 |
Буквенно-цифрові індикатори
|
|
|
|
В пристрояї відображення інформації, поряд електронно-променевими трубками, знаходять широке застосування різноманітні індикатори, побудовані на різній фізичній основі. Можна виділити три етапи їх розвитку.
Перший етап розвитку характеризується невеликою кількістю фізичних явищ, що використовуються, відносно низькими значенням ККД і яскравості. Великими габаритами, одноколірністю, високою керуючою напругою. Типовими представниками цього покоління є газорозрядні і вакуумні (розжарю вальні і електролюмінісцентні)) індикатори, які все ще знаходять досить широке застосування в електронній апаратурі.
До типових представників другого етапу розвитку індикаторнихприладів слід віднести напівпровідникові і індикатори на рідких кристалах, а також багато розрядні люмінесцентні і плазмові моно дисплеї. Ці прилади характеризуються високою яскравістю свічення, економічністю, підвищеною інформаційною ємністю, багатоколірністю, сумісністю з інтегральними мікросхемами.
Третій етап розвитку індикаторних приладів поки що можна намітити лише в найбільш загальному вигляді. Передбачається, що це будуть багатоколірні голографічні пристрої плоскої конструкції з достатньо великою (до 104 см2) робочою площею, високою довговічністю і надійністю.
Газорозрядні індикатори. Буквенно-цифрові газорозрядні індикатори є іонними приладами тліючого розряду, в яких свічення газу в процесі іонізації використовується для оптичної індикації символів, що відображаються.
Анод
3 8
4 7
5 Анод
2 0
|
а б
Цифрові і знакові газорозрядні індикатори (типу ИН-1, ИН-2, ИН-4 та ін.) конструктивно оформляються у вигляді скляного балону, заповненого неоном під тиском порядку (4...5)х103 Па. В балоні розміщені один або два сітчастих аноди і невелика кількість індикаторних дротяних катодів, виконаних у вигляді цифр (0...9), букв, символів та інших знаків (кома, мінус, плюс і т.д.). катоди індикатора мають самостійні виводи і розміщені один за одним на відстані біля 1 мм. Будова двоанодного цифрового індикатора показана на рис. 2.8.4,а. Подача напруги між анодом і вибраним катодом викликає тліючий розряд між цими електродами, в результаті чого символ починає світитися. Свічення спостерігається через балон приладу (рис.2.8.4,б).
|
|
|
Напруга живлення подається на анод відносно одного із катодів. Якщо напруга між анодом і одним із катодів буде дорівнювати напрузі запалу, в балоні спостерігається розряд. При катодна область відрізняється яскравим свіченням газу і у віконці добре проглядається відповідна цифра. Щоб висвітлити другу цифру, необхідно підімкнути інший катод за допомогою зовнішнього комутуючого пристрою.
Багаторозрядні плазмові дисплеї панельного типу. Один із варіантів такого індикатора представлений на рис.2.8.5.
Електронна частина індикатора створена двома металевими решітками (електродами), які формують зображення, які закріплюються на прозорих скляних пластинах. Пластини потім з’єднуються в гарячому стані, а створений плоска ємність вакуумується, заповнюється газом і герметизується. Екран являє собою керамічну мозаїчну пластину, в якій зроблено дуже багато отворів, які створюють 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), які містять не менше 104...105 елементарних газорозрядних комірок при роздільній здатності 10...20 лін/см. На екрані можуть висвітлюватись різні символи, образи і навіть картини.
|
|
|
Вакуумні люмінесцентні індикатори. Основними недоліками газорозрядних індикаторів є необхідність використання для їх роботи порівняно високих напруг, яки викликають запалення відповідного газового проміжку. Цей недолік усунений в вакуумних люмінесцентних індикаторах, які отримали досить широке розповсюдження. Такі індикатори ззовні нагадують мініатюрні електронні лампи. Вони являють собою трьохелектродні прилади: електрони, які випускаються нагрітим катодом, прискорюються в електричному полі керуючої сітки і бомбардують сегменти аноду, покриті люмінофором. Будова вакуумного люмінесцентного індикатора показана на рис.2.8.6,а.
Рис. 2.8.6. Вакуумний люмінесцентний індикатор:
А – будова; б – зовнішній вигляд, в – комбінація анодів; г - цоколівка
Всередині балону послідовно один за одним розташовані катод прямого розжарення 1, сітка 2 і декілька анодів – сегментів, розміщених в одній площині на загальній керамічній пластинці 3. для більш чіткго обмежування контурів знак, що формується, аноди прикриваються металевою пластинкою (маскою) 4 з прорізями, розміщеними проти відповідних анодів.
В залежності від хімічного складу люмінофору знаки, що формуються. Можуть бути різного кольору і різної яскравості. Потужність, яка споживається вакуумними люмінесцентними індикаторами, досить невелика – долі ват, напруга живлення біля 10...30 В. Вакуумні люмінесцентні індикатори призначені для роботи в колах виведення інформації, відтворення знаків в обчислювальних і вимірювальних пристроях широкого застосування.
Зовнішній вигляд, комбінація анодів і цоколівка типового вакуумного люмінесцентного індикатора зображені на рис.2.8.6, б, в. г.
Напівпровідникові індикатори. В напівпровідникових індикаторах широке застосування знаходять світло діоди, які мають високу яскравість свічення, велику швидкодію і довговічність. Індикатори на світлодіодах виготовляються двох типів: сегментні (цифрові) і матричні (універсальні). Сегментні цифрові індикатори являють собою комбінацію визначеної кількості світло діодів, розташованих таким чином, що при подачі напруги на відповідні виводи висвітлюються цифри 0...9. Один індикатор, який містить сім діодів прямокутної форми, здатен висвічувати всі цифри і деякі букви. Індикатор, який містить шістнадцять діодів, дозволяє відтворювати практично необмежену кількість знаків.
|
|
|
Структура сегментного цифрового індикатора показана на рис.2.8.7, а. Це індикатор дозволяє відтворювати всі десять цифр і крапку. Схема розміщення діодів і їх з’єднань на платі (топологія) показана на рис. 2.8.7, б (світло діод, який зображує крапку, обведений кружечком).
Матричний індикатор (рис.2.8.7, г) містить 35 діодів (7х5) і дозволяє відтворювати всі цифри, букви і знаки стандартного коду для обміну інформацією.
а б в
Рис. 2.8.7. Структура світлодіодних індикаторів:
а, б – сегментного цифрового індикатора і його топологія;
в – матричного цифро-буквенного індикатора
В даний час розроблені світлодіоди з перебудовним кольором свічення. Зміна кольору досягнуто дякуючи формуванню в одному приладі двох p-n переходів, один із яких дозволяє отримати зелене свічення, а другий – червоне. При одночасному збудженні обох переходів випромінюється жовтий колір. Регулюючи за величиною струми через переходи, можна змінювати колір свічення від зеленувато-жовтого до червоно-жовтого.
Індикатори на рідких кристалах. Рідкими кристалами називають особливу групу речовин, які займають проміжне положення між твердим і рідким станом. Ці речовини складаються із ланцюгових, ниткоподібних органічних молекул, витягнутих у визначених напрямках (рис.2.8.8, а). При температурі 15...70ºС під дією електричного поля орієнтація молекул змінюється, стає впорядкованою (рис.2.8.8, б)., а в речовині виникає специфічний ефект динамічного розсіювання світла (як того, що проходить через речовину, так і відображеного). В результаті цього рідкий кристал, непрозорий в нормальному стані, починає пропускати світло, оскільки рідкі кристали самі не випромінюють світло, то вони зазвичай використовуються разом з яким-небудь зовнішнім джерелом світла.
|
|
|
Конструкція елементарної рідкокристалічної комірки досить проста (рис.2.8.9). Вона складається із двох скляних пластин 2, покритих з внутрішньї сторони шаром електропровідного матеріалу (3 і 5), і розташованого між ними рідкого кристалу 1 товщиною 8...25 мкм. Один із електродів (3) прозорий, інший (5) – може бути або прозорим, або дзеркальним, якщо індикатор працює на відображення. Електроди 3 і 5 розділяє ізоляційна прокладка 4.
3
2 4
а б 1 5
Рис.2.8.8. Рідкокристалічна комірка: а – невпорядкована Рис. 2.8.9. Конструкція елементарного індикатора
структура без поля; б – впорядкована структура при на рідкому кристалі (рідкокристалічної комірки)
наявності електричного поля
Для індикації цифр використовуються елементи, які складаються із восьми сегментів (кожний сегмент – це елементарна рідкокристалічна комірка). Сім із них необхідні для відтворення десяти цифр, а восьмий сегмент призначений для індикації коми, яка відділяє десяткові дроби від цілих чисел. Для отримання зображення тієї чи іншої цифри необхідно подіяти за допомогою електричного струму на визначені цифрові сегменти.
На рис. 2.8.10 показаний багато розрядний індикатор на рідкокристалічних елементах.
Рис. 2.8.10. Конструкція багаторозрядного
рідкокристалічного індикатора (дисплея)
Контрольні питання і вправи
- Поясніть способи формування зображення фігур на екрані ЕПТ в матричних індикаторах.
- З якою метою використовують пристрої відображення інформації (дисплеї) в обчислювальній техніці?
- Призначення букво-цифрових індикаторів?
- Які фізичні явища покладені в основу роботи індикаторів на газорозрядних приладах?
- Розкажіть про роботу світло діодів в якості випромінюючих елементів напівпровідникових індикаторів.
- Які властивості мають рідкі кристали?
- Яку конфігурацію слід придати рідкокристалічним коміркам для створення одно розрядного цифрового індикатора?
|
|
|
