Електроніка та мікропроцесорна техніка (стр. 17 из 35)

Разом з розглянутими вище газорозрядними індикаторами з десятьма ізольованими катодами, що висвічують окремі знаки, все більш широкого поширення набувають багаторозрядні плазмові дисплеї панельного типу. Один з варіантів такого індикатора представлений на мал. 22.3, а.

Мал. 22.3. Основні конструктивні елементи (а) і схема пристрою управління (б) плазмовою панеллю:

1 - скляні пластини; 2 - центральна мозаїчна пластина; 3 - електроди; К - комутатори; П - генератор того, що підтримує напрузі; Г2 - генератор імпульсів, що «пишуть» (що стирають)

Електронна частина індикатора утворена двома металевими гратами (електродами), що формують зображення, які зміцнюються на прозорих скляних пластинах. Пластини потім з'єднуються в гарячому стані, а освічена плоска судина вакуумується, заповнюється газом і герметизується. Екран є керамічною мозаїчною пластиною, в якій зроблено безліч отворів, створюючи ізольовані один від одного розрядні проміжки.

Проста плоска конструкція подібних індикаторів (їх товщина не перевищує декількох міліметрів) дозволяє створити на їх основі матричні екрани (плазмові панелі), що містять не меншого 10⁴...10⁵ елементарних газорозрядних осередків при роздільній здатності 10...20 лін/см. На екрані можуть висвічуватися різні символи, образи і навіть цілі картини.

Схема пристрою управління такою панеллю приведена на мал. 22.3, б. Високочастотний екран живиться двома напругами від генератора G1 і G2: з частотою в декілька кілогерц, підтримує розряд, і що записує (або що стирає) у вигляді коротких прямокутних імпульсів, «запалювалює» той або інший осередок. Напруга, що виробляється генераторами, підводиться до відповідних шин панелі через спеціальні комутатори (S), що дозволяють управляти формованим зображенням на екрані. Пристрої управління індикатором зазвичай збираються на інтегральних мікросхемах і вмонтовуються на задній стороні панелі. Для отримання кольорового зображення виготовляється прозора панель, кожен шар якої генерує свічення певного кольору (зазвичай червоного, зеленого і синього), а необхідна кольоровість забезпечується управлінням яскравістю свічення відповідного шару.

Вакуумні електролюмінесцентні і розжарювальні індикатори

Основними недоліками газорозрядних індикаторів є необхідність використання для їх роботи порівняно високої напруги, що викликає запалення відповідного газового проміжку. Цей недолік усунений у вакуумних електролюмінесцентних індикаторах, що набули достатньо широкого поширення. Такі індикатори зовні нагадують мініатюрні електронні лампи. Вони є трьохелектродними приладами: електрони, що випускаються нагрітим катодом, прискорюються в електричному полі керуючої сітки, і бомбардують сегменти анода, покриті люмінофором. Пристрій вакуумного люмінесцентного індикатора зображено мал. 22.4, а. Усередині балона послідовно один за іншим розташовані катод прямого розжарення 1, сітка 2 і декілька анодів - сегментів, розташованих в одній площині на загальній керамічній пластинці 3. Для чіткішого обмеження контурів формованого знаку аноди прикриваються металевою пластинкою (маскою) 4 з прорізами, розташованими проти відповідних анодів.

Залежно від хімічного складу люмінофора сформовані знаки можуть бути різного кольору і різної яскравості. Потужність, споживана вакуумними люмінесцентними індикаторами, невелика - долі ватів, що живиться напругою близько 10...30 В. Випускаються в даний час вакуумні люмінесцентні індикатори призначені для роботи в ланцюгах виведення інформації, відтворення знаків в обчислювальних і вимірювальних пристроях широкого застосування.

Мал. 22.4. Вакуумний індикатор електролюмінесценції:

а - пристрій; 6 - зовнішній вигляд; в - комбінацій анодів; г – цоколівка

Мал. 22.5. Сегмент тонкоплівкового розжарювального індикатора:

I - сапфірова підкладка; 2 - тонна вольфрамова смужка (нитка розжарення); 3 - потовщені вольфрамові струмопідводи: 4 - отвір в сапфіровій підкладці

Зовнішній вигляд, комбінація анодів і цоколівка виводів типового вакуумного люмінесцентного індикатора зображені на мал. 22.4, б, в і г.

У розвитку вакуумних індикаторів так само, як і газорозрядних, чітко визначився перехід на створення багаторозрядних матричних дисплеїв. При цьому, разом з люмінесцентними індикаторами, розглянутими вище, можуть бути використані і розжарювальні індикатори, в яких використовується свічення розжарених металевих (вольфрамових) плівок, нанесених на ізоляційну підкладку. Послідовність операцій при виготовленні такого індикатора полягає в наступному (мал. 22.5). На ретельно відполіровану сапфірову підкладку наносять вольфрамову плівку достатньо великої товщини. Потім з лицьового боку підкладки в цій плівці методом фотолітографії формують комутаційні доріжки (потовщені вольфрамові струмопроводи) і тонкі вольфрамові смужки (нитки розжарення) відповідної конфігурації. Далі із зворотного боку підкладки витравляються вікна, внаслідок чого розжарювальні тонкоплівкові елементи виявляються підвішеними на сапфірових траверсах (утримувачах). Малий поперечний перетин розжарювальних елементів і відсутність контакту їх поверхні з підкладкою дозволяють понизити споживану потужність до міліват. Подібні індикатори, розміщені у відповідних вакуумних корпусах - панелях, забезпечують дуже високу яскравість свічення (що обов'язково при сильному сонячному засвіченні) і високі експлуатаційні характеристики (довговічність, температурну і радіаційну стійкість, сумісність з інтегральними мікросхемами і ін.). Таким чином, використання планарної технології істотно змінює підхід до принципів розробки і конструктивного оформлення вакуумних індикаторів.

Напівпровідникові індикатори

У напівпровідникових (твердотільних) індикаторах широке застосування знаходять світлодіоди, що володіють високою яскравістю свічення, великою швидкодією і довговічністю. Індикатори на світлодіодах виготовляються двох типів; сегментні (цифрові) і матричні (універсальні). Сегментні цифрові індикатори є комбінацією певного числа світлодіодів, розташованих таким чином, що при подачі напруги на відповідні виводи висвічуються цифри 0...9. Один індикатор, що містить сім діодів прямокутної форми, здатний висвічувати всі цифри і деякі букви.

Мал. 22.6. Габарити і цоколівка світлодіодного цифрового індикатора

Мал. 22.7. Структура світлодіодних індикаторів:

а, б - семисегментного цифрового індикатора і його типології, в - матричного цифробуквенного індикатора

Індикатор, що містить шістнадцять діодів, дозволяє відтворювати практично необмежене число знаків.

Габарити і цоколівка типового світлодіодного цифрового індикатора (КЛ104) показані на мал. 22.6. Індикатор оформлений в металевому корпусі, забезпеченому дев'ятьма штирьовими ніжками для підключення живлячої напруги. Маса приладу - не більше 7 р. Максимальний кут (щодо оптичної осі), при якому можливо неспотворене прочитування данних індикатора, рівний 60°. Колір свічення - жовтий.

Розміри робочого кристала світлодіода малі - близько 400 х 400 мкм. Тому випромінюючий кристал - це крапка, що світиться. Символи і цифри не повинні бути менше 3 мм. Для збільшення масштабу світловипромінюючого кристала застосовують лінзи, рефлектори, конічні призми (фокони).

Структура сегментного цифрового індикатора показана на мал. 22.7, а. Цей індикатор дозволяє відтворювати всі десять цифр і крапку. Схема розміщення діодів і їх з'єднань на платі (топологія) показана на мал. 22.7, б (світлодіод, що зображає крапку, обведений кружком).

Матричний індикатор (мал. 22.7, е) містить 35 діодів (7 х 5) і дозволяє відтворювати всі цифри, букви і знаки стандартного коду для обміну інформацією.

Управління світлодіодами в індикаторах здійснюється за допомогою ключових схем. Приклад такої схеми для випадку управління десятирозрядним цифровим семисегментним дисплеєм приведений на мал. 22.8.

Мал. 22.8 - Структурна схема управління десятирозрядним семисегментним дисплеєм

У цій схемі катоди (n-області) світлодіодів однойменних сегментів всіх розрядів сполучені між собою. Тому для їх підключення потрібно всього сім зовнішніх виводів. Так само сполучені між собою аноди семи сегментів кожного розряду. В результаті повне число зовнішніх виводів десятирозрядного дисплея не перевищує 17. Матрична структура управління не дозволяє одночасно включати всі рядки (розряди), якщо цифри (набори сегментів) відрізняються один від одного. Тому схема управління передбачає тимчасове розділення включення кожному з рядків. За допомогою розподільника в кожен даний момент до джерела струму підключається тільки один розряд індикатора. Одночасно на іншу координату матриці подають інформацію, що підлягає відображенню, у вигляді двійково-десяткового або якого-небудь іншого коду. У схемі дешифратора відбувається перетворення вхідного коду, в позиційний (сегментний), тобто підключення вибраного сегменту до джерела струму. Порозрядне включення матриці здійснюється безперервно. Тому в кожному циклі включення через вибрані сегменти кожного розряду протікає імпульс струму, якому відповідає і імпульс висвічення відповідного світлодіода. Принципові електричні схеми розподільника і дешифратора містять транзисторні ключі, схеми, що дозволяють здійснювати безконтактну швидкодіючу комутацію.