что такое активные и пассивные индикаторы

Классификация индикаторов.

Во всех системах, где требуется представить информацию в форме, удобной для визуального восприятия человеком, применяются средства отображения информации (СОИ). Од­ной из основных частей СОИ является индикатор.

Индикатор — элект­ронный прибор для преобразования электрических сигна­лов в пространственное распределение яркости (контраста).

Свойства и характеристики индикатора определяют важней­шие параметры СОИ — информационную емкость, быстро­действие, надежность и др.

В последние годы при построении СОИ наряду с электронно-лучевыми приборами (ЭЛП) стали широко применять­ся дискретные индикаторы. Преимуществами дискретных индикаторов являются возможность непосредственной свя­зи с вычислительными комплексами, практически любая необходимая точность воспроизведения информационных моделей, в том числе при совмещении нескольких изображе­ний, экономичность, высокая надежность, простота сопря­жения с микроэлектронной аппаратурой. Многообразие Элементной базы индикаторной техники ставит серьезные проблемы перед разработчиками СОИ при выборе конкретного индикатора, поскольку приходится учитывать не только технические требования, но и инженерно-психологические факторы.

В отличие от чисто электронных или чисто оптических устройств, в индикаторах происходит смена носителя ин­формационных сигналов. Оптоэлектронное преобразование информации в индикаторе — физический процесс, в резуль­тате которого информационный сигнал, переносимый элект­ронами, превращается в информационный сигнал, переноси­мый фотонами.

Многообразие физических принципов и областей приме­нения индикаторов привело к различным их классификациям. Надо сказать, что выбор групп, уровней и квалификационных признаков субъекти­вен, однако проведя анализ назначения индикаторов, и физических принципов их работы можно провести классификацию так, указано на (рис. 1.)

Активными индикаторами называются такие индикаторы, в которых происходит преобразование электрической энергии в свето­вую.

Пассивными индикаторами называются индикаторы, модулирующие внешний световой поток под действием электрического поля или тока. Часто в каче­стве внешнего светового потока используется рассеянный дневной свет (от солнца или обычных источников света).

В активных индикаторах для преобразования электри­ческой энергии в световую применяются следующие физи­ческие эффекты: свечение накаленных тел в вакууме, низ­ковольтная катодолюминесценция, излучение газового раз­ряда, предпробойная электролюминесценция, инжекционная электролюминесценция.

В пассивных индикаторах непосредственно под воздей­ствием электрических информационных сигналов изменя­ются оптические показатели. Это позволяет модулировать свет, внося в него пространственно-распределенную по сече­нию светового пучка информацию в виде изменения ампли­туды, фазы и длины световой волны, плоскости поляриза­ции, направления распространения волны. Наибольшее рас­пространение получили пассивные индикаторы с модуляци­ей по интенсивности. Это объясняется тем, что глаз способен наблюдать различие интенсивности света, направлений его распространения и спектрального состава. В то же время без специальных приспособлений невозможно отличать све­товые волны с различными начальной фазой и направлением поляризации.

Для модуляции светового потока используют ряд элект­рооптических эффектов в жидких кристаллах (жидкокрис­таллические индикаторы). Кроме того, в пассивных индика­торах применим электрохромный эффект, т. е. широкий круг явлений, при которых любое изменение цвета вещества вызывается электрическим полем (электрохромные индика­торы), и электрофорез, заключающийся в перемещении за­ряженных пигментных частиц также под действием электри­ческого поля (электрофоретические индикаторы).

Знакомоделирующие индикаторы — это индикаторы, в которых световой или электронный пучок профилируется по форме знака, например ЭЛП со знакопрофилирующей матрицей.

В знакогенерирующих индикаторах знаки синтезируются по принципу фигур Лиссажу из отрезков кривых, формируемых на экране электронным (ЭЛП) и световым (лазерным) пучком.

Главная» особенность знакосинтезирующих индикаторов (ЗСИ) — получение с помощью мозаики изображения независимо управляемых элементов, каждый из ко­торых является преобразователем сигнал — свет. К до­стоинствам таких индикаторов относятся: однозначная связь координат изображения и информационных сигналов, что позволяет обеспечить любую точность воспроизведения ин­формации; высокая надежность получения информации при отказе отдельного элемента отображения индикатора; воз­можность, создания индикаторов больших размеров без ис­пользования проекционных систем; наличие цифрового входа, позволяющего не применять (в отличие от ЭЛП) пре­образователь код — аналог при сопряжении индикаторов с современными электронными устройствами.

В соответствии с принципом формирования изображения рассматривают: сегментные ЗСИ — индикаторы, элементы отображения которых являются сегментами и сгруппирова­ны в одно (одноразрядный ЗСИ) или несколько (многоразрядный ЗСИ) знакомест; матричные ЗСИ—индикаторы, эле­менты отображения которых образуют ортогональную матрицу, и мнемонические ЗСИ — индикаторы, предназначен­ные для отображения информации в виде мнемосхемы. Мнемосхемой называется условная информационная модель производственного процесса или системы, выполненная в ви­де комплекса знаков, изображающих элементы процесса (системы) с их взаимными связями.

Строго- говоря, ЭЛП не является матричным индикато­ром. Однако при использовании точечного способа построе­ния изображений, при котором на экране высвечиваются дискретные световые пятна в соответствии с принятой ко­ординатной сеткой, ЭЛП может быть отнесен к разряду матричных ЗСИ.

Знакосинтезирующие индикаторы имеют корпус ци­линдрической или плоской формы. В первом случае воспри­ятие информации осуществляется либо с торца, либо непо­средственно с цилиндрической поверхности. Что касается конкретного конструктивного исполнения сегментных ЗСИ, то оно может допускать отображение только цифр (цифро­вой ЗСИ) или цифр и букв русского и латинского алфавитов (буквенно-цифровой ЗСИ). Несмотря на распространенность цифровой индикации, в ряде случаев более удобной формой представления информации является аналоговая. При этом используются шкальные или цифро-аналоговые ЗСИ. На­конец, следует упомянуть о таком конструктивном варианте ЗСИ, как модуль, конструктивное исполнение которого обес­печивает создание составных приборов. Примером могут являться газоразрядные индикаторы, предназначенные для набора индикаторов коллективного пользования. Конструктивное исполнение и характе­ристики ЗСИ коллективного пользования обеспечивают на­дежное считывание информации с расстояния более 4 м, у индикаторов группового и индивидуального пользования расстояния считывания составляют 1,5—4 м и менее 1,5 м соответственно.

Источник

Индикаторы электронные

В статье сделана попытка классифицировать разнообразие видов электронного индикатора.

Индикаторы в электронике применяются для визуального контроля. Лисицын Б.Л. в своем справочнике [1] классифицирует электронные индикаторы и приводит перечень связанных определений и параметров. Привожу исходный текст, поскольку все определения и так достаточно коротки:

Независимо от характера отображаемой информации индикаторы по своему назначению можно разделить на три группы: индивидуального (полупроводниковые и жидкокристаллические), группового (вакуумные накаливаемые и люминесцентные) и коллективного пользования (последние в данной работе практически не рассматриваются).

. Основные стандартизованные определения, которые носят общий характер и применимы к различным типам индикаторных приборов, приведены ниже.

Виды знакосинтезирующих индикаторов

Некоторые авторы в отличие от ГОСТа [2] не относят единичные индикаторы к знакосинтезирующим [5], поскольку в самом термине «знакосинтезирующий» заключается возможность создания изображения из нескольких элементов, что не соответствует понятию единичного индикатора, хотя и может рассматриваться как предельный случай.

Определение индикатора

На основании изучения источников, можно сформировать признаки, объединяющие все электронные индикаторы:

И сформировать краткое определение электронного индикатора:

Встречается определение индикатора в электротехнике, как любого показывающего устройства, позволяющего оценить уровень или наличие сигнала. Поэтому к электронным индикаторам иногда относят и стрелочные устройства, предназначенные для грубой оценки наличия электрического сигнала.

В [9] приводится определение дискретный индикатор: «Под дискретным индикатором понимают прибор, информационное поле которого состоит из отдельных фиксированных в пространстве элементов отображения (ЭО), а изображение создается одним ЭО или их совокупностью. Каждый ЭО представляет собой неделимую конструкцию, управляемую извне.» Классификация практически совпадает с другими источниками.

Классификация электронных индикаторов:

Промышленность выпускает множество индикаторов различного типа и разнообразие постоянно увеличивается. Индикаторы нельзя разделить по какому-то одному признаку, вариантов получается достаточно много:

По принципу образования изображения:

По назначению:

По характеру отображаемой информации:

По способу формирования изображения:

По виду информационного поля:

По способу управления:

По питающему напряжению:

По цвету:

Также, индикаторы различаются способом передачи информации:

Индикаторы также имеют различные характеристики:

Источник

Что такое индикатор напряжения, какие они бывают и как подобрать подходящий

Даже при простейших работах в электрических цепях в хозяйстве пригодится индикатор напряжения – устройство показывающее наличие или отсутствие электрического тока и напряжения в сетях от 220 до 1000в (в зависимости от прибора). Целесообразность его использования продиктована в первую очередь тем, что электрический ток не получится увидеть глазами – о его наличии можно судить только по тому, работает включенное в розетку устройство или нет.

Разновидности индикаторов

Главная функция, которую должен выполнять указатель напряжения, это проверка целостности электрической цепи – именно от этого зависит, будет работать включенный в розетку прибор или нет. Различные устройства справляются с этой задачей по-разному – стандартная отвертка индикатор напряжения использует для проверки ток, который уже есть в сети (пассивная), а внутри многофункционального тестера-пробника напряжения есть целая схема с отдельным питанием (активный), что позволяет прозванивать даже обесточенные электрические цепи. Все эти устройства работают по схожему принципу, но имеют некоторые различия в правилах применения.

Пассивная отвертка индикатор

Это однополюсный бытовой индикатор фазы, выполняющий одну-единственную задачу – показать наличие или отсутствие напряжения в определенной точке электрической цепи. Профессиональными электриками не используется, ввиду крайне ограниченного функционала, но дома среди набора инструментов «на всякий случай» она может пригодиться.

Бесспорное преимущество устройства в том, что наличие напряжения однополюсный индикатор показывает после прикосновения к любому токоведущему контакту. Нулевой провод не нужен – его роль выполняет тело человека, что держит в руках отвертку. Наличие или отсутствие фазы показывает неоновая лампа внутри устройства – чтобы проверить напряжение надо жалом отвертки коснуться проводника, а рукой дотронуться до контактной пластины на ручке.

Для защиты пользователя от высокого напряжения между жалом и лампой установлен резистор, но из-за этого индикатор не реагирует на напряжение ниже чем 50-60 вольт.

Активная отвертка индикатор

Внутри корпуса прибора собрана схема, запитанная от собственного источника питания (батарейки), поэтому это более чувствительный детектор напряжения. Вместо неоновой лампы здесь используется светодиод, который реагирует не только на прикосновение к проводнику, но и если жало просто попадает в электромагнитное поле, которое есть вокруг любого проводника под напряжением. Это его свойство с успехом используется для поиска проводки в стенах или мест ее обрыва. Нужно взять отвертку за жало и провести ее вдоль провода – если в каком-то месте лампа перестала светить, значит там (+/- 15 см) повреждена проводка.

Также светодиодный индикатор будет срабатывать если одной рукой дотронуться до жала, а другой до контактной платины в рукоятке. Это свойство широко используется для прозвонки проводов (определения их целостности). Надо просто взять один конец провода в руку, а до другого дотронуться жалом отвертки – если нет обрыва, значит индикатор засветится.

Высокая чувствительность устройства является и его недостатком – так как индикатор может показать наличие напряжения и там, где его никогда не было и наоборот – он не отреагирует на обрыв нулевого провода (разве что поменять фазу и ноль местами).

Многофункциональная активная отвертка индикатор

Этот тестер напряжения является улучшенным вариантом предыдущего инструмента – отличается наличием переключателя, которым можно регулировать чувствительность прибора, а также использовать его в контактном и бесконтактном режиме.

Зачастую такая многофункциональная индикаторная отвертка оснащена жидкокристаллическим мини дисплеем, на котором показывается не только наличие напряжения, но и его вольтаж. Это позволяет определять паразитные токи наводки, которые трудно распознать пользуясь обычным индикатором наличия напряжения в цепи.

Кроме дисплея такие устройства комплектуются зуммером, позволяющим без помех использовать прибор в условиях, когда цифровой индикатор не видно. По сути, ТОПовые модели электронных индикаторных отверток это упрощенные мультиметры, но с одним жалом вместо двух щупов. Некоторые электронные индикаторные отвертки даже способны измерить температуру поверхности, к которой прикасается жало устройства.

Самодельный пробник (контролька)

В сумке электрика зачастую есть самодельный пробник напряжения с обыкновенной лампочкой на 220 вольт – на профессиональном жаргоне получивший название «контролька». Несмотря на размеры, он зачастую бывает более удобным, хотя все его достоинства в полной мере раскрываются при проверке трехфазных сетей.

К дополнительным преимуществам относится возможность проверить наличие всех трех фаз. К примеру, если есть три провода и два из них «посажены» на одну фазу, то любой другой указатель напряжения на другом конце провода просто покажет что на каждую жилу приходит фаза, а электродвигатель при этом запускаться не будет. В таком случае берется две контрольки, соединенные последовательно, и свободными щупами проверяются фазы между собой – на проводах с одной фазой лампочки гореть не будут. Плюс ко всему, контрольку всегда можно использовать как дополнительное освещение.

Из минусов устройства выделяется только то, что одну фазу можно проверить только если рядом есть нулевой провод, хотя сложно представить ситуацию с его отсутствием.

Универсальный пробник

Наиболее распространенный указатель напряжения среди инструментов профессионального электрика, совмещающий в себе функциональность и удобство использования. Универсальный прибор, который умеет все: определяет фазу и ноль в сети переменного тока, плюс и минус при постоянном, прозванивает проводку, показывает какое напряжение в цепи, имеет звуковую и визуальную индикацию.

Не все подобные устройства умеют находить проводку сквозь стены, но остальных функций более чем достаточно для ежедневных работ, с которыми сталкивается электрик.

Границы измерений определены качеством изоляции и моделью прибора – 220-380 или указатели напряжения до 1000 в и выше.

Мультиметр – все и сразу

Электрический универсальный тестер, объединяющий в одном корпусе все основные приборы, которыми пользуются электрики и радиолюбители – вольтметр, амперметр и омметр. Кроме того устройство может проверять диоды и транзисторы, а также измерять емкость конденсаторов.

Указатель напряжения отличается высокой точностью измерений – в зависимости от выставленного режима, определяет силу тока, сопротивление проводников и прочие значения до сотых и тысячных долей единиц. Для вывода результатов измерений оснащен жидкокристаллическим индикатором.

Что лучше выбрать

Все устройства имеют свои плюсы и минусы, которые надо учитывать при их покупке. Кроме того, надо понимать, зачем оно будет нужно – к примеру, если контролька отлично себя зарекомендовала в трехфазных цепях, то делать ее для домашнего использования особого смысла нет.

Как ни странно, но если человек не разбирается в электрике, то ему лучше купить все таки полупрофессиональное устройство – хотя бы универсальный пробник на 220-380в. Кроме того, что это просто надежное и нужное устройство, если придется приглашать электрика или просить знакомых посмотреть проводку, то лучше если под рукой окажется хороший прибор.

Источник

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.

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.

-яркость В: B=I_o/S_o [кд/м 2 ], где S_o – единица поверхности светящегося тела.

-светоотдача: η=πBS/P_э [лм/Вт], где В – яркость свечения индикатора, S – излучающая поверхность, Р_э – затрачиваемая мощность

-эффективность индикатора, которая определяется как отношение излучаемой световой мощности к полным затратам мощности на формирование изображения: G=πBS/P_пол

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.

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.

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.

-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: К_к=В_max/B_min

Различают прямой и обратный контрасты. Темное изображение на белом фоне характеризуется коэффициентом прямого яркостного контраста: К_пр=(В_ф-В)/В_ф

Светлое изображение на темном фоне характеризуется коэффициентом обратного яркостного контраста: К_обр=(В-В_ф)/В

-отраженная от объекта часть светового потока характеризуется коэффициентом отражения: ρ_отр=Ф_отр/Ф_о.

Источник

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ИНДИКАТОРОВ

Все многообразие индикаторов можно разделить на две группы: активные и пассивные. В активных электрическая энергия преобразуется в световую (электролюминесценция, светоизлучающие процессы в п/п); в пассивных световой поток моделируется под действием электрического поля и тока (оптические эффекты в жидких кристаллах).

Индикаторы можно подразделить по принципу формирования изображения: знакомоделирующие (ЗМИ) и знакосинтезирующие (ЗСИ). Вариант ЗМИ – газоразрядный индикатор (цифры 0-9). Любое другое изображение получить невозможно. В ЗСИ изображение получается с помощью мозаики независимо управляемых элементов индикации, каждый из которых является преобразователем сигнал – свет.

Среди ЗСИ различают сигнальные индикаторы, объединенные в единый элемент – одноразрядный ЗСИ; многоразрядные ЗСИ – несколько знакомест; матричные ЗСИ; цифровые ЗСИ; буквенные ЗСИ; буквенно-цифровые ЗСИ; ЗСИ специальных знаков и т.д.

Яркость индикатора L_u – среднее по площади значение яркости всех элементов индикации;

— контрастность L_u/L_ф, где L_ф – яркость собственного фона индикатора (определяется светящейся поверхностью, окружающей включенный элемент);

— светоотдача – отношение светового потока ЗСИ к мощности, затрачиваемой на возбуждение излучения;

— амплитудная характеристика – ­­­ зависимость полезного выходного эффекта от воздействия на его вход;

— АЧХ – зависимость эффективности излучения от частоты входного сигнала; АЧХ характеризует инерционные свойства индикатора (время реакции и релаксации);

— цвет – характеризуется световой характеристикой;

— конструктивные особенности – число сегментов, знакомест и т.д.

16.1.2.СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИЕЙ

Существует два основных режима работы индикаторов – статическая и динамическая индикация. В режиме статической индикации всеми элементами отображения управляют одновременно и выключают их только при смене информации. При динамической индикации отдельные элементы отображения включаются поочередно в течение определенного времени, которое называют кадром. В этом случае скважность управляющих импульсов обратно пропорциональна числу элементов отображения. Использование динамической индикации позволяет значительно повысить эффективность индикаторов (упрощенные схемы управления и снижения потребляемой энергии).

Существует две системы соединения отдельных элементов отображения в индикаторе – однокоординатная система (или адресация) и матричная система. В первом случае каждый элемент отображения имеет два независимых входа. Независимость входов позволяет организовать статическую индикацию. С другой стороны при такой адресации число

Рис. 16.1 каналов управления равно числу элементов

отображения. На практике это приводит к тому, что у индикатора будут десятки выводов. Потому такая адресация использует для индикаторов от 1 до 4 разрядных.

Применение матричной адресации позволяет уменьшить число выводов индикатора n_выв. и следовательно каналов управления n_{выв.мат.} = 2 , где n_эо–число элементов отображения (результат округления до большего целого). В этом случае элементы отображения объединяют в строки и в столбцы. Элементы отображения включаются, когда сумма сигналов на его входах превысит заданный поро-

Рис. 16.2 говый уровень.

16.2. ВАКУУМНЫЕ ЛЮМИНИСЦЕНТНЫЕ ИНДИКАТОРЫ (ВЛИ)

16.2.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Вакуумные люминесцентные индикаторы относятся к активным индикаторам; обладают большой яркостью и долговечностью. Недостаток – необходим источник питания для накала индикатора.

Конструктивно ВЛИ представляет собой вакуумный триод, содержащий прямонакальный катод, сетку и несколько анодов, покрытых люминофором, расположенных в одной плоскости и заключенных в одном стеклянном баллоне. Катод – отрезок вольфрамовой проволоки, покрытый слоем оксида щелочноземельного металла.

При подаче напряжения накала катод испускает электроны, которые под действием полей сетки и анодов устремляется к анодам. Люминофор анодов начинает светиться. При анодном напряжении 20-30В цвет сине-зеленый. Аноды-сегменты выполнены либо в виде точек, либо в виде отрезков различной формы.

Количество, конфигурация и взаимное расположение сегментов образует структурный рисунок индикатора.

У многоразрядных индикаторов одноименные аноды соединяются внутри баллона параллельно, что позволяет резко сократить число выводов.

Пример: ИВ-27 – 14 разрядный индикатор (14 семисегментных цифр) имеет 24 вывода, – 2 вывода накал, 14 – сеток и 8 – анодов.

При раздельном выводе всех анодов получится 128 выходов.

– одноразрядные буквенно-цифровые: ИВ-1,ИВ-3,ИВ-6,ИВ-8 и т.д. (отличаются размерами и формой анодов);

– многоразрядные или дисплейные индикаторы (6.9,12,14,17 разрядные) в цилиндрических и плоских баллонах (ИВ-21,ИВ-27)(ИВ-28,ИВЛ1-7,5);

– шкальные индикаторы: ИВЛШ1-8/13;

– матричные дисплейные индикаторы (одно, двух и трех цветные): ИВЛМ3-5/7.

16.2.2. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЛИ

Статическая схема управления

161ПР2 – преобразователь двоичного кода в семисигментный.

Для многоразрядного режима дополнительно используется вход С преобразователя для переключения отдельных индикаторов, и дополнительно, на каждый индикатор требуется свой преобразователь.

Если же преобразователь не имеет дополнительного входа синхронизации, то необходимы еще и счетчики на каждый разряд.

Из схемы следует, что динамическая индикация значительно снижает аппаратные затраты. Основные параметры ВЛИ:

– скважность – частота смены информации.

16.3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЗСИ

Полупроводниковые ЗСИ – это активные индикаторы. Полупроводниковые ЗСИ – низковольтные приборы удобно совмещаемые с уровнями напряжений и токов различных типов ИМС. Они миниатюрны и позволяют создавать устройства отображения информации от светящейся точки до текстов и графиков. Различают единичные полупроводниковые ЗСИ и многоэлементные. Единичные – это простой световой диод (АЛ102, АЛ307 и т.д.). Многоэлементные полупроводниковые ЗСИ выпускаются в виде знаковых, шкальных, экранных (матричных) и т.д.

Знаковые конструкции бывают 4 типов:

I – семисегментный АЛ305,

II – девятисегментный АЛС323А,

III – 35-сегментный АЛ306 матричный,

IV – пятисегментный АЛ317А.

Существуют различные конструктивные варианты. Один из них – гибридный индикатор, где несколько одноразрядных объединены в один корпус с параллельным объединением одноименных символов (для реализации динамической индикации).

16.3.1. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЗСИ

Схемы подключения единичных светодиодов к логическим элементам:

Схема включения семисегментного полупроводниковые ЗСИ (разновидности с общим анодом или общим катодом).

При подключении к КМДП ИМС, можно убрать транзисторы, т.к. МДП транзистор с индуцированным каналом выполняют роль токовых ключей.

Обе схемы в режиме статической индикации.

Для динамической индикации используются аналоговые ВЛИ схемы.

Основные параметры полупроводниковые ЗСИ: конфигурация, яркость, постоянное U_пр, прямой максимальный ток, U_{обр.доп}.

16.3.2. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ (ЖКИ)

ЖКИ являются пассивными индикаторами, преобразующими падающий на них свет. Их достоинства:

– низкая потребляемая мощность,

– низкие рабочие напряжения (1,5-5В),

– хорошая совместимость с КМОП ИМС,

– удобное конструктивное исполнение,

– плоский экран (толщина до 0,6мм),

– долговечность 10-12 лет непрерывной работы.

– ограниченный угол обзора,

– необходимость внешнего освещения.

Жидкие кристаллы (ЖК) имеют и другое название – анизотропные жидкости, электрические и оптические свойства, которых зависят от направления их наблюдения. Плотность ЖК близка к плотности воды. ЖК – диамагнитный материал, относятся к диэлектрикам. Теплопроводность ЖК в направлении вдоль молекул отличается от теплопроводности в поперечном направлении.

Вследствие анизотропии электрических и оптических свойств в ЖК наблюдаются электрооптические эффекты:

– динамическое рассеяние (ДР) – (при движении вещества),

– твист-эффект (поворот молекул в электрическом поле),

Конструктивно ЖКИ имеет вид:

1 – стеклянные пластины,

2 – склеивающее соединение,

3 – передний прозрачный электрод,

4 – задний электрод, прозрачный для работы на просвет; зеркальный, отражающий при работе на отражении,

Передние электроды – прозрачные токопроводящие пленки.

Конфигурация электродов определяется либо формой исходных стеклянных пластин, либо технологией металлизации. Электроды плоские.

В ЖКИ на ДР при приложении электрического поля молекулы переориентируются, наблюдается сильное оптическое рассеяние. Материал прозрачный в отсутствие поля становится непрозрачным. В ЖКИ на ТЭ вводятся поляризаторы, которые управляют ориентацией молекул. В отсутствие электрического поля свет проходит через индикатор. При наличии электрического поля ориентация молекул изменяется, плоскость поляризации света, проходящего через индикатор, не вращается и свет не проходит через индикатор, а отражается (на сером фоне – темные знаки).

В ЖКИ на ТЭ, работающих на просвет, поляризаторы устанавливают так, чтобы их плоскости поляризации были параллельны друг другу. Индикатор не пропускает свет в отсутствие электрического поля.

В ЖК на эффекте «гость-хозяин» слой ЖК «хозяина» взаимодействует с молекулами «гостя». При отсутствии электрического поля ЖК «хозяина» за счет поглощения света приобретает окрас «гостя». Под действием электрического поля он обесцвечивается.

ЖКИ, предназначенные для работы в условиях низкой освещенности работают с подсветкой.

16.3.3. УПРАВЛЕНИЕ ЖКИ

Существует несколько способов управления панелями ЖКИ. Предпочтительным является возбуждение ЖКИ переменным током, что значительно повышает долговечность. В этом случае на электроды передней и задней пластин подаются импульсы прямоугольной формы одинаковой полярности, но сдвинутые по фазе на 180 градусов.

Для ЖКИ характерна заметная инерционность при возбуждении и снятии возбуждения. Элемент включается с запаздыванием на 10-20мсек (время реакции), а время релаксации на порядок больше.

Для уменьшения времени релаксации после возбуждения на элемент подают переменный сигнал частотой 10-40 кГц, что уменьшает время релаксации до 5-10 мсек.

Существует два способа управления ЖКИ: частотный и фазовый.

Схема частотного метода управления (схема управления одним элементом).

В фазовом методе вместо F индекс воздушной и F индекс гашенной подаются сигналы одной частоты, но сдвинутые на 180 градусов. Однако в этом случае не удается снизить время релаксации.

– упр. напряжения от 1,5В – 20В;

– ток индикатора от 1,5 – 100 мкА;

– частота управления напряжением.

Обозначение.

17. Сигналы и помехи

17.1. Модели сигналов

Переменные ток и напряжение называются электрическими колебаниями и описываются функцией времени S(t). Колебание, отображающее передаваемое сообщение или информацию о состоянии исследуемого объекта, называется сигналом. Колебание, мешающее принять сигнал или измерить состояние объекта, называется помехой.

С помощью преобразователей, установленных на источнике сообщения, получается первичный сигнал. В некоторых случаях такой сигнал непосредственно передается по линии связи. Так обстоит дело в городских телефонных системах. Для передачи на большие расстояния первичный сигнал с помощью модуляторов преобразуется в высокочастотный радиосигнал.

Если функция S(t), описывающая сигнал, может принимать только дискретные значения S_n (например, 1 и 0), то сигнал называют дискретным по состояниям, например сигналы систем передачи данных. Если функция S(t) может принимать любые значения, то сигнал называют непрерывным по состояниям или аналоговым, например сигналы систем передачи речевой информации.

В некоторых случаях сигнал задается не на всей оси времени, а только в определенные моменты t_n. Такие сигналы называют дискретными во времени в отличие от непрерывных во времени. Сигналы, дискретные во времени и по состояниям, называют цифровыми.

Электрические колебания могут быть случайные и детерминированные. Случайным или нерегулярным называют колебание, функция времени S(t) которого неизвестна и непредсказуема. Случайные колебания анализируются вероятностными методами. Детерминированным или регулярным называют колебание, функция S(t) известна. Будущие знания детерминированного колебания могут быть предсказаны.

Так как все значения детерминированного колебания заранее известны, то такое колебание для наблюдателя не несет информации. Следовательно, сигналы – это случайные колебания. Помехи также случайные колебания, так как мешающее действие известного колебания легко устранить.

Детерминированные электрические колебания применяются как переносчики энергии в устройствах питания, как управляющие сигналы в различных устройствах управления и преобразователях спектра, как испытательные сигналы в устройствах выделения информации. В последнем случае на вход исследуемого объекта подается детерминированное колебание, а изменение параметров колебания, прошедшего через объект, дает информацию о его состоянии. Это используется при разработке методов анализа радиотехнических цепей и устройств. Поэтому сначала изучают именно детерминированные колебания.

Детерминированные колебания делятся на периодические и непериодические. Периодическим считается такое колебание, которое повторяется через одинаковые промежутки времени: s(t)=s(t+T). Здесь T – период колебания. Простейшими периодическими колебаниями являются гармонические.

Все колебания конечной длительности, в частности импульсные, а также некоторые, имеющие неограниченную длительность, относятся к числу непериодических.

17.1.1. Гармонические колебания и их представление

Электрическое колебание, которое описывается гармоническими (косинусоидальной и синусоидальной) функциями времени, называются гармоническим. Такое колебание (рис. 17.1) можно записать, используя, например, функцию косинуса.

. (1)

Здесь А_m – амплитуда; — фаза, которую в момент времени (t=0) называют начальной: .

Рис. 17.1 Рис. 17.2

Продолжительность периода колебания Т выражают в секундах. Число периодов за секунду называют частотой колебания f=1/T и выражают в герцах. Величину называют угловой частотой и выражают в радианах в секунду.

Гармонические колебания в радиоэлектронике занимает исключительное место благодаря:

— простоте технической реализации генераторов,

— минимальной полосе частот, занимаемой гармоническим колебанием (когда частота f строго постоянна, полоса частот бесконечно мала),

— неизменности формы гармонических колебаний при прохождении через линейную цепь с постоянными параметрами (меняются только амплитуда и начальная фаза).

Из выражения (1) видно, что гармоническое колебание полностью характеризуется двумя величинами: амплитудой А_m и фазой q. Как известно, аналогичными величинами определяется положение вектора на плоскости. Используя эту аналогию, гармоническое колебание можно условно изображать вектором на плоскости. Так как фаза q в течение времени меняется, то вектор, изображающий колебания, вращается с постоянной угловой скоростью w. При анализе электрической цепи, находящейся под воздействием источников гармонических ЭДС с одинаковыми частотами токи и напряжения в цепи, удобнее изображать неподвижными векторами. При этом длина вектора принимается равной амплитуде колебания, а угол поворота – начальной фазе (рис. 17.2).

Наряду с векторным представлением гармонические колебания можно представить комплексными числами.

Источник