Материал: Аналоговая и цифровая электроника. Учебное пособие. 2000

Пассивные индикаторы характеризуются отсутствием собственного излучения. Принцип их работы основан на отражении или преломлении внешнего светового потока. К пассивным индикаторам относятся электромагнитные индикаторы и жидкокристаллические индикаторы.

Принцип работы электромагнитных индикаторов основан на отражении внешнего рассеянного освещения, падающего на информационное табло. Основным элементом такого индикатора является подвижный элементшторка, на одну сторону которой нанесено светоотражающее покрытие, а на другуюсветопоглощающее.

При изменении вектора магнитного поля шторка поворачивается на 180°, обращаясь к внешнему освещению этой или другой стороной. Совокупность элементов образует соответствующий символ. Такие индикаторные табло широко используются на железнодорожных вокзалах и в аэропортах.

Достоинством электромагнитных индикаторов является простота и малая потребляемая мощность.

Принцип работы жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) основан на свойстве некоторых веществ изменять свои оптические показатели (отражение, преломление и др.) под влиянием внешнего электрического поля. Вследствие модуляции падающего света изменяется цвет участка, к которому приложено электрическое поле, и на поверхности вещества появляется рисунок требуемой конфигурации. В качестве веществ, имеющих подобные свойства, используют жидкие кристаллы.

По способу использования внешнего освещения ЖКИ подразделяются на индикаторы, работающие на просвет и на отражение.

ЖКИ состоит из двух параллельно расположенных стеклянных пластин, на внутренних сторонах которых нанесены пленочные электроды (рис.35). Межэлектродное пространство заполнено жидкокристаллическим веществом.

Рис.35. Конструкции ЖКИ, работающих на просвет (А) и на отражение (Б).

1,3- стеклянные пластины, 2-клеевое соединение, 4- передни прозрачный электрод, 5- жидкокристаллическое вещество, 6- задни прозрачный электрод, 7- задний отражающий электрод.

36

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. При подаче напряжения на общий электрод и выбранные прозрачные сегментные электроды под соответствующим сегментом появляется полоса, цвет которой резко отличается от окружающего фона.

Внастоящее время промышленностью выпускаются одноразрядные и многоразрядные индикаторы, а также шкальные индикаторы и информационные табло. ЖКИ питаются переменным напряжением величиной (3ч24)В.

Основными преимуществами ЖКИ являются сверхмалое потребление энергии, хорошие яркость и контрастность изображения при сильном внешнем освещении, простота конструкции и высокая долговечность. К недостаткам относятся малый интервал рабочих температур и большая инерционность.

Активные индикаторы характеризуются собственным электромагнитным излучением. К ним относятся электронно-лучевые трубки, накальные индикаторы, вакуумные люминесцентные индикаторы, газоразрядные индикаторы, светодиодные индикаторы и др.

Внакальных индикаторах в качестве излучающего элемента используется вольфрамовая нить, нагретая до температуры ~2500ºC, помещенная в стеклянную колбу с вакуумом. Используются точечные и цифровые индикаторы. Точечные индикаторы могут использоваться для построения информационных табло.

Принцип работы вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИ)

основан на способности некоторых веществ-люминофоров преобразовывать

кинетическую энергию электронов в световую. Яркость свечения зависит от плотности электронного потока и

аскорости электронов.

сечения индикаторов зависит от химического состава люминофора и может быть красным, желтым, зеленым, синим и т.д. Напряжение питания 25В. Достоинством ВЛИ является высокая яркость и большая долговечность.

Принцип работы газоразрядных индикаторов основан на излучении газового разряда при прохождении электрического тока в замкнутом объеме. Во

37

всех газоразрядных индикаторах используется режим тлеющего разряда с холодным катодом при напряжении (60÷200)В.

Яркость и цвет свечения индикатора зависят от газа-наполнителя. Газоразрядные индикаторы можно подразделить на четыре группы:

неоновые лампочки, газоразрядные цветные сигнальные индикаторы, знаковые газоразрядные индикаторы и газоразрядные индикаторные панели.

Неоновая лампа содержит два электрода: анод и катод, выполненные в виде дисков или цилиндров, помещенные в герметичный стеклянный сосуд, заполненный газом неоном.

U

Uзажиг

Рис.37. Конструкция неоновой лампы ТН-30(а) и ее вольт-амперна характеристика(б).

При увеличении напряжения на аноде до величины, равной Uзажиг, возникает тлеющий разряд в газе, и поверхность катода начинает светиться. Для нормальной работы индикаторы должны включаться в цепь последовательно с балластным резистором. Неоновые лампочки используются для индикации наличия высокого напряжения, например "Сеть вкл."

Газоразрядные цветные сигнальные индикаторы представляют собой стеклянную колбу, на внутреннюю поверхность которой наносится слой люминофора.

Колба наполнена инертным газом и содержит два электрода: анод и катод. При подаче напряжения на анод возникает тлеющий разряд и ультрафиолетовое излучение, под воздействием которого люминофор светится. Цвет свечения зависит от газа и люминофора. Например, индикатор ТЛГ-1-2 - тлеющий, люминофор, голубой, ток 1 мА.

Знаковые газоразрядные индикаторы предназначены для отображения символов или цифр. Они представляют собой стеклянную колбу, внутри которой расположены полупрозрачный анод и десять катодов, изготовленных из молибденовой проволоки в виде цифр. При подаче напряжения между анодом и одним из катодов возникает тлеющий разряд, охватывающий всю поверхность данного катода, в результате отображается соответствующая цифра.

Газоразрядные индикаторы отличаются хорошей яркостью и контрастностью, но требуют высокого напряжения питания. Маркировка

38

знаковых индикаторов включает две буквы ИН и цифру, означающую номер модификации. Например, ИН-8, ИН12, ИН18 и т.д.

Полупроводниковые светодиодные индикаторы выполняются на основе светоизлучающих диодов. Различают точечные, цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, мозаичные и другие светоизлучающие индикаторы. Используя различный материал, можно получить индикаторы с различным цветом свечения. Для визуального увеличения размеров индикаторов используются фокусирующие и увеличительные линзы.

В микрокалькуляторах широко используются многоразрядные светодиодные индикаторы на 4÷16 разрядов. Рабочее напряжение светодиода лежит в пределах (1,2ч2,5) В, а ток от 3 до 20 мА.

Для управления работой индикаторов разработаны специальные микросхемы. Обычно это преобразователи кода с формирователями выходных сигналов.

Для управления ВЛИ используются микросхемы серии К161 и микросхемы из серии К176. Для цифровых газоразрядных индикаторов применяется микросхема К155ИД1.

Существуют два принципа управления работой индикаторов: статический и динамический. В первом случае каждый индикатор управляется своей схемой. Во втором случае каждая цифра подключается поочередно с частотой более 30 Гц. При этом из-за инерционности глаза изображение выглядит неподвижно.

При динамическом управлении и большом количестве разрядов значительно уменьшается количество выводов с индикаторного табло. Обычно

а)

Рис.38. Управление индикаторами статическое (а) и динамическое (б).

39