ ши­роко применяют в системах коллективного пользования, обеспечи­вающих отображение справочной, табличной и рекламной инфор­мации с дальностью считывания до нескольких сотен метров. Знаковые индикаторные блоки просты по конструкции. Из них компо­нуются табло, позволяющие отображать цифровую и текстовую информацию. Общеизвестны УОИ такого типа, выпускаемые фир­мами «Omega», «Longin», «Электроимпекс», отечественными и другими предприятиями.

Недостатки таких устройств:

1. большая потребляемая мощность, достигающая сотен ватт на один знаковый блок в табло коллек­тивного пользования;

2. схемные затруднения, связанные с коммута­цией значительного числа мощных ламп накаливания;

3. недостаточ­ная надежность;

4. громоздкость и повышенные эксплуатационные расходы.

С целью упрощения схемы управления, уменьшения потребляе­мой мощности и уменьшения эксплуатационных расходов стремят­ся уменьшать число индикаторных элементов, участвующих в син­тезе знаков. Эта задача реализуется за счет того, что в знаковых индикаторах используется линейчатая или точечно-линеичатая структура. Знакосинтезирующие сегментные индикато­ры обеспечивают меньшую эффективность функционирования по сравнению с индикаторами, имеющими точечную структуру, так как у них меньшая структурная избыточность. Кроме того, начер­тание знаков у таких индикаторов хуже.

В устройствах индивидуального пользования применяют ваку­умные цифросинтезирующие лампы накаливания. В таких инди­каторах нити накала—сегменты—расположены в одной плоско­сти и могут питаться от источника постоянного или переменного тока. Они компактны и обеспечивают большую яркость свечения, достигающую 10 тыс. кд/м² . К достоинствам их можно отнести широкий диапазон рабочей температуры. Долговечность таких ламп не менее 5 тыс. ч, а за счет облегченного режима работы ни­тей накаливания можно достичь десятков тысяч часов. При использовании светофильтров можно получить практически любой цвет свечения. Недостаток таких индикаторов —большая по­требляемая мощность (0,5—1 Вт на цифру размером до 15 мм).

Широкое применение нашли табло и индикаторные панели матричного или мозаичного типа для ото­бражения не только знаковой, но и графической информации. В таких УОИ индикаторные лампы установлены построчно с равным шагом по всему информационному полю.

Фиксированную часть ин­формационного поля панели или экрана, предназначенную для отображения любого из знаков заданного алфавита, называют ма­трицей знаков (знакоместом). В некоторых системах каждая ячей­ка выполнена из нескольких цветных ламп. Это позволяет обеспе­чивать цветовое кодирование отображаемой информации (система «Электроимпекс»). Информация в таких системах вводится с пер­фоленты с помощью считывающего устройства, которое обраба­тывает 200 кодовых комбинаций/с. Полупроводниковая схема уп­равления осуществляет преобразование сигналов и направление их по соответствующему адресу к конкретным ячейкам (лампоч­кам).

Аналогичное устройство—экран динамических программ ЭДПУ-В — обеспечивает отображение знаковой и графической ин­формации, выводимой с ЭВМ, производственно-технической ин­формации в АСУ и т. д. Табло ЭДПУ-В содержит 12 тыс. ламп накаливания; размеры экрана 3×4 м; расстояние считывания до 50 м; потребляемая мощность до 20 кВт.

Достоинства таких систем:

1. большая яркость отображения ин­формации;

2. возможность многоцветного отображения информации;

3. достаточно высокое быстродействие;

4. универсальность, проявляю­щаяся в возможности отображения как знаковой, так и графиче­ской информации.

Системы с табло-экранами довольно громоздки и сложны, по­требляют большую мощность, требуют частой замены отказавших ламп.

Недостатки большинства УОИ на лампах накаливания —низ­кий КПД и малый срок службы ламп (100—500 ч), необходимость в мерах по устранению перегрева.