VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.
VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:
1. Яке призначення мають буквено-цифрові індикатори?
2. Будова та принцип дії газорозрядних індикаторів?
3. Будова та принцип дії вакуумних електролюмінесцентних і розжарювальних індикаторів?
4. Напівпровідникові індикатори, призначення та їх будова?
ІХ. Підсумки опрацювання:
Підготував викладач: Бондаренко І.В.
Теоретична частина: Прилади відображення інформації
План:
1. Буквено-цифрові індикатори – газорозрядні, вакуумні, напівпровідникові
Література
У пристроях відображення інформації, разом з електроннопроменевими трубками, знаходять широке застосування різноманітні індикатори, побудовані на різній фізичній основі. Ретроспективний (звернений до минулого) і перспективний аналіз розвитку індикаторних приладів дозволяє виділити три етапи (три покоління) їх розвитку.
Перше покоління характеризується невеликим числом використовуваних фізичних явищ, відносно низькими значеннями ккд і яскравості, великими габаритами, одноколірністю, високою керуючою напругою. Типовими представниками цього покоління є газорозрядні і вакуумні (накалювання і електролюмінесценції) індикатори, які все ще знаходять широке застосування в електронній апаратурі.
До типових представників другого покоління індикаторних приладів слід віднести напівпровідникові і рідкокристалічні індикатори, а також багаторозрядні люмінесцентні і плазмові монодисплеї. Ці прилади характеризуються високою яскравістю свічення, економічністю, підвищеною інформаційною місткістю, багатоколірністю, сумісністю з інтегральними мікросхемами. Перехід від першого покоління до другого став можливим завдяки вивченню і використанню нових фізичних явищ в напівпровідниках і рідких кристалах.
Третє покоління індикаторних приладів поки можна намітити лише в найбільш загальному вигляді. Передбачається, що це будуть багатоколірні голографічні пристрої плоскої конструкції з чималою (до 104 см3) робочою площею, високою довговічністю (до I06 ч) і надійністю).
Газорозрядні індикатори
Буквено-цифрові газорозрядні індикатори є іонними приладами тліючого розряду, в яких свічення газу в процесі іонізації використовується для оптичної індикації символів, що відображаються.
Цифрові і знакові газорозрядні індикатори (типа ИН-1, ИН-2, ИН-4 і ін.) конструктивно оформляються у вигляді скляного балона, заповненого Неоном під тиском порядку (4...5) ·103 Па. У балоні розміщено один або два сітчасті аноди і необхідну кількість індикаторних дротяних катодів виконаних у вигляді цифр (0...9), букв, символів і інших знаків (кома, мінус, плюс і т. д.).
Мал. 22.1. Цифрова індикаторна лампа:
а - пристрій; б - вигляд з боку торцевої частини колби при включеній цифрі
Мал. 22.2. Схема включення газорозрядного цифрового індикатора
Катоди індикатора мають самостійні виводи і розташовані один за іншим на відстані близько 1 мм. Пристрій двоханодного цифрового індикатора показаний на мал. 22.1, а. Подача напруги між анодом і вибраним катодом викликає тліючий розряд між цими електродами, внаслідок чого символ починає світитися. Свічення спостерігається через балон приладу (мал. 22.1, б). Яскравість свічення може досягати 200 кд/м2 і більше.
Газорозрядні індикатори виконуються як з торцевою, так і з бічною індикацією. Для пристроїв індикації з великою кількістю десяткових знаків переважними виявляються лампи з бічною індикацією.
Схема включення газорозрядного цифрового індикатора приведена на мал. 22.2. Живляча напруга подається на анод щодо одного з катодів. Якщо напруга між анодом і одним з катодів буде рівним напрузі запалення, в балоні спостерігається розряд. Прикатодна область відрізняється яскравим свіченням газу і в оглядовому вікні добре є видимим відповідна цифра. Щоб висвітити іншу цифру, необхідно підключити інший катод за допомогою зовнішнього комутуючого пристрою.
Разом з розглянутими вище газорозрядними індикаторами з десятьма ізольованими катодами, що висвічують окремі знаки, все більш широкого поширення набувають багаторозрядні плазмові дисплеї панельного типу. Один з варіантів такого індикатора представлений на мал. 22.3, а.
Мал. 22.3. Основні конструктивні елементи (а) і схема пристрою управління (б) плазмовою панеллю:
1 - скляні пластини; 2 - центральна мозаїчна пластина; 3 - електроди; К - комутатори; П - генератор того, що підтримує напрузі; Г2 - генератор імпульсів, що «пишуть» (що стирають)
Електронна частина індикатора утворена двома металевими гратами (електродами), що формують зображення, які зміцнюються на прозорих скляних пластинах. Пластини потім з'єднуються в гарячому стані, а освічена плоска судина вакуумується, заповнюється газом і герметизується. Екран є керамічною мозаїчною пластиною, в якій зроблено безліч отворів, створюючи ізольовані один від одного розрядні проміжки.
Проста плоска конструкція подібних індикаторів (їх товщина не перевищує декількох міліметрів) дозволяє створити на їх основі матричні екрани (плазмові панелі), що містять не меншого 104...105 елементарних газорозрядних осередків при роздільній здатності 10...20 лін/см. На екрані можуть висвічуватися різні символи, образи і навіть цілі картини.
Схема пристрою управління такою панеллю приведена на мал. 22.3, б. Високочастотний екран живиться двома напругами від генератора G1 і G2: з частотою в декілька кілогерц, підтримує розряд, і що записує (або що стирає) у вигляді коротких прямокутних імпульсів, «запалювалює» той або інший осередок. Напруга, що виробляється генераторами, підводиться до відповідних шин панелі через спеціальні комутатори (S), що дозволяють управляти формованим зображенням на екрані. Пристрої управління індикатором зазвичай збираються на інтегральних мікросхемах і вмонтовуються на задній стороні панелі. Для отримання кольорового зображення виготовляється прозора панель, кожен шар якої генерує свічення певного кольору (зазвичай червоного, зеленого і синього), а необхідна кольоровість забезпечується управлінням яскравістю свічення відповідного шару.
Вакуумні електролюмінесцентні і розжарювальні індикатори
Основними недоліками газорозрядних індикаторів є необхідність використання для їх роботи порівняно високої напруги, що викликає запалення відповідного газового проміжку. Цей недолік усунений у вакуумних електролюмінесцентних індикаторах, що набули достатньо широкого поширення. Такі індикатори зовні нагадують мініатюрні електронні лампи. Вони є трьохелектродними приладами: електрони, що випускаються нагрітим катодом, прискорюються в електричному полі керуючої сітки, і бомбардують сегменти анода, покриті люмінофором. Пристрій вакуумного люмінесцентного індикатора зображено мал. 22.4, а. Усередині балона послідовно один за іншим розташовані катод прямого розжарення 1, сітка 2 і декілька анодів - сегментів, розташованих в одній площині на загальній керамічній пластинці 3. Для чіткішого обмеження контурів формованого знаку аноди прикриваються металевою пластинкою (маскою) 4 з прорізами, розташованими проти відповідних анодів.
Залежно від хімічного складу люмінофора сформовані знаки можуть бути різного кольору і різної яскравості. Потужність, споживана вакуумними люмінесцентними індикаторами, невелика - долі ватів, що живиться напругою близько 10...30 В. Випускаються в даний час вакуумні люмінесцентні індикатори призначені для роботи в ланцюгах виведення інформації, відтворення знаків в обчислювальних і вимірювальних пристроях широкого застосування.
Мал. 22.4. Вакуумний індикатор електролюмінесценції:
а - пристрій; 6 - зовнішній вигляд; в - комбінацій анодів; г – цоколівка
Мал. 22.5. Сегмент тонкоплівкового розжарювального індикатора:
I - сапфірова підкладка; 2 - тонна вольфрамова смужка (нитка розжарення); 3 - потовщені вольфрамові струмопідводи: 4 - отвір в сапфіровій підкладці
Зовнішній вигляд, комбінація анодів і цоколівка виводів типового вакуумного люмінесцентного індикатора зображені на мал. 22.4, б, в і г.
У розвитку вакуумних індикаторів так само, як і газорозрядних, чітко визначився перехід на створення багаторозрядних матричних дисплеїв. При цьому, разом з люмінесцентними індикаторами, розглянутими вище, можуть бути використані і розжарювальні індикатори, в яких використовується свічення розжарених металевих (вольфрамових) плівок, нанесених на ізоляційну підкладку. Послідовність операцій при виготовленні такого індикатора полягає в наступному (мал. 22.5). На ретельно відполіровану сапфірову підкладку наносять вольфрамову плівку достатньо великої товщини. Потім з лицьового боку підкладки в цій плівці методом фотолітографії формують комутаційні доріжки (потовщені вольфрамові струмопроводи) і тонкі вольфрамові смужки (нитки розжарення) відповідної конфігурації. Далі із зворотного боку підкладки витравляються вікна, внаслідок чого розжарювальні тонкоплівкові елементи виявляються підвішеними на сапфірових траверсах (утримувачах). Малий поперечний перетин розжарювальних елементів і відсутність контакту їх поверхні з підкладкою дозволяють понизити споживану потужність до міліват. Подібні індикатори, розміщені у відповідних вакуумних корпусах - панелях, забезпечують дуже високу яскравість свічення (що обов'язково при сильному сонячному засвіченні) і високі експлуатаційні характеристики (довговічність, температурну і радіаційну стійкість, сумісність з інтегральними мікросхемами і ін.). Таким чином, використання планарної технології істотно змінює підхід до принципів розробки і конструктивного оформлення вакуумних індикаторів.
Напівпровідникові індикатори
У напівпровідникових (твердотільних) індикаторах широке застосування знаходять світлодіоди, що володіють високою яскравістю свічення, великою швидкодією і довговічністю. Індикатори на світлодіодах виготовляються двох типів; сегментні (цифрові) і матричні (універсальні). Сегментні цифрові індикатори є комбінацією певного числа світлодіодів, розташованих таким чином, що при подачі напруги на відповідні виводи висвічуються цифри 0...9. Один індикатор, що містить сім діодів прямокутної форми, здатний висвічувати всі цифри і деякі букви.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34
