МВ до вик ЛР з Вакуумн та плазм електр

31

8.Для чого в коло приладу включається баластний опір і з яких критеріїв обирається його величина?

9.Назвіть основні параметри стабілітрона.

10.Як визначається коефіцієнт стабілізації по напрузі?

11.Який вплив на величину Rобм роблять параметри джерела напруги?

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

32

Лабораторна робота № 5

Дослідження газорозрядного знакового індикатора

Мета роботи – ознайомитися з принципом роботи, конструкціями, параметрами знакових індикаторів тліючого розряду.

5.1Теоретичні відомості

Угазорозрядних індикаторах використовується випромінювання газового розряду. У якості наповнювача газорозрядного проміжку використовуються або чисті інертні гази, або їхні суміші. Розрізняють наступні основні види газового розряду: темний, тліючий, дуговий. Усі газорозрядні індикатори працюють в режимі тліючого розряду з холодним катодом.

Запалювання тліючого розряду відбувається при напрузі Uз , що перевищує

напругу горіння розряду Uг (рисунок 5.1.). Для обмеження струму розряду і

стабілізації його величини послідовно з розрядним проміжком включають резистор. Розрізняють нормальний і аномальний тліючий розряди.

U

Рисунок 5.1 − Вольт-амперна характеристика тліючого розряду

Характерною рисою нормального тліючого розряду є сталість щільності катодного струму. У цьому режимі збільшення струму розряду супроводжується ростом площі катода, зайнятої розрядом. При цьому напруга горіння розряду Uг залишається практично постійною. Коли при деякому розрядному струмі

вся площа катода виявляється зайнятою розрядом, подальший ріст струму приводить до збільшення падіння напруги на газорозрядному проміжку, і нормальний тліючий розряд переходить в аномальний.

У тліючому розряді під дією іонного бомбардування з поверхні катода емітуються електрони, що при своєму русі до анода іонізують і збуджують атоми газу. При переході збудженого атома в нормальний стан випромінюється

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

33

квант світла. Тому протікання розрядного струму супроводжується інтенсивним світінням. При цьому випромінює не весь газорозрядний проміжок, а тільки окремі його частини. Ці світні області чергуються з областями, у яких світіння або взагалі відсутнє, або дуже слабке.

Області тліючого розряду в довгій циліндричній трубці з плоскопаралельними електродами показані на рисунку 5.2,а, а розподіл потенціалу – на рисунку 5.2,б. Поблизу катода розташовується область катодного світіння, за нею, після області основного катодного падіння потенціалу (0 - rk) – яскраво світна область (катодне, чи негативне, тліюче світіння). При тисках більш 102 Па ця область близько примикає до катода й у випадку аномального тліючого розряду повторює конфігурацію катода. Далі йде стовп розряду (позитивного світіння). Біля аноду є область анодного світіння.

У газорозрядних індикаторах як джерело світла використовується катодне тліюче світіння.

U

Рисунок 5.2 − Картина світіння тліючого розряду в трубці з плоскопаралельними електродами та розподіл потенціалу в трубці:

де: 1 – астоновий темний простір;

2– перше катодне світіння;

3– круксовий темний простір;

4– катодне тліюче світіння;

5– фарадеєвий темний простір;

6– стовп розряду;

7– анодний темне простір;

8– анодне світіння.

При поданні на прилад напруги U>Uз самостійний розряд починається з деякою затримкою. Час, затримки tр (сумарний час розвитку заряду)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

34

складається зі статичного часу запізнювання tз і часу формування розряду tф, (рисунок 5.3). Статичний час запізнювання – це час між моментом подання напруги і початком протікання струму. Час формування дорівнює часу наростання струму від первісного значення до значення струму пробою.

I

Iв 0,9 Ів

0,1 Ів

tp

Рисунок 5.3 − Хід і етапи наростання струму в часі в процесі формування розряду в приладі

Знакові індикатори – це прилади тліючого розряду, які призначені для візуальної, цифрової, літерної й іншої знакової індикації електричних сигналів. У скляному балоні приладу, заповненому сумішшю інертних газів (99% Na, 0,5% Ar і 0,5% He) при тиску, приблизно рівному 6000 Па, розташовані на різних рівнях кілька плоских катодів, виконаних у формі цифр чи відповідних знаків з тонкого ніхромового дроту. Для цифрових індикаторів катоди мають форму десяти арабських цифр (від 0 до 9).

Анод приладу складається з двох розташованих на різних рівнях і електрично з'єднаних між собою тонких дротяних сіток. Один з анодів розташований над катодами, а інший – між катодами, розбитими на дві групи. Катоди розташовуються стійкою, у глибину один за іншим. При подавані робочої напруги на анод і один з індикаторних катодів між ними виникає розряд. Вид світіння тліючого розряду має форму катода.

Нормальний режим роботи індикатора (повне охоплення світінням катодів і висока довговічність) в значній мірі залежить від правильного вибору величин, що характеризують його електричний режим по струму.

При загальному прагненні мати струм мінімальним, для того щоб обмежити споживання індикатором електричної потужності, необхідно в той же час утримати значення струму в діапазоні, що лежить не нижче допустимого мінімуму.

Обмеження катодного струму по мінімуму диктується необхідністю покриття світінням усієї видимої поверхні катода. Ця вимога в умовах можливого зниження в припустимих межах напруги живлення індикатора зв'язана з необхідністю будувати режим роботи знакового індикатора на режимі,

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

35

близькому до аномального тліючого розряду, тому що збереження нормального розряду при постійній щільності струму може привести до неповного покриття поверхні катода струмом, а отже, і світінням.

Відхід до області аномального тліючого розряду не повинен бути глибоким, щоб обмежити по можливості інтенсивність розпилення катода. Абсолютне значення інтенсивності розпилення залежить, насамперед, від матеріалу катода, а також від роду і тиску газу, що заповнює прилад.

Мінімум напруги живлення індикатора Ea min визначається необхідним перевищенням напруги запалювання розряду. Ступінь перевищення визначається коефіцієнтом запасу:

Від значення цього коефіцієнта залежить час запізнювання запалювання tз (рисунок 5.4.).

Рисунок 5.4 − Залежність часу запізнювання запалювання від надлишкової анодної напруги

Для того, щоб зрівняти напруги запалювання розряду Uз на всі катоди,

незважаючи на різну їхню відстань від анодів і між собою, а також для запобігання переходу розряду на траверзи катодів, катоди в знакових індикаторах оточені бічною металевою сіткою-екраном, що потенційно зв'язана з екраном.

Рисунок 5.5 − Типова схема включення

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

36

Випускаються індикатори з розташованими знаками на торці балона і з бічним розташуванням знаків (бічна індикація). Основними параметрами знакових індикаторів є найбільші напруги запалювання 170÷200 В, робочий струм 0,3÷4 мА і габаритні розміри (висота цифр – 8÷30мм). Типова схема включення знакового індикатора показана на рисунку 5.5.

5.2 Хід роботи

1.При виконанні цієї лабораторної роботи тумблери "П5" і "П6" блоку комутації повинні знаходитись у верхньому положенні (у ввімкненому стані). Схема в цьому випадку прийме вид, показаний на рисунку 5.6. Тумблер "П7" комутирує додатковий опір R2. У нижньому положенні "П7" опір R2 закорочено.

Рисунок 5.6 − Схема для зняття характеристик

2.Виміряти потенціал запалювання розряду Uз для кожного газорозрядного проміжку індикатора.

3.В процесі експериментів відзначити мінімальний струм індикації Iінд min кожного проміжку, мінімальним струмом індикації Iінд min прийнято називати значення струму, при якому катод даного розрядного проміжку (відповідний цифровий знак) індикатора цілком покритий світінням.

4.Виміряти напругу горіння Uг для кожної цифри індикатору при робочому струмі, зазначеному у паспортних даних приладу.

5.Для газорозрядних проміжків вказаних викладачем, зняти ВАХ при замкнутому й розімкнутому опорі R2. Струм через лампу не повинний перевищувати більш ніж у 1,5 рази максимальний припустимий струм індикації.

6.За допомогою транспортира оцінити кут зору для кожного знака індикатора.

7.Для підвищення точності вимірів зняти ВАХ прибору Р5.

8.По отриманим у ході виконання роботи даним розрахувати обмежуючий опір

Rобм у колі індикатора, необхідний для його роботи від джерела постійної напруги (величина джерела живлячої напруги задається викладачем).

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

37

9. Зробити висновки по ходу виконання лабораторної роботи.

5.3 Контрольні питання

1.Назвіть виду розряду в газах.

2.ВАХ газового розряду.

3.Що таке напруга запалювання і чим вона визначається?

4.Характерні риси нормального тліючого розряду.

5.Яка роль обмежувального резистора?

6.Розподіл потенціалу між анодом і катодом при тліючому розряді.

7.Розкажіть про конструкції індикаторів тліючого розряду і принцип їхньої дії.

8.Яким газом і до якого тиску наповняються індикатори тліючого розряду?

9.Накреслити ВАХ цифрового індикатора.

10.Що таке час запізнювання запалювання розряду в індикаторах? 11.Який приблизно кут спостереження світіння цифрових індикаторів?

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

38

Додаток А - Основні параметри тріодів, що використовуються в лабораторних роботах

Рисунок А.1 – Нумерація виводів ламп

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

39

Додаток Б - Основні параметри електронно-променевої трубки 5ЛО38И

Електронно-променева трубка типу 5ЛО38И має електростатичне фокусування і відхилення променя, зелений колір світіння і середній час післясвітіння і призначена для візуальної реєстрації фізичних процесів у різних радіотехнічних пристроях широкого застосування.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Примітка - Експлуатація ЕПТ не допускається при одночасному досягненні більш одного з зазначених гранично припустимих значень параметрів.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com