23.Жидкокристаллические индикаторы: конструкция, принцип работы, совместимость с имс, применение.

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) представляют собой некоторые органические жидкости с упорядоченным расположением молекул, характерным для кристаллов. В настоящее время известно большое число жидкокристаллических веществ и они изучены достаточно хорошо. Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под действием

электрического поля с напряженностью 2—5 кВ/см правильная структура этих жидкостей нарушается, молекулы

располагаются беспорядочно и жидкость становится непрозрачной. На этом явлении и основана работа ЖКИ.

Эти индикаторы могут иметь различные конструкции и работать либо в проходящем свете, созданном каким-либо специальным источником, либо в свете любого источника (искусственного или естественного), отражающемся в индикаторе.

Рассмотрим этот последний тип ЖКИ, который является наиболее распространенным (рис. 1). Индикаторы такого типа применяются в наручных электронных ча­сах, микрокалькуляторах и других устройствах. Между двумя стеклянными пластинками 1 и 3, склеенными с помощью полимерной смолы 2, находится слой жид­кого кристалла 4 толщиной 10—20 мкм. Пластинка 3 покрыта сплошным проводящим слоем (электрод 5), имеющим зеркальную поверхность. На

пластинку 1 нанесены прозрачные слои — электроды А, Б, В..., от которых сделаны выводы, не показанные на рисунке. Эти электроды имеют форму цифр, или букв, или сегментов для синтезирования различных знаков. Если на знаковые электроды напряжение не подано, то ЖК остается прозрачным, световые лучи внеш­него естественного освещения проходят через ЖК, отражаются от электрода 5, выходят обратно и никаких знаков не видно. Но если на какой-то электрод, например А, подано напряжение, то ЖК под этим электродом делается непрозрачным, лучи света не проходят через эту часть жидкости (6) и тогда на светлом фоне стано­вится виден темный знак. Жидкокристаллические индикаторы являются весьма экономичными. Ток, потребляемый для воспроизведения одного знака, не превы­шает 1 мкА. Долговечность ЖКИ составляет десятки тысяч часов. Однако недостатком этих индикаторов следует считать низкое быстродействие. Время появления или исчезновения

знака, т. е. время перехода молекул ЖК из упорядоченного расположения в беспорядочное или обратно, доходит до 100—200 мс. Для управления ЖКИ применя­ются довольно сложные устройства, которые обычно выполняются на

основе интегральных микросхем.

24. Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы: матричные и сегментные, конструкция, принцип действия, применения.

Принцип действия полупроводниковых индикаторов основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей заряда в области p-n перехода, к которому приложено прямое напряжение. К полупроводниковым индикаторам относится светодиод – полупроводниковый диод, в котором предусмотрена возмож­ность вывода светового излучения из области p-n перехода сквозь прозрачное окно в корпусе. Свет излучения определяется материалом, из которого сделан свето­диод. Выпускают светодиоды красного, желтого, и зеленого свечения. Различают светодиоды дискретные (точечные), преднозначеные для отображения цветной световой точки, и знаковые – для отображения цифр и букв. В знаковых сегментных индикаторах каждый сегмент представляет отдельные диод. Из семи сегментов можно синтезировать цифры от 0 до 12 букв русского алфавита.

Большими возможностями обладают полупроводниковые знаковые индикаторы в виде матриц точечных элемен­тов, состоящие из 36 точечных сегментов. элементы сгруппированы в пять колонок и семь рядов. Катоды элементов каждого ряда соединены между собой и имеют общий вид, так же как и аноды элементов каждой колонки. Подавая напряжение между выводами выбранного ряда и колонки, можно вызвать свечения заданного элемента матрицы. Чередованием импульсов на­пряжения между выводами поочередно включают определенные элементы, образующие в совокупности требуемый знак. Элементы переключаются циклически с частотой, при которой их мигание не заметно в силу инерционности глаза наблюда­теля.

Матричные элементы позволяют отображать все цифры и буквы русского и латинского алфавита. На их основе можно создать буквенно-цифровые дисплеи, в частности в виде бегущей строки.

Точечные светодиоды используют в качестве отдельных индикаторов на пультах и панелях управления и в измеритель­ных приборах, либо в матричных экранах, и табло для отображения знаков. Знаковые светодиоды широко приме­няются для цифровой индикации в измерительных приборах, автоматике и вычислительной техники. Малогабаритные сегментные светодиоды применяют в наруч­ных часах.

К достоинствам полупроводниковых индикаторам относиться возможность прямого их подключения к полупроводниковым дешифраторам благодаря низ­кому рабочему напряжению, а так же большой срок службы, высокая яркость свечения и хороший обзор.

Главные недостаток состоит в сравнительно высокой мощности потребления.

М атричный полупроводниковый знакосинтезирующий индикатор. Структура представляет собой пересечение строк и столбцов. Для высвечивания опреде­ленной буквы, цифры или символа на выводы подается низкое напряжение питания, управления работой анодов и катодов, производится от электронного блока или цифровой схемы (дешифратор).

В сегментных индикаторах знакосинтезирующих элементов каждый сегмент выполняется в виде светодиода, для высвечивания цифр от 0 до 9.

25.Электролюминесцентные знакосинтезирующие индикаторы: конструкция , принцип действия, применение.

В электролюминесцентные индикаторы (ЭЛИ) предназначенных для отображения раз­личной информации в системах управления и контроля, используется явление электролюми­несценции. Оно состоит в том, что некоторые вещества способны излучать свет под дейст­вием электрического поля. По своему устройству ЭЛИ представляют собой плоский конден­сатор

На рисунке 1 изображена схема ЭЛИ.

На металлический электрод 1 нанесен слой диэлектрика 2 — органической смолы с люминес­цирующим порошком, основу которого обычно составляет сульфид или селенид цинка. До­бавление к люминофору активаторов позволяет получать

различный цвет свечения: зеленый, голубой, желтый, красный, белый. Сверху люминесцирующий слой покрыт электропроводящей прозрачной пленкой 3. Для пре­дохранения от внешних воздействий служит стеклянная пластинка 4. Если к электродам 1 и 3 приложить переменное напряжение, то под действием электрического поля в слое 2 возникает свечение. Прозрачный электрод 3 обычно сделан из оксида олова и является сплошным, а электрод 1 имеет форму цифр, или букв, или сег­ментов для получения синтезированных знаков или геометрических фигур. Электрод 1 может быть растровым, состоящим из ряда полос, или матричным — с большим числом точечных элементов. ЭЛИ бывают различных типов и

размеров. Они дают светящееся изображение на темном фоне или темное изображение на светящемся фоне, могут

быть одноцветными или многоцветными. Наиболее распространены буквенно-цифровые сегментные индикаторы. Для

изображения цифр они имеют от 7 до 9 сегментов, а индикаторы с 19 сегментами позволяют высвечивать все цифры и буквы русского и латинского алфавитов. Обычно ЭЛИ оформляются в пластмассовых корпусах. Для питания их применяется переменное синусоидальное напряжение 220 В частотой от 400 до 1200 Гц. Ли­нейные размеры высвечиваемых знаков могут быть от единиц до десятков миллиметров, и в зависимости от этого потребляется ток от десятых долей миллиампера до десятков миллиампер. Срок службы ЭЛИ составляет несколько тысяч часов. Рабочая температура окружающей среды допускается обычно от —40 до +50°С. Не­сомненными достоинствами ЭЛИ являются малое потребление мощности при относительно высокой яркости изображений, плоская конструкция, механическая прочность, большой срок службы. Недостаток: необходимость применения довольно сложных систем управления.