Індикаторні прилади Індикаторні прилади призначені для візуального відображення інформації. За способом світловидатності всі індикатори діляться на дві групи: пасивні і активні. Інформації, що по вигляду відображається, індикатори діляться на одиничних (крапка, кома, круг і ін.); цифрові для відображення цифр; буквено-цифрові; шкальні; мнемонічні, графічні. Залежно від значень живлячої напруги розрізняють низьковольтні (U<5В) средневольтные (U<30В) і високовольтні (U>70В) індикатори. Пасивні індикатори характеризуються відсутністю власного випромінювання. Принцип їх роботи заснований на віддзеркаленні або заломленні зовнішнього світлового потоку. До пасивних індикаторів відносяться електромагнітні індикатори і рідкокристалічні індикатори. Принцип роботи електромагнітних індикаторів заснований на віддзеркаленні зовнішнього розсіяного освітлення, падаючого на інформаційне табло. Основним елементом такого індикатора є рухомий элемент- шторка на одну сторону якої нанесено светоотражающее покриття, а на другую- світлопоглинальне. При зміні вектора магнітного поля шторка повертається на 180° звертаючись до зовнішнього освітлення цій або іншою стороною. Сукупність елементів утворює відповідний символ. Такі індикаторні табло широко використовуються на залізничних вокзалах і в аеропортах. Гідністю електромагнітних індикаторів є простота і мала споживана потужність. Принцип роботи рідкокристалічних індикаторів (ЖКИ) заснований на властивості деяких речовин змінювати свої оптичні показники (віддзеркалення заломлення і ін.) під впливом зовнішнього електричного поля. Унаслідок модуляції падаючого світла змінюється колір ділянки, до якої прикладено електричне поле, і на поверхні речовини з'являється малюнок потрібної конфігурації. Як речовини, що мають подібні властивості, використовують рідкі кристали. За способом використання зовнішнього освітлення ЖКИ підрозділяються на індикатори, що працюють на просвіт і на віддзеркалення. ЖКИ складається з двох паралельно розташованих скляних пластин, на внутрішніх сторонах яких нанесені плівкові електроди (рис.1). Міжелектродний простір заповнений рідкокристалічною речовиною.
Мал.1. Конструкції ЖКИ, що працюють на просвіт (А) і на віддзеркалення (Б). 1,3- скляні пластини, 2-клейове з'єднання, 4- передній прозорий електрод, 5- рідкокристалічна речовина, 6- задній прозорий електрод, 7- задній електрод, що відображає. Один з електродів виконується у вигляді малюнка знаку, що відображається, а другий є загальним. У ЖКИ, що працює на просвіт, обидва електроди прозорі, а у ЖКИ, що працює на віддзеркалення, внутрішній загальний електрод має дзеркальну поверхню. При подачі напруги на загальний електрод і вибрані прозорі сегментні електроди під відповідним сегментом з'являється смуга, колір якої різко відрізняється від навколишнього фону. В даний час промисловістю випускаються однорозрядні і багаторозрядні індикатори, а також шкальні індикатори і інформаційні табло. ЖКИ харчуються змінною напругою величиною (3ч24)В. Основними перевагами ЖКИ є сверхмалое споживання енергії, хороша яскравість і контрастність зображення при сильному зовнішньому освітленні, простота конструкції і висока довговічність. До недоліків відносяться малий інтервал робочих температур і велика інерційність. Активні індикатори характеризуються власним електромагнітним випромінюванням. До них відносяться електронно-променеві трубки, накальные індикатори, вакуумні люмінесцентні індикатори, газорозрядні індикатори, світлодіодні індикатори і ін. У накальных індикаторах як випромінюючий елемент використовується вольфрамова нитка, нагріта до температури ~2500єC, поміщена в скляну колбу з вакуумом. Використовуються точкові і цифрові індикатори. Точкові індикатори можуть використовуватися для побудови інформаційних табло. Принцип роботи вакуумних люмінесцентних індикаторів (ВЛІ) заснований на здатності деяких речовин-люмінофорів перетворювати
Мал.2. ВЛІ ВЕРБ-4. кінетичну енергію електронів в світлову. Яскравість свічення залежить від щільності електронного потоку і швидкості електронів. ВЛІ є тріодом з анодом, що управляє сіткою і катодом, виконаним у вигляді нитки напруження. При нагріванні катода з нього вилітають електрони які під впливом електричного поля набувають швидкість і потрапляють на анод, який починає світитися. Форма анода відповідає елементу, що відображається. Індикатори підрозділяються на символьні, цифрові і буквено-цифрові; однорозрядні і багаторозрядні шкальні, матричні і мозаїчні. Однорозрядні цифрові індикатори мають катод в виді нитки напруження, сітку, що управляє, і сім анодів. Колір перетини індикаторів залежить від хімічного складу люмінофора і може бути червоним, жовтим, зеленим, синім і так далі Напруга живлення 25В. Гідністю ВЛІ є висока яскравість і велика довговічність. Принцип роботи газорозрядних індикаторів заснований на випромінюванні газового розряду при проходженні електричного струму в замкнутому об'ємі. У всіх газорозрядних індикаторах використовується режим тліючого розряду з холодним катодом при напрузі (60ч200)В. Яскравість і колір свічення індикатора залежать від газу-наповнювача. Газорозрядні індикатори можна підрозділити на чотири групи: неонові лампочки, газорозрядні кольорові сигнальні індикатори, знакові газорозрядні індикатори і газорозрядні індикаторні панелі. Неонова лампа містить два електроди: анод і катод, виконані у вигляді дисків або циліндрів, поміщені в герметичну скляну судину заповнений газом неоном. При збільшенні напруги на аноді до величини, рівною Uзажиг виникає тліючий розряд в газі, і поверхня катода починає світитися. Для нормальної роботи індикатори повинні включатися в ланцюг послідовно з баластним резистором. Неонові лампочки використовуються для індикації наявність високої напруги, наприклад "Мережа вкл." Газорозрядні кольорові сигнальні індикатори є скляну колбу, на внутрішню поверхню якої наноситься шар люмінофора. Колба наповнена інертним газом і містить два електроди: анод і катод. При подачі напруги на анод виникає тліючий розряд і ультрафіолетове випромінювання, під впливом якого люмінофор світиться. Колір свічення залежить від газу і люмінофора. Наприклад, індикатор ТЛГ-1-2 - тліючий люмінофор, блакитний, струм 1 мА. Знакові газорозрядні індикатори призначені для відображення символів або цифр. Вони є скляною колбою, усередині якою розташовані напівпрозорий анод і десять катодів, виготовлених 44 m13измолибденовой дроту у вигляді цифр. При подачі напруги між анодом иодним з катодів виникає тліючий розряд, що охоплює всю поверхностьданного катода, в результаті відображається відповідна цифра. Газорозрядні індикатори відрізняються хорошою яскравістю і контрастністю, але вимагають високої напруги живлення. Маркіровка.
Мал.3. Конструкція неонової лампи ТН-30(а) і її вольт-амперна характеристика(б). При збільшенні напруги на аноді до величини, рівною Uзажиг виникає тліючий розряд в газі, і поверхня катода починає світитися. Для нормальної роботи індикатори повинні включатися в ланцюг послідовно з баластним резистором. Неонові лампочки використовуються для індикації наявність високої напруги, наприклад "Мережа вкл." Газорозрядні кольорові сигнальні індикатори є скляну колбу, на внутрішню поверхню якої наноситься шар люмінофора. Колба наповнена інертним газом і містить два електроди: анод і катод. При подачі напруги на анод виникає тліючий розряд і ультрафіолетове випромінювання, під впливом якого люмінофор світиться. Колір свічення залежить від газу і люмінофора. Наприклад, індикатор ТЛГ-1-2 - тліючий люмінофор, блакитний, струм 1 мА. Знакові газорозрядні індикатори призначені для відображення символів або цифр. Вони є скляною колбою, усередині якою розташовані напівпрозорий анод і десять катодів, виготовлених з молібденового дроту у вигляді цифр. При подачі напруги між анодом і одним з катодів виникає тліючий розряд, що охоплює всю поверхню даного катода, в результаті відображається відповідна цифра. Газорозрядні індикатори відрізняються хорошою яскравістю і контрастністю, але вимагають високої напруги живлення. Маркіровка знакових індикаторів включає дві букви ІН і цифру, що означає номер модифікації. Наприклад, ІН-8, Ін12, Ін18 і так далі Напівпровідникові світлодіодні індикатори виконуються на основі светоизлучающих діодів. Розрізняють точкові, цифрові, буквено-цифрові шкальні, мозаїчні і інші светоизлучающие індикатори. Використовуючи різний матеріал, можна отримати індикатори з різним кольором свічення. Для візуального збільшення розмірів індикаторів використовуються фокусуючі і збільшувальні лінзи. У мікрокалькуляторах широко використовуються багаторозрядні світлодіодні індикатори на 4ч16 розрядів. Робоча напруга світлодіода лежить в межах (1,2ч2,5) В, а струм від 3 до 20 мА. Для управління роботою індикаторів розроблені спеціальні мікросхеми. Звичайно це перетворювачі коди з формувачами вихідних сигналів. Для управління ВЛІ використовуються мікросхеми серії К161 і мікросхеми з серії К176. Для цифрових газорозрядних індикаторів застосовується мікросхема К155ід1. Існують два принципи управління роботою індикаторів: статичний і динамічний. У першому випадку кожен індикатор управляється своєю схемою. У другому випадку кожна цифра підключається по черзі з частотою більше 30 Гц. При цьому із-за інерційності ока зображення виглядає нерухомо. При динамічному управлінні і великій кількості розрядів значно зменшується кількість виводів з індикаторного табло. Зазвичай
Мал.4. Управління індикаторами статичне (а) і динамічне (б). при кількості розрядів, менше 4 використовується статичний принцип управління, а якщо більше 4 – динамічний
Мал.5. Умовне позначення світлодіодних елементів індикації: 7-сегментний з загальним катодом (а), для індикації дев'яти цифр з роздільними катодами (б) для індикації цифри із загальним анодним виходом(в).
