МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматики и управления в технических системах»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«Информационные сети и телекоммуникации»

Исследование устройств отображения цифровой информации

Часть 1: «Исследование устройства отображения цифровой информации с использованием проекционного цифрового индикатора»

Часть 2: «Исследование устройства отображения цифровой информации с использованием семисегментного цифрового индикатора»

Продолжительность работы – 4 ч.

Подготовил: доц. Грошев В.А.

Москва 2011 г.

1. Цель работы

В процессе выполнения лабораторной работы изучается принцип действия устройства отображения цифровой информации с использованием проекционного и семисегментного цифрового индикатора.

2. Описание работы

На лабораторном стенде смонтирована аппаратура для проведения практических исследований, мнемосхема контрольных точек устройства, источник питания от сети и переменного тока для исследуемого устройства с напряжением ± 15.6 В и ± 5 В. Ключи управления устройством установлены на внешней панели блока индикации.

Мнемосхема контрольных точек электрически связана с соответствующими точками принципиальной схемы аппаратуры. Измерительная аппаратура включается в сеть переменного тока напряжением ~ 220 В, частота сети 50 Гц.

3. Контрольно-измерительная аппаратура

1. Электронный вольтметр;

2. Электронный осциллограф С1-18 или С1-55;

3. Частотомер электронносчетный 43-35.

4. Введение

Эффективное и надежное использование многих систем промышленной электроники невозможно без участия человека-оператора в управлении, который должен получать необходимые сведения о работе системы и контролируемых параметрах. Для этой цели служат устройства, предназначенные для преобразования различных данных в видимое изображение и называемые устройствами визуального отображения информации.

Устройства отображения информации могут решать простейшие, но весьма важные задачи контроля состояния системы: «Включено», «Выключено», «Стоп», «Работает», «Не работает» и т.д. В более сложных случаях на них возлагается функция отображения цифровой, текстовой, формульной, графической и условно-знаковой информации, характеризующей технологический процесс, работу производственного объекта, группы объектов и целой системы.

Техническими средствами отображения информации оснащаются контрольно-измерительная и счетно-решающая аппаратура. Ими оборудуются пульты управления индивидуального, группового и коллективного пользования. Важную роль играют устройства отображения для вывода информации от цифровых вычислительных и управляющих машин.

Устройства отображения информации выполняют на основе элементов индикации, преобразующих электрические сигналы в визуальную информацию.

Элементы индикации различают по физическим явлениям, используемым для получения изображения. В элементах индикации применяются следующие физические явления:

1) свечение нити накала при протекании тока (накальные индикаторы);

2) свечение некоторых кристаллических веществ под воздействием электрического поля (электролюминесцентные индикаторы);

3) свечение люминофорного покрытия при бомбардировке электронами (вакуумно-люминесцентные индикаторы и электронно-лучевые приборы);

4) свечение газа при электрическом разряде (газоразрядные элементы индикации);

5) излучение квантов света при рекомбинации носителей заряда в кристаллических веществах (полупроводниковые светодиодные элементы индикации);

6) изменение оптических свойств вещества под воздействием электрического поля (жидкокристаллические индикаторы).

Электронно-лучевые приборы, известные под названием электронно-лучевых трубок с электростатическим или электромагнитным отклонением, обладают широкими возможностями отображения самой различной информации. Ввиду высокой стоимости и больших габаритов электронно-лучевые трубки находят преимущественное применение в сложных системах для отображения большого объема информации, включающей сотни и тысячи отображаемых символов.

Остальные из указанных элементов индикации используют главным образом для отображения буквенно-цифровой информации ограниченного объема.

Элементы индикации на лампах накаливания отличаются наибольшей потребляемой мощностью и применяются только при необходимой максимальной яркости. Недостатком электролюминесцентных индикаторов является малый срок службы (снижение яркости в два раза за несколько сотен часов).

При отображении буквенно-цифровой информации наибольшее распространение получили вакуумно-люминесцентные, газоразрядные, полупроводниковые и жидкокристаллические индикаторы.

Для потребителей техники большой интерес представляют устройства отображения информации, построенные с применением статической и динамической индикации.

Суть статической индикации заключается в постоянном подсвечивании индикатора от одного источника.

Сущность динамической индикации заключается в поочередном включении индикаторов через общую цепь преобразования кода. Подключение индикаторов необходимо производить с частотой f = 120...140 Гц, такой частоты достаточно, чтобы не замечать мерцания индикаторов. Достоинством динамической индикации является экономия преобразователей кода и соединительных проводов, что весьма существенно, если схема динамической цифровой индикации удалена от источника информации.

Преимущество данного способа ощутимо при числе разрядов больше 4...6. Схема с динамической индикацией потребляет меньший ток, имеет меньшие габариты и меньшую стоимость.

Из цифровых индикаторов более широкое распространение получили семисегментные индикаторы, у которых изображение состоит из семи сегментных светодиодов.

На основе светодиодов выполняют полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы. Число используемых светодиодов равно количеству сегментов знакосинтезирующего символа. С целью преобразования свечения точечного источника, каким является светодиод, в свечении сегмента сверху каждого светодиода наносят полоску из светодиодных панелей плоской конструкции, с большим числом располагаемых в ряд или в несколько рядов знакомест. Светодиодные панели предназначены для отображения текстовой или цифровой информации. В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5-10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.