Квантовая и оптическая электроника. Лекция N13

Активные индикаторы

Индикаторомназывают электронный прибор, предназначенный для преобразования электрических сигналов в световые с пространственным распределением яркости или контраста.

В пассивных индикаторахпод воздействием электрических сигналов изменяются локальные оптические характеристики среды, что позволяет изменять в пространстве и времени амплитуду, фазу, длину световой волны, плоскость поляризации и направление распространения волн.

Все типы индикаторов могут быть разбиты на две группы: активныеипассивные. Вактивных индикаторахпроисходит преобразование электрической энергии в световую в результате использования следующих физических явлений: свечения накаленных тел в вакууме, низковольтной катодолюминесценции (возбуждение твердого тела потоком быстрых частиц), свечения газового разряда, электролюминесценции. На основе этих явлений разработаны следующие типы активных индикаторов:электронно-лучевые, вакуумные накаливаемые, вакуумные люминесцентные, газоразрядные, полупроводниковые.

Различные типы индикаторов могут быть разбиты на следующие группы: знакомодулирующие, в которых сечение светового или электронного пучка повторяет форму знака;знакогенерирующие, в которых знаки синтезируются по принципу фигур Лиссажу;знакосинтезирующие, в которых изображение формируется с помощью мозаики независимо управляемых элементов-преобразователей сигнал-код. По характеру отображений информации индикаторы всех типов делятся наединичные (точечные),школьные,циф­ровыеибуквенно-цифровые(одно- и многоразрядные),матричныеимнемонические(мнемосхемой называют условное изображение объектов, их состояния, процессов, явлений).

Индикаторы тлеющего разряда

Индикаторы тлеющего разряда потребляют малые мощности, имеют малую инерционность, просты по конструкции.

Простейший индикатор - неоновая лампа. Она состоит из баллона, наполненного неоном, с двумя впаянными в него электродами. Свечение прибора оранжево-красное. Если между электродами лампы приложено напряжение, равное напряжению возникновения разрядаUв.разр, то происходит разряд и в цепи скачком возникает ток.

Работу неоновой лампы определяют параметры: Uв.разр– напряжение возникновения разряда (не более 200В);Iраб– рабочий ток (не более 1мА).

Выпускаются индикаторные приборы, в которых представление светового сигнала осуществляется в знаковой форме в виде цифровых, буквенных или каких-либо других символов.

Газоразрядные (плазменные) панели(ГРП). Это многоэлектродные приборы, использующие оптическое излу­чение тлеющего разряда.

Общим конструктивным признаком для большинства ГРП является наличие двух ортогональных систем электродов (катодных и анодных), нанесенных или уложенных на стеклянных плоских или гофрированных пластинах, разделенных друг от друга диэлектрической пластиной с матричной системой отверстий, оси которых проходят через точку пересечения осей электродов (Рис.1). Полосковые электроды, как правило, прозрачны, чтобы не преп

Рис.1

ятствовать выходу ви­димого излучения разряда. Пространство между электро­дами заполняется либо чистыми инертными газами, либо смесью газов при давлении несколько сотен паскалей. Свечение отдельных частей тлеющего разряда, в основном обусловлено переходами возбуж­денных атомов в нижние энергетические состояния. Состав смеси газов подбирается таким образом, чтобы увеличить интенсивность процессов ионизации, возбуждения и реком­бинации. Спектр излучения тлеющего разряда в инертных газах лежит в инфракрасной, красной и ультрафиолетовой областях. Невидимое излучение используется для возбуждения люминофора. В настоящее время наилучшими характеристиками обладают следующие матричные газоразрядные индикатор­ные панели: постоянного тока, постоянного тока с самосканированием, переменного тока (высокочастотные).

Принцип работы ГРП заключается в следующем. При подаче достаточного для зажигания разряда напряжения между каким-либо катодом и анодом (100-200 В) в ячейке, т.е. в месте, где эти электроды “пересекаются”, возни­кает тлеющий разряд. При подаче по определенному зако­ну напряжения на несколько катодов и анодов можно с помощью точечного растра воспроизвести любую фигуру. Надежное и безошибочное включение многочисленных разрядных ячеек в соответствии с входными сигналами ин­дикации является сложной задачей в ГРП матричного типа. Для увеличения быстродействия и стабильности ис­пользуют вспомогательный разряд в каждой ячейке ГРП. Газоразрядные панели постоянного тока могут давать и многоцветное изображение. В этом случае на боковые или торцевые стенки ячеек наносят покрытия из люмино­форов, дающие свечение определенного цвета. Располагая рядом ячейки с покрытиями из люминофоров, дающих ос­новные цвета (синий, зеленый, красный), можно получать цветные изображения. Зажигание разряда в ячейках ГРП осуществляется по принципу развертки. В ГРП переменного тока для замены части изображения вводятся дополни­тельные электроды. В наиболее совершенных ГРП пере­менного и постоянного тока с автоматическим сдвигом благодаря возможности многострочной индикации можно резко сократить число элементов схемы управления.

Основные тенденции в развитии ГРП связаны с умень­шением числа схем возбуждения, возможностью интегрального исполнения части логики и изготовления высо­ковольтного блока возбуждения в одном керамическом корпусе с индикатором. Разрешающая способность ГРП переменного тока составляет 25-30 элементов/см и соот­ветствует расстоянию между точками 0,4-0,3 мм, а ГРП постоянного тока около 12 элементов/см.