Общие сведения об устройствах индикации

Эти устройства предназначены для преобразования электрического сигнала в видимое изображение и служат для отображения информации в цифровом, графическом и других видах.

Обычно их классифицируют: по принципу светоотдачи (пассивные, в которых модуляция светового потока осуществляется под действием электрического сигнала (сами не светятся); активные, с преобразованием электрической энергии в световую (сами светятся)); по принципу действия (накаливаемые; газоразрядные; электронно-лучевые (использующие высоковольтную катодолюминесценцию); вакуумные катодолюминесцентные (в которых применяется низковольтная катодолюминесценция); электролюминесцентные (с использованием предпробойной электролюминесценции); полупроводниковые или светодиодные (использующие явление излучательной рекомбинации в диодных структурах и др.); жидкокристаллические индикаторы (использующие электрооптические свойства жидких кристаллов); электрохромные индикаторы (в которых изменяется цвет электродов в химически активной среде под действием электрического поля); электрофорезные индикаторы (на основе явления электрофореза) и др.

Основные параметры индикаторов включают: эргономические характеристики (допустимое расстояние наблюдения – L; высота знака – Н; угол обзора, в пределах которого возможно считывание информации с индикатора); светотехнические характеристики (яркость, контрастность, освещенность и др.).

Индикаторы накаливания, используют свечение раскаленного тела в вакууме, их разновидности: сегментный индикатор (несколько нитей накаливания); обычная лампа накаливания; с подсветкой в торец (каждый знак подсвечивается). Достоинства: высокая яркость свечения (до 5000 – 6000 канделл); широкий угол обзора; цветовая гибкость (широкий спектр излучения); малая стоимость. Недостатки: малый КПД (большая часть энергии расходуется на тепло); наличие стеклянного баллона (блики, хрупкость); выделение тепла.

Газоразрядные индикаторы, используют свечение газового разряда, их разновидности: сигнальные неоновые лампы; цветные люминесцентные индикаторы; индикаторные тиратроны; знаковые индикаторы; шкальные индикаторы; газоразрядные индикаторные панели.

Сигнальная неоновая лампа – простейший индикатор, который содержит анод и катод в изолированном баллоне, куда добавляют неон для уменьшения напряжения зажигания. Такие индикаторы работают на переменном и постоянном токах (соблюдая полярность).

Основные параметры: рабочий ток - I_раб., рабочее напряжение - U_раб., напряжение зажигания - U_заж.. Например: МН-6, ТН-02-2.

Р

а)

б)

ис. 13. Схематическое представление индикаторных тиратронов: а - с токовым,

б – с электростатическим

Цветной люминесцентный индикатор по конструкции схож с обычной неоновой лампой, но внутренняя поверхность баллона покрыта слоем люминофора. Под действием тлеющего заряда люминофор светиться. Промышленностью выпускается 4-е цвета. Достоинства: возможность получения различных цветов, большая равномерность свечения, больший угол обзора. Недостатки: различные яркости индикаторов различных цветов, малый срок службы. Индикаторные тиратроны изготавливают с токовым (рис.13,а) и электростатическим управлением (рис.13,б). Тиратрон с токовым управлением МТХ-90 требует большой мощности управления. Тиратрон с электростатическим управлением ТХ-4Б содержит электрод С1 подготовительного разряда (котонный служит для начальной ионизации газа) и управляющую сетку С2 (включающую индикатор), при наличии нескольких сеток такой тиратрон способен выполнять некоторые логические функции.

Шкальные индикаторы выпускают двух разновидностей: аналогового и дискретного типа. У аналогового индикатора (рис.14) используется участок нормального тлеющего разряда. Изменяя рабочий ток можно получать в этом случае нарастающий светящийся столб (для наблюдения стартовой (начальной) точки обычно приближают анод к катоду или добавляют в этом месте дополнительный электрод). Дискретный индикатор (рис.15) отличается возможностью динамического управления.

Первоначальное напряжение подается на первый анод, возникает свечение напротив этого анода, далее работа происходит в 3 такта: напряжение подается на 1-ю шину, возникает свечение на первом аноде этой шины, так как он ближе к источнику ионизации; напряжение подается на 2-ю шину (при снятом напряжении на 1-ой шине) горит первый индикатор этой шины; подается напряжение на 3-ю шину (при снятом напряжении на 2-ой шине) загорается следующий индикатор. В этом случае можно получить большую точность (1%). Такие индикаторы могут быть фигурными и сегментными (фигурные представляют собой пакет катодов, каждый из катодов имеет форму какого-либо знака; сегментные представляют собой катоды в форме отдельных участков знаков и букв).

В катодолюминесцентных индикаторах, принцип работы основан на явлении люминесценции, возбуждаемой в веществе при бомбардировке его электронами. Конструкция такого индикатора состоит из вакуумного баллона, в котором расположены распределенный прямоугольный катод, сетка и система сегментных электродов, покрытых низковольтным катодолюминофором. Такие индикаторы обладают высокой яркостью свечения: 300 – 700 Кд/м²). Обычно это знаковые индикаторы сегментного типа, либо шкальные индикаторы, либо многоразрядные индикаторы (иногда их делают с динамическим управлением – один катод, сетка и сегменты знаков объединены).

У полицветных индикаторов – аноды выполнены в виде точек, которые светятся разными цветами. На рис.16 приведен пример конструкции семисегментного цифрового индикатора с точечными светодиодами и зеркальными рефлекторами.

Рис.16. Конструкция семисегментного цифрового индикатора с точечными светодиодами и зеркалами рефлекторами в DIP – корпусе: 1-светодиод; 2-рефлектор.