И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

^^3/?KlC2 И ^вос 2^3/?к2С*1.

R

[
2.6. ИНДИКАТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ИНФОРМАЦИЮ
В автоматических устройствах и вычислительной технике широко используются средства отображения информации. Они служат для предъявления оператору физиологических раздражителей, позволяю­щих воспринять и, следовательно, осмыслить закодированную элек­трическими сигналами информацию. Более 90% оперативной инфор­мации в автоматических системах выводился через оптические сред­ства отображения, хотя в некоторых случаях используют и акустические средства (например, сигнал тревоги — сирена).
Основными элементами систем отображения информации яв­ляются индикаторы. Оптические индикаторы подразделяют на ак­тивные — излучающие свет в видимой части спектра (лампы на­каливания, газоразрядные приборы, кинескоп и т. д.), и пассив­ные — работающие на отражении света внешних источников (шкала электроизмерительного прибора, цифровой индикатор счетчика элек­троэнергии, жидкокристаллические индикаторы и т. д.).
В последнее время для отображения дискретной знаковой ин­формации (цифры, буквы, символы) наибольшее распространение получили светодиодные, электролюминесцентные и газоразрядные
активные индикаторы, а также жидкокристаллические пассивные индикаторы. На этих же физических принципах могут быть соз­даны индикаторные панели и экраны, предназначенные для предъяв­ления более сложной графической информации (подвижные шкалы, диаграммы, схемы, телевизионное изображение).
Основными параметрами, определяющими правильность восприя­тия зрительной информации человеком, являются форма, размер и яркость символа. Понятно, что схожие по начертанию формы знаков увеличивают опасность ошибочного восприятия. Для зритель­ного восприятия определяющим оказывается угловой размер сим­вола. Для цифр или букв минимальный угловой размер равен

30. 
    .40'. Поэтому высота знаков зависит от расстояния / до на­блюдателя и равна: Ай;0,01/. Физиологически видность объекта определяется не столько его яркостью, сколько контрастом между яркостями объекта и фона. Если фон более ярок, чем объект (позитивное изображение), то яркостный контраст равен: К= = (£ф—£о) /£_Ф> где £_ф и U — яркости фона и объекта. Для нега­тивного изображения £_ф и Lq в формуле меняют местами. Приемле­мые значения контраста для восприятия знаковой информации 0,65...0,85. ,
    

Рассмотрим наиболее распространенные типы оптоэлектрических индикаторов.
Светодиодные индикаторы представляют собой отдельные или сгруппированные в необходимом порядке светодиоды. Устройство и работа светодиодов описаны в § 2.3. Важнейшим параметром светодиода является сила света, которая пропорциональна прямому току, протекающему через сйетодиод. Хорошая видимость при днев­ном свете обеспечивается при прямом токе порядка 5...20 мА, при этом постоянное прямое напряжение на светодиодах составляет

2. 
   .
   %
   3 В. Таким образом, светодиоды по своим электрическим па­раметрам хорошо согласуются с транзисторными и интегральными схемами. Управлять включением светодиодов можно при помощи простейших транзисторных ключей. На рисунке 2.36, а показана схема включения светодиода высоким (единичным) уровнем управ­ляющего напряжения, а на рисунке 2.36, б — низким (нулевым) уровнем. Благодаря усилительному действию ключа ток, потребляе­мый от источника сигнала, в десятки раз меньше прямого тока светодиода. Сопротивление, ограничивающее прямой ток светодиода
   
3. 
   до -^бходимой величины, включается последовательно со свето- диодоД его величина'равна: Я_ог?^(Е_п~и_л)/1_Л.
   

Помимо точечных светодиодных индикаторов выпускаются циф­рознаковые и линейные индикаторы.
Наибольшее распространение среди цифровых индикаторов полу­чили семисегментные индикаторы, в которых стилизованное изобра­жение цифры (и некоторого набора букв) составляется из семи ли­нейных светодиодных сегментов, расположенных в виде цифры 8 (рис. 2.37). Высвечивание необходимого знака происходит при по­даче напряжения на выбранные сегменты. Так, для свечения цифры 2 необходимо подать напряжение на сегменты a, b, q, е, d.
Линейный светодиодный индикатор выполняется в виде интег­ральной микросхемы из светящегося столбика, образованного после­довательно включенными светодиодными сегментами, и устройства управления. Линейные шкалы являются аналогами стрелочных из­мерительных приборов и служат для отображения непрерывно ме­няющейся информации. Особенно удобны для операторов группы рядом расположенных линейных шкал для индикации одинаковой информации в многоканальных системах.
Большая стоимость полупроводниковых материалов на основе галлия привела к тому, что налажено массовое производство све­тодиодных индикаторов только небольшого размера. Наиболее ти­пичные значения высоты цифро-буквенных индикаторов от 2,5 до

5. 
   мм, хотя выпускаются индикаторы с высотой цифры й до 18 мм. Справочные данные по светодиодным индикаторам различного типа можно найти в [2.1].
   

Люминесцентные индикаторы представляют собой вакуумную электронную лампу с катодом, управляющей сеткой и несколькими изолированными один от другого анодами. Все аноды покрыты слоем люминофора, который начинает светиться при попадании на него потока электронов, испускаемых катодом (рис. 2.38).
Катод выполнен в виде двух тонких вольфрамовых нитей, натя­нутых параллельно анодам. Между катодом и анодами размещена плоская сетка. На катод подают напряжение накала. На сетку и аноды подают положительное относительно катода напряжение. Поток электронов, испускаемых катодом, устремляется к положи­тельно заряженной сетке, пролетает по инерции сквозь нее и по­падает в ускоряющее поле тех анодов, на которые подано напря­жение. В результате кинетическая энергия разогнанных до боль­шой скорости электронов переходит в световую энергию излучен­ных люминофором квантов света.
По принципу действия люминесцентный индикатор напоминает электронно-лучевую трубку, в которой изменена система простран* ственной коммутации электронного потока. Здесь она осущест­вляется переключением ускоряющего потенциала с одного анода на другой. Серийно выпускаемые люминесцентные индикаторы имеют напряжение накала 0,8...5 В, анодное и сеточное напряжение 20... 30 В.
I “I ZM I с С "> о G п o L г J С С и М I I _i U I U J U I I U L U L I II