Знакосинтезирующие индикаторы

Скачать DjVu (6,03 МБ)

Описание

Приведены подробные справочные данные о серийно выпускаемых типах индикаторов: электролюминесцснтных, вакуумных люминесцентных, вакуумных накаливаемых, полупроводниковых, газоразрядных, жидкокристаллических. Кратко описаны физические процессы, принципы конструирования, параметры и характеристики, области применения. Рассмотрены схемы управления.

Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, разработкой и эксплуатацией средств отображения информации.

Предисловие редактора

Рост сложности и масштабности задач по повышению благосостояния трудящихся, созданию материально-технической базы коммунизма и укреплению обороноспособности нашего государства, решаемых нашим обществом, вызвал бурное развитие науки н техники, широкое внедрение практически во все сферы человеческой деятельности автоматизированных систем управления (АСУ). Планирование и управление, производство и обучение, наш быт сегодня немыслим без радиоэлектронной н вычислительной аппаратуры.

Важной составной частью АСУ, обеспечивающей взаимосвязь человека с АСУ, являются средства отображения информации (СО). Разнообразие задач, решаемых АСУ, приводит к необходимости создания СО самого различного назначения: от циферблата наручных часов, атсчетного устройства калькулятора н измерительных приборов до крупногабаритного настенного экрана н табло стадионов.

Создание СО только на традиционных индикаторных элементах, таких как электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), лампы накаливания, стрелочные электромеханические приборы н другие, не может обеспечить выполнения всех поставленных задач. В последние годы стали широко распространяться индикаторные приборы нового поколения — знакосинтезирующие индикаторы (ЗСИ), основанные на различных физических принципах действия. Особенностью ЗСИ является наличие одного или нескольких дискретных элементов отображения информации, расположенных в одной плоскости и имеющих отдельные цепн управления.

Знакосинтезирующие индикаторы обладают следующими достоинствами: высокие светотехнические и эргономические параметры, в том числе и многоцветность; наличие «жесткого» адреса элементов, что позволяет эффективно использовать ЗСИ совместно с ЭВМ; малое энергопотребление; совместимость с микросхемами управления; возможность создания на основе ЗСИ средств отображения информации как с малыми размерами информационного поля, так н с практически неограниченно большими; возможность создания плоской конструкции; высокая механическая прочность и др.

К сожалению, все достоинства ЗСИ не могут быть реализованы в индикаторе одного типа. Каждый конкретный тип имеет свои достоинства и недостатки, определяющие области эффективного применения индикаторов. В настоящее время применяются различные виды ЗСИ: вакуумные люминесцентные (ВЛИ), вакуумные накаливаемые (ВНИ), газоразрядные (ГРИ), жидкокристаллические (ЖКИ), полупроводниковые (ППИ), электролюмннесцентные (ЭЛИ). По виду информации, для отображения которой они предназначены, указанные виды ЗСИ разделяются на следующие группы: единичные (световые точки нлн световые поля); цифровые (цифры и математические знаки); буквенно-цифровые (буквы русского, латинского и греческого алфавитов, цифры, математические знаки, символы и другие специальные знаки);

шкальные (оцифрованные или неоцифрованные шкалы); мнемонические (мнемосхемы или части мнемосхем); графические (буквы, цифры, математические знаки, символы, специальные знаки, графики и другая сложная информация вплоть до телевизионной). Каждая группа содержит совокупность конкретных типов ЗСИ.

Такое обилие и разнообразие индикаторов, а также интегральных схем управления ими делает актуальной задачу по выпуску справочной литературы, чтобы облегчить разработчику аппаратуры выбор ЗСИ для конкретного применения. Отдельные справочные данные по ЗСИ приводятся в различных периодических изданиях, что затрудняет их использование широким кругом специалистов и радиолюбителей. Выпуском в 1980 г. справочника В. С. Згурского и Б. Л. Лнсицина «Элементы индикации» (издательство «Энергия») и в 1983 г. брошюры Б И. Горфннкеля и др. «Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы» (издательство «Радио и связь») не была полностью решена задача, так как в справочнике приводятся данные об индикаторных приборах выпуска начала 70-х годов, а в брошюре — отдельные данные только по вакуумным люминесцентным индикаторам. Поэтому издание справочника по различным видам и типам ЗСИ и схемам управления нми является весьма актуальным.

Авторами весьма удачно выбрана структура построения справочника. Часть I посвящена описанию физических принципов работы различных видов ЗСИ, их конструктивных особенностей, функциональных задач и областей применения, указаны основные достоинства и недостатки индикаторов, принципы управления, основные параметры, особенности их измерения, и перспективы развития ЗСИ. Приведена также классификация ЗСИ и действующая система условных обозначений, сведения об особенностях применения ЗСИ в аппаратуре (монтаж в составе СО, выбор электрического режима, оптимальное сочетание яркости и углов обзора индикатора с внешней освещенностью и расстояниями наблюдения).

Часть II содержит сведения о назначении, светотехнических, эргономических и электрических параметрах конкретных типов ЗСИ. В ней приводятся рисунки общего вида индикаторов и схемы соединения электродов с выводами, условия и рекомендации по эксплуатации, типовые зависимости. Во введении к части II дано краткое описание ее структуры. Для удобства специалистов и широкого круга радиолюбителей сведения об индикаторах помещены в разделах, имеющих название группы ЗСИ по виду отображаемой информации и расположенных в порядке его усложнения: единичные; цифровые одноразрядные; цифровые многоразрядные; буквенно-цифровые одноразрядные; буквенно-цифровые многоразрядные; шкальные; мнемонические; графические с числом элементов 5х7<я<100х 100; графические с числом элементов я^ЮОхЮО; схемы управления ЗСИ. Внутри групп сведения об индикаторах приводятся с учетом их физического принципа действия отдельно для каждого вида ЗСИ, что несомненно облегчает поиск н выбор индикатора для конкретного применения.

Справочник может быть полезен весьма широкому кругу лиц, разрабатывающих и эксплуатирующих средства отображения информации самого разнообразного назначения, от миниатюрных устройств визуального контроля до сложных и крупногабаритных экранов и табло, конструируемых на основе ЗСИ, студентам технических вузов, изучающим курс по приборам и средствам отображения информации, а также широкому кругу радиолюбителей.

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР В. П. Балашов

Введение

В настоящее время в СО различного назначения широко применяются индикаторные приборы нового поколения — знакосинтезирующие индикаторы.

Первое сообщение о разработке индикаторного прибора нового типа — плоского электролюминесцентного источника света появилось в середине 50-х годов. Создание нового источника света открыло возможность практического использования явления предпробойной электролюминесценции кристаллофосфоров в электрическом поле. Вслед за источником света стали появляться цифровые, буквенно-цифровые, шкальные и мнемонические электролюминесцентные ЗСИ. Казалось, давняя мечта о плоском безвакуумном телевизионном экране вот-вот осуществится Разработчики СО проявили живой интерес к различным типам нового вида индикатора. К началу 60-х годов началось серийное производство электролюминесцентных индикаторов (ЭЛИ) и широкое внедрение их в технику. Стал растн объем публикаций, появились оптимистические прогнозы, что новый вид индикаторов через 5—10 лет вытеснит все остальные виды индикаторных приборов Но до сих пор плоский телевизионный экран не создан. Более того, новый вид индикаторов не только не вытеснил другие индикаторные приборы, а с трудом отстаивал свое право на существование во многих областях применения СО. Ряд недостатков электролюминесцентных индикаторов, таких, например, как относительно малая яркость, значительный спад ее в процессе работы, относительно высокое напряжение источника питания, небольшая долговечность и низкая влагоустойчи-вость, значительно сузили области применения ЭЛИ и вызвали интерес разработчиков СО к ЗСИ, основанным на других физических принципах действия.

В 60-х годах появляется сообщение о создании твердотельного ЗСИ на основе инжекционной электролюминесценции р-п переходов полупроводниковых материалов — полупроводникового ЗСИ. Появление нового вида ЗСИ также сопровождалось ростом числа публикаций, оптимистическими голосами, что новый внд индикаторов обязательно вытеснит все остальные виды. Но прошли годы и у ППИ определились свои области применения, связанные в основном с необходимостью создания СО с очень маленькими информационными полями в ограниченном пространстве. Такие недостатки ППИ, как относительно большие токи, температурная деградация параметров и достаточно большая неравномерность яркости свечения элементов, существенно ограничили области их применения.

В конце 60-х годов появились сообщения о разработке жидкокристаллических и газоразрядных ЗСИ. Появление первых было связано со стремлением получить дешевый индикатор с малым энергопотреблением, способный функционировать при высоких и сверхвысоких уровнях внешней освещенности, появление вторых — с попыткой превратить в явь мечту о плоском телевизионном экране, которая не увенчалась успехом при использовании ЭЛИ и ППИ. С появлением ЖКИ и ГРИ наметилась тенденция развития многих видов ЗСИ, основанных на различных физических принципах действия. Во многом это объяснялось тем, что попытки создать «идеальный» ЗСИ не удались. Каждый ЗСИ имел свои достоинства и недостатки, которые и определяли области их предпочтительного использования. При этом интуитивно ощущалось и практически подтверждалось, что области наиболее эффективного применения ЗСИ практически не пересекаются за небольшим исключением, когда те или иные виды или типы ЗСИ явно использовались не там, где наиболее ярко могли раскрыться их достоинства. Поэтому, когда в конце 60-х — начале 70-х годов появились вакуумные люминесцентные и вакуумные накаливаемые индикаторы, не было особенного роста публикаций. Было только небольшое удивление, связанное с успехами практического применения необычного явления низковольтной катодолюминесценции и очень уж обычного явления свечения тела накала, использованного для цифровой индикации. Разработанные ВЛИ быстро заняли достойное место в ряду индикаторных приборов. И сегодня их можно встретить в калькуляторах, настольных электронных часах, кассовых аппаратах и даже в табло коллективного пользования

В настоящее время ведутся работы по созданию керамических, химических, электрохромных, электрофорезных, магнитных и других видов ЗСИ, каждый из которых обладает своими, присущими только ему достоинствами и, к сожалению, недостатками, которые во многом и предопределяют области их предпочтительного использования.

Большое число видов и типов ЗСИ вселяет надежду, что СО самого различного назначения смогут выполнить свои сложные, но столь необходимые сегодня и еще более необходимые в будущем, функции. В то же время большая номенклатура ЗСИ усложняет действия разработчика СО. Важным этапом проектирования и разработки СО, во многом определяющим эффективность их применения, является выбор приборов отображения информации, в частности ЗСИ, параметры которых, характеризующие качество отображаемой информации и надежность ее восприятия, в конечном счете определяют соответствующие параметры СО, а электрические параметры ЗСИ, их устойчивость к внешним воздействиям, надежность во многом определяют соответствующие параметры и характеристики СО.

Многообразие функциональных назначений и условий применения СО, большое число разработанных и разрабатываемых ЗСИ, основанных на различных физических принципах действия, делают указанный этап достаточно трудным. Задача усложняется тем, что в настоящее время отсутствует методика оценки эффективности применения ЗСИ и определения областей их предпочтительного применения. К тому же в связи с влиянием на развитие ЗСИ различных научно-технических направлений (вакуумного, газоразрядного, полупроводникового, электролюминесцентного, жидкокристаллического), на базе которых создавались ЗСИ, сложились разные подходы к оценке качества и надежности ЗСИ, составу их параметров и требованиям по устойчивости к воздействию внешних факторов и происходило некоторое дублирование работ. В настоящее время выбор ЗСИ производится во многом на основе опыта и интуиции разработчика СО, сложившихся традиций и часто в зависимости от наличия серийных образцов. Это приводит -к тому, что работы по повышению эффективности применения СО на основе ЗСИ проводятся с использованием индикаторов, эффективность применения которых не известна. Поэтому важной задачей является разработка методики оценки эффективности применения ЗСИ и определение области их применения. Это позволит иа стадии проектирования и разработки ЗСИ и СО обеспечить возможность повышения эффективности применения системы в целом. Для этого необходимо, чтобы методика наиболее полно учитывала параметры и характеристики ЗСИ, требования к СО и условия их функционирования и давала количественную оценку.

Настоящий справочник является первой попыткой дать относительно полную картину состояния развития ЗСИ и схем управления ими, предоставить разработчикам СО и широкому кругу радиолюбителей необходимую информацию о параметрах и характеристиках различных видов и типов ЗСИ с целью облегчить сравнение и выбор ЗСИ для конкретного применения. Наряду с этим необходимо особо отметить, что справочник не заменяет официальные документы (ГОСТ, технические условия и др.), устанавливающие требования к индикаторам и схемам управления ими.