8.8 Индикаторные приборы

Индикаторными приборами называют приборы, предназначенные для визуального представления информации. Важность таких приборов трудно переоценить, так как до 80% информации воспринимается человеком через органы зрения. Развитие систем программного управления, автоматического сбора и обработки информации, контрольно-измерительной аппаратуры, вычислительной техники привело к созданию множества разнообразных приборов, воспроизводящих информацию в виде, удобном для зрительного восприятия.

Электровакуумным прибором (ЭВП) называется электронный прибор, в котором проводимость осуществляется посредством электронов или ионов, движущихся между электродами через вакуум или газ. Электроды, предназначенные для испускания (эмиссии) и поглощения носителей электрического заряда, называют соответственно катодом и анодом. Характер переноса заряда между катодом и анодом можно изменять введением между ними дополнительных электродов. Число используемых в ЭВП электродов и тип носителей заряда определяют конкретные свойства прибора. Область применения ЭВП в настоящее время ограничена генераторами мощных СВЧ колебаний и индикаторными приборами. Из остальных областей ЭВП практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами.

Явление свечения некоторых материалов при бомбардировке их направленным пучком электронов используется в ЭВП, называемых электронно-лучевыми трубками. Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), действие которых основано на формировании и управлении по интенсивности и положению одним или более электронными пучками, классифицируют по назначению и способу управления электронным пучком. В зависимости от назначения ЭЛТ подразделяют на приемные, передающие, запоминающие и др. В качестве индикаторных приборов используют приемные трубки.

По способу управления электронным пучком ЭЛТ подразделяют на трубки с электростатическим и магнитным управлением. В первых, для управления пучком электронов применяют электрическое поле, а во вторых – магнитное. Электронно-лучевые трубки с магнитным управлением получили широкое распространение в качестве устройств отображения информации – индикаторных устройств дисплеев ЭВМ.

Электронно-лучевые трубки с электростатическим управлением обеспечивают более высокие частотные свойства, поэтому их широко используют в качестве индикаторов электронных осциллографов.

Низковольтные индикаторы классифицируются: на активные (преобразование энергии электрического тока в световой поток) и пассивные (модуляция внешнего светового потока под действием электрического поля). К первому классу относятся вакуумные накаливаемые, полупроводниковые и вакуумные люминесцентные индикаторы, ко второму – жидкокристаллические индикаторы.

Вакуумный накаливаемый индикатор – электровакуумный прибор, внутри которого расположены элементы излучения в виде нитей накаливания. Из низковольтных приборов вакуумные накаливаемые индикаторы обладают самой высокой яркостью свечения, что позволяет эксплуатировать их в любых условиях внешнего освещения, вплоть до прямого солнечного света. Цвет свечения индикатора соломенно-желтый.

Полупроводниковый индикатор выполняют на основе светоизлучающих диодов. Используя различный исходный материал, можно получить светоизлучающие диоды с различным цветом свечения — от красного до зеленого. Светодиодные индикаторы изготовляют как бескорпусными, так и в металлическом, металлокерамическом или пластмассовом корпусах.

Во всех конструкциях принимают специальные меры для визуального увеличения размеров индикаторов: используют фокусирующие и диффузионные линзы, прозрачные пластмассовые корпуса, создают многократные отражения от внутренних поверхностей излучающего диода. Диаметр светового пятна индикатора составляет (1,5...4) мм.

Вакуумный люминесцентный индикатор аналогично ЭЛТ использует эффект свечения люминофора при бомбардировке его потоком электронов. Вакуумные люминесцентные индикаторы в настоящее время используются в одноразрядных и многоразрядных буквенно-цифровых, матричных, мнемонических (предназначены для отображения специальных условных знаков) и шкальных индикаторах.

Вакуумные люминесцентные индикаторы нашли широкое распространение благодаря высокой яркости и возможности получения многоцветного свечения в одном баллоне, полной электрической совместимости с интегральными схемами, малой потребляе­мой мощности и возможности создания, гибридных вакуумно-полупроводниковых дисплеев.

Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) работает за счет изменения оптической плотности жидкого кристалла. По способу использования внешнего освещения ЖКИ подразделяют на индикаторы, работающие на просвет и на отражение. ЖКИ состоят из двух параллельно расположенных стеклянных пластин, на внутренних поверхностях которых нанесены пленочные электроды. Межэлектродное пространство заполнено жидкокристаллическим веществом. Один из электродов выполняется в виде рисунка отображаемого знака, а второй является общим.

У ЖКИ, работающего на просвет, оба электрода прозрачны, а у ЖКИ, работающего на отражение, внутренний общий электрод имеет зеркальную поверхность. В зависимости от свойств используемых жидких кристаллов возможно получение одноцветных темных изображений на светлом фоне, светлых изображений на темном фоне или цветных изображении.