 |
Пассивные элементы индикации. Основные параметры
|
|
|
|
Устройства индикации
Активные элементы индикации – конструктивно оформленный как единое целое преобразователь входного электрического сигнала в пространственное распространение яркости.
К активным элементам индикации относят: электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), газоразрядные, лампы накаливания, светодиоды, лазерные, вакуумно-люминесцентные (ВЛИ), волоконно-оптические.
Широкое распространение получили ЭЛТ. Они применяются в осциллографах, кинескопах, передающих телевизионных трубках. Существуют также переключающие и запоминающие ЭЛТ. Сейчас созданы цветные ЭЛТ с индикацией положения луча, в которых модуляции луча по фазе (цвету или цветовому тону) и амплитуде (насыщенности цвета и яркости) в соответствии с его положением на экране используется ЭВМ с высокостабильными преобразующими схемами.
Разработаны и применяются лампы накаливания различных видов: от сверхминиатюрных с баллоном менее 1,5 мм и световым потоком свыше 350 люмен до больших с баллоном 350 мм и световым потоком более 25000 люмен. Применяются для светового воспроизведения различной информации в измерительных приборах, устройствах контроля, сигнализации и автоматики. Достоинства: простота конструкции, недостатки – небольшой срок службы, низкая механическая прочность и виброустойчивость.
Светодиоды используются в качестве индикаторов состояния микросхем и в РЭА для отображения знаковой информации. Их достоинства: яркое и чистое свечение, малая мощность потребления, длительный срок службы, небольшие габариты, надежность, экономичность, безопасность, простота в обращении, совместимость с интегральными схемами.
ВЛИ применяются в микрокалькуляторах и микроЭВМ в качестве отсчетных устройств в РЭА. Их достоинства – сопрягаемость с микроэлектроникой, технологическое совмещение на одной плате индикатора со схемами управления, высокая яркость свечения и большая долговечность. С их помощью можно отобразить информацию в виде букв, символов, получая практически любые размеры информационного поля.
|
|
|
Достоинства газоразрядных элементов индикации – малое потребление энергии, высокая яркость и надежность, а также возможность использования в плоскостных конструкциях средств отображения информации. Недостатки – небольшой срок службы, инерционность, сложные схемы управления. Перспективными являются газоразрядные индикаторные панели, которые конструируются с ЭЛТ, т.к. они имеют плоскую конструкцию, высокую яркость и стабильность изображения, а схемы управления полностью построены на цифровой логике.
Достоинства волоконной оптики – высокая светособирательная способность, возможность изменения масштаба передаваемого изображения и увеличения интенсивности светового потока. Волоконная оптика, основанная на явлении внутреннего отражения света в стеклянных нитях диаметром 5-50 мкм, позволяет создавать устройства отображения информации, принцип действия которых состоит в следующем: оптическая система выполнена в виде отрезка световода с хорошо отшлифованными торцами, освещается один конец световода лампочкой, а другой - выполняется в форме цифры, буквы или знака. Для отображении десятичных цифр применяются световоды с цифрами от 0 до 9, укладываются знаковыми торцами и склеиваются. Необходимая цифра отображается при включении на соответствующем световоде лампочки.
В устройствах отображения информации на лазерах используются следующие методы:
-визуальной лазерной индикации, когда на экран направляется собственный свет лазера
-индикации с активными экраном, при котором луч лазера применяется для управления световым излучением активного материала экрана
|
|
|
-лазерно-лучевого светового клапана, когда луч лазера обеспечивает управление оптическими свойствами материала (например, коэффициентом пропускания или отражения), а отдельный источник обычного типа дает свет для проекции на экран.
Достоинства устройств отображения информации на лазерах – отображение информации в реальном масштабе времени, возможность создания экранов любых размеров.
Основные параметры:
-мощность излучения или световой поток Ф0, (люмен - лм)
-сила света: Io=dФо /dω (кандела –кд)
-яркость В: B=Io/So [кд/м2], где So – единица поверхности светящегося тела.
-светоотдача: η=πBS/Pэ [лм/Вт], где В – яркость свечения индикатора, S – излучающая поверхность, Рэ – затрачиваемая мощность
-эффективность индикатора, которая определяется как отношение излучаемой световой мощности к полным затратам мощности на формирование изображения: G=πBS/Pпол
Пассивные элементы индикации. Основные параметры
Пассивные элементы индикации отличаются от активных отсутствием собственного излучения. Светоотдача при этом оценивается чаще всего показателем контрастности. К пассивным элементам индикации относят: жидкокристаллические, электрофоретические, электрохромные, электрогальванопластические, электромагнитные.
Среди пассивных элементов индикации широко известны электромагнитные индикаторы, принцип работы которых основан на модулировании внешнего рассеянного освещения, падающего на информационного табло. Основным элементом такого индикатора является подвижный элемент – шторка, на одной стороне которой нанесено светопоглощающее покрытие, на другой - светоотражающее. При изменении вектора напряженности магнитного поля на 180о шторка поворачивается в одну или другую сторону к внешнему освещению. В результате наблюдается либо темное, либо светлое пятно на фоне окружающего пространства. Достоинства – простота и ничтожно малое потребление энергии.
Принцип действия электрохромной ячейки конденсаторного типа основан на явлении окрашивания (потемнения) тонких (0,3-1,5 мкм) слоев электрохромного вещества вследствие инжекции в него электронов из электродов под влиянием электрического поля. В качестве таких электроокрашиваемых веществ используют определенные структуры окислов металлов (оксид вольфрама, титана и др.). Недостатки – малая долговечность и температурная неустойчивость.
|
|
|
Электрогальванопластические элементы индикации представляют собой миниатюрную электрическую герметизированную ванночку, в которой при пропускании тока металл катода осаждается на прозрачном аноде, вследствие чего ячейка темнеет и теряет окраску электролита. Достоинства - скорость «перекраски» составляет доли секунд, недостатки - ячейка обладает эффектом устойчивой памяти.
Принцип действия электрофоретических элементов индикации основан на миграции взвешенных в нерастворяющей окрашенной жидкости мелкодисперсных частиц другого цвета, которая под влиянием электрического поля в несколько воль «прилипают» к одному из электродов ячейки. В связи с их невысокими эксплуатационными характеристиками эти элементы индикации применяются только в мнемосхемах.
Принцип действия ЖК-индикаторов основан на явлениях взаимодействия световых электромагнитных колебаний с длинными молекулами вещества, находящегося в промежуточном (между жидкостью и кристаллом) состоянии. ЖК-индикаторы потребляют малую мощность, дают хорошую видимость изображения даже при высоком уровне внешней освещенности, имеют малую стоимость, бывают малого и большого размера.
Основные параметры:
-освещенность: Е=Фо/S [люкс -лк]
-коэффициент контрастности, под которым понимают различие в яркости между двумя соседними элементами изображения или отношение самого светлого участка изображения к яркости самого темного его участка: Кк=Вmax/Bmin
Различают прямой и обратный контрасты. Темное изображение на белом фоне характеризуется коэффициентом прямого яркостного контраста: Кпр=(Вф-В)/Вф
Светлое изображение на темном фоне характеризуется коэффициентом обратного яркостного контраста: Кобр=(В-Вф)/В
-отраженная от объекта часть светового потока характеризуется коэффициентом отражения: ρотр=Фотр/Фо.
|
|
|
