Газоразрядные индикаторы

Оценка раздела:

Газоразрядные индикаторы picture(24335)

Дата публикации: До 2014-05-28
Просмотров: 1875
Автор: admin

Обсуждение изображения из альбома: Газоразрядные индикаторы
Источник: источники_информации *155la3

Обсуждение изображения

picture(24335)

Оценка изображения

Описание изображения: Изображение Газоразрядные индикаторы Советские электронные компоненты

Газоразрядные индикаторы

- Газоразрядные индикаторы Газоразрядные индикаторы (ИГПС1-111/7, фото от SLvik) Плазменные телевизоры ныне знакомы всем. Но не все знают, что этатехнология появилась уже давно, и более того - экраны на её основе выпускали и в СССР! Принцип действия Индикаторы постоянного тока Индикаторы переменного тока Индикаторы с самосканированием Цифровые (сегментные) индикаторы Принцип управления Особенности применения Система обозначения Образцы индикаторов В газоразрядных индикаторах электрическая энергия преобразуется в световую за счет излучения возбужденных атомов газа. Конструктивно газоразрядный графическийиндикатор состоит из двух стеклянных пластин, образующих камеру, заполненную, как правило, смесью неона с другими инертными газами. На каждой стеклянной пластине размещается набор параллельных проводников (на одной — анодов, на другой — катодов), покрытых прозрачным диэлектриком и защитным слоем. Пластины располагаются так, чтобы катоды и аноды были перпендикулярны друг другу. При определенном значении электрического поля, создаваемого в областях пересечения электродов, происходят ионизация и свечение газа, электроны и ионы движутся к противоположным электродам, образуя разрядный ток. Светящийся газ в местах приложения напряжения создает точки отображаемой информации. 1 - стеклянные пластины;2 - газовый промежуток;3 - аноды;4 - защитное покрытие;5 - катоды Следует заметить, что конструкция светового элемента представляет собой емкость с тройным диэлектриком (диэлектрическое покрытие электрода — газ — диэлектрическое покрытие второго электрода). Газовый разряд в ячейке излучает свет, цвет которого зависит от газовой смеси. Смесь неона с добавкой 0,2 % ксенона дает излучение отрицательного разряда, спектр которого имеет максимум на длине волны 0,585 нм, а также «положительного столба»с максимумом на длине волны 0,64 нм. В спектре излучения газового разряда также имеется ультрафиолетовая область. Это позволяет осуществлять возбуждение люминофоров, помещаемых в зоне разряда. Всоветское время выпускалось достаточно большое число типов газоразрядныхиндикаторов зеленого цвета свечения практически всех конструктивных решений (переменного и постоянного тока).Были созданы и разрабатывались индикаторы и других цветов свечения, в том числе двух- и трехцветные. зависимость УФ излучения от тока разряда (1-3положительный столб; 4 отрицательный разряд; давление 133 гПа) 1, 4 - He=Xe (1%) 2 - Ne=Xe (1%) 3 - Ar=Xe (1%) Типичная вольт-амперная характеристика ячейки постоянного тока: Характеристика имеет падающий участок, на котором заканчивается процесс формирования пространственного заряда положительных ионов в области катода, и пологий возрастающий участок тлеющего разряда. Нагрузочная характеристика 3, пересекая семейство вольт-амперных характеристик 1, 2 в точках пересечения А, В, показывает минимальное и максимальное значения (импульсное) тока индикации. При перемещении нагрузочной характеристики параллельно самой себе вниз (что равносильно уменьшению приложенного напряжения) она занимает крайние положения 4 и 5, а точки ее касания с вольт-амперными характеристиками определяют области прекращения разряда. Следовательно, при снижении внешнего напряжения отUвр max до Uпр max все ячейки еще будут светиться. При уменьшении внешнего напряжения доUпр min все они погаснут. Яркость свечения элементарной ячейки определяется не только питающим напряжением и его частотой, но и свойствами газа, диэлектрического и защитного покрытий. Большинство газоразрядных индикаторов имеет матричную конструкцию.По физическому принципу можно выделить две большие группы: индикаторы переменного тока и постоянного. Память у индикаторов постоянного тока может быть осуществлена встроенным в каждую ячейку резистором. Однако на практике обычно используютсяиндикаторы постоянного тока с внешней памятью (например, ГИП-10000 ) или внешним сканированием разряда. У них отсутствуют встроенные резисторы, а память обеспечивается за счет электрического режима работы коммутирующего устройства. Для них существуют три режима управления: - функциональный, когда ячейки опрашиваются поочередно одна за другой и гаснут с прекращением подачи импульсов опроса; - построчный, когда одновременно возбуждаются ячейки строки (или столбца) с последующим опросом всех строк (или столбцов); - функциональный с одновременным запоминанием за счет коммутации ограничительных резисторов. Применение этого режима ограничено, так как на время одного кадра в каждой строке или столбце может быть подключен лишь один резистор. Используется в основном при отображении графиков. Панели постоянного тока с внешней адресацией состоят из двухстеклянных пластин 1 и 2, разделенных диэлектрической матрицей в видерешетки 3 с отверстиями. На внутренней стороне стеклянных пластин нанесенывзаимно перпендикулярные системы электродов: на одной пластине — катоды4, на другой — аноды 5. Отверстия в изолирующей матрице расположены точнов местах пересечения катодов и анодов. Внутренний объем прибора заполненсмесью инертных газов, и индикатор состоит как бы из множестваэлементарных диодов тлеющего разряда, число которых равно произведению числакатодов на число анодов. Каждый электрод (катод или анод) имеет отдельный электрический вывод. С помощью внешних коммутационных устройств напряжение подается на тевертикальные и горизонтальные электроды, в пересечении которых нужнополучить свечение тлеющего разряда, и комбинация светящихся точек создаетнеобходимые знаки, буквы, фигуры. При снятии напряжения свечение разрядапрекращается. Эта конструкция наиболее проста и широко применяется в различных устройствах отображения информации, а также в анализаторах спектра, многоканальных измерителях, характериографах и других электронных приборах. К недостаткам таких индикаторов относятся: - большое время запаздывания возникновения разряда отдельных ячеек, обусловленное неодинаковым уровнем начальной ионизации в различных точках индикаторного поля; - большое число внешних коммутационных соединений, необходимых для управления работой ГИП; - уменьшение яркости свечения ячеек по мере увеличения числа подключенных точек индикаторного поля. Однако на их основе удается создать более эффективные цветные ЗСИ, особенно в тех случаях, когда используются возбуждаемые ультрафиолетовым излучением люминофоры. Чтобы снизить время возникновения разряда и уменьшить его отклонения в разных точках индикаторного поля, в панелях создают засветку ячеек первого катода, образуют «сетку» в виде 10—20 светящихся линий, расположенных вдоль анодов с шагом 5—10 ячеек. Кроме того, на первый катод можно подавать дополнительный (сверх основного напряжения) импульс с амплитудой 50— 100 В, длительностью 10—20 мкс. Матричный индикатор переменного тока (например, ГИПП-16384 ) отличается отиндикатора постоянного тока тем, что в нем электроды находятся в непосредственном контакте с газовой средой разрядного промежутка. Две системы металлических электродов нанесены на внутреннюю поверхность стеклянных пластин перпендикулярно друг другу. Между электродами с помощью прокладок создается зазор, заполненный инертным газом. Поверхность электродов покрыта тонким слоем диэлектрика, на который затем нанесены эмитирующее и защитное покрытия, обладающие высоким значением коэффициента вторичной эмиссии при бомбардировке положительными ионами. Слоистое покрытие образует конденсаторную структуру, способную сохранять электрический заряд. Каждый столбец и каждая строка имеют соответственно общие катодный и анодный электроды. В цепь анодов включаются балластные резисторы. При одновременной подаче напряжения на все катоды пробой может произойти только в одной низковольтной ячейке, так как из-за разряда в этой ячейке напряжение перераспределяется между балластным резистором и внутренним сопротивлением ячейки и становится недостаточным для пробоя остальных ячеек столбца. Из физики работы газоразрядногоиндикатора переменного тока следует, что этот прибор обладает свойством запоминать изображение, так как в любой ячейке газовый разряд, однажды возникнув от импульса записи, далее сохраняется до тех пор, пока не будет подан импульс стирания или не выключено питание. Для матричного индикатора переменного тока существуют три конструктивных варианта нанесения системы электродов: - в виде тонких пленок; - трафаретной печатью (толстопленочная система электродов); - из литого микропровода. Тонкопленочные электроды создаются вакуумным напылением, как правило, из золотосодержащей пасты, толстопленочные — в виде металлических дорожек с помощью трафаретной фотопечати. Во всех трех конструкцияхсистема электродов покрывается тонким слоем диэлектрика и защитной пленкой. Слой диэлектрика (как правило, из стекла) образует матричную систему разделительных конденсаторов, а защитный слой (пленка окиси магния) предохраняет от распыления поверхность, являющуюся катодом. Следует заметить, что достаточно сложно изготовить матричныеиндикаторы, в которых размеры индикаторных элементов были бы одинаковыми. Разброс геометрических размеров ячеек определяется точностными характеристиками исходных материалов, инструмента, оснастки и технологического оборудования. В свою очередь неидентичность конструктивных размеров ячеек приводит к разбросу выходных электрических и светотехнических параметров от ячейки к ячейке, от прибора к прибору. С увеличением числа элементов (ячеек) решение указанной проблемы усложняется. Для всех конструкций индикаторов переменного тока из-за указанных выше физических и конструктивных особенностей возникновения газового разряда существует время запаздывания разряда относительно поданного импульса разряда (записи). Для уменьшения этого времени в конструкциювводится рамка, обрамляющая рабочее поле индикатора. Питание рамки осуществляется от отдельного генератора напряжения. Существует и другой способ уменьшения времени запаздывания разряда — за счет предварительного возбуждения ячеек до уровня, когда яркость их свечения глазом практически не заметна. Но этот способ используется крайне редко из-за сложной формы питающих напряжений, жестких требований к разбросам напряжений и ухудшения контраста. Панели переменного тока обладают большой информационной емкостью; их можно использовать как в режимах с внутренней памятью, так и с внешними запоминающими устройствами. Основные параметры газонаполненных матричных панелей переменного тока: 1. Рабочее напряжение поддержания разряда 90-120 В - минимальноенапряжение управляющего импульса записи (обычно дается при рабочем напряжении поддержания разряда 170-200 В). 2. Минимальное и максимальное значения управляющего импульса стирания (обычно даются при рабочемнапряжении поддержания разряда 80-100 В). 3. Длительность фронта 0,1-0,3 мкс; длительность импульса напряжения записи 3-5 мкс. 4. Длительность импульсов напряжения поддержания разряда 4-6 мкс. 5. Частота повторения импульсов напряжения поддержания разряда 25-55 кГц. Принцип работы газоразрядных индикаторов постоянноготока с самосканированием (например, ИГПС1-222/7 ) схож с декатронами . Индикатор содержит вспомогательную систему электродов, предназначенную для создания и последовательного перемещения вспомогательного разряда вдоль индикаторных промежутков. На стеклянной пластине1 расположены аноды сканирования 2. Перпендикулярно анодам расположены катоды сканирования 3; в этой же плоскости размешены катод сброса 4 и две пары электродов дежурного, разряда 5. В катодах сканирования сделаны отверстия 6 диаметром 0,05—0,08 мм, расположенные вдоль осей анодов сканирования. Над катодами находится диэлектрическая матрица 7, отверстия которой соосны с отверстиями в катодах. Поверх матрицы над отверстиями расположены аноды индикации 8, выполненные в виде проволочных или пленочных электродов, параллельных анодам сканирования. Сверху панель закрыта лицевым стеклом 9. Катоды сканирования электрически объединяются в несколько групп (три или более) и располагаются вследующем порядке: катод 1-й группы, рядом катод 2-й группы, затем катод 3-й группы, далее опять катод 1-й группы и т. д. Последовательность подачи управляющих напряжений на электроды показана на рисунке. Схема управления формирует импульсы в цепях катодовUск 1 , Uск 2 , Uск 3 и импульс сбросаUк СБ . При включении источника питания, когда импульсов напряжения нет, возникает разряд только на дежурных электродах, благодаря чему создается зона начальной ионизации, охватывающая также расположенный рядом катод сбросаКсб. Затем схема управления с тремя устойчивыми состояниями подает импульсUк СБ на катод сброса, на котором возникает разряд, ионизирующий зону, прилегающую к ближайшему катоду 1-й группы. После прохождения импульса сброса его разряд прекращается, но сразу же подается импульс на катоды сканирования 1-й группы и разряд переносится на близлежащий катод К 1-1 . После окончания этого импульса подается импульс на катоды второй группы Uск 2 . разряд переносится на соседнийК 2-1 и т. д. Таким образом, под действием импульсов разряд последовательно перемещается в определенном направлении вдоль анода, т. е. происходит сканирование разряда.После того как разряд достигнет последнего электрода строки, подается импульс сброса, и цикл сканирования повторяется. Сканирующий разряд является вспомогательным и предназначен для предварительной ионизации основного промежутка — между катодами и анодами индикации. Свечение сканирующего разряда практически незаметно со стороны лицевого стекла, так как отверстия в катодах очень малы. Чтобы создать видимое изображение, требуется зажечь разряд в основном промежутке. В определенные моменты на анод индикации подаются импульсы напряжения, и разряд возникает в той ячейке, где в данный момент существует разряд сканирования. Аноды индикации параллельны анодам сканирования; чтобы избежать произвольного движения разряда вдоль анода индикации, в цепь анода включен резистор Ra. При возникновении разряда и росте тока в цепи анода индикации возрастает падение напряжения на этом резисторе и напряжение анода становится ниже напряжения, требуемого для возникновения разряда в других промежутках. Кроме того, для надежного зажигания лишь одной требуемой ячейки необходимо обеспечить достаточную ионизацию именно этого разрядного промежутка с помощью разряда сканирования. Время диффузии ионов сканирующего разряда в ячейку индикации сравнительно велико, поэтому импульсы на анод индикации подаются с задержкой в несколько микросекунд по отношению к импульсам на соответствующий катод сканирования.Длительность импульсов подбирают так, чтобы их спады совпадали. Поскольку резисторы включены в цепь каждого анода индикации и сканирования, в каждой строкеиндикатора могут существовать независимые сканирующий и индикаторный разряды, так что информацию можно вводить параллельно по всему индикаторному полю. При снятии напряжений с анодов индикации свечение разряда прекращается, поэтому для панелей этого типа необходимы внешние запоминающие устройства. Газоразрядные индикаторы постоянного тока с самосканированием применяют для отображения только знаковой информации. В индикаторной аппаратуре применяются также одноразрядные и многоразрядные(например, ГИП-11 ) цифровыеиндикаторы. Поскольку первые являются частью вторых, рассмотрим конструктивное оформление многоразрядного цифровогоиндикатора. 1 - прозрачный анод; 2 - черная диэлектрическая маска; 3 - защитное покрытие катодов; 4 - катоды-сегменты; 5 -диэлектрическая пленка; 6 - стеклянные пластины; 7 - выводы катодов Конструктивно катоды-сегменты располагаются в виде обычной семисегментной восьмерки, образуя знакоместо, над которым помещается единый анод. В связи с тем что питание многоразрядных цифровыхиндикаторов импульсное, выводы подключаются следующим образом: каждый из семи катодов-сегментов соединяется с аналогичным всех разрядов, катоды одинаковых сегментов объединены одним выводом, каждый анод имеет свой индивидуальный вывод. Принцип управления таким прибором заключается в следующем. Допустим, на дешифратор поступили сигналы о цифре первого разряда. Напряжение источника поступает на выбранные в соответствии с кодом дешифратора катоды-сегменты. В это же время анод первого разряда подключается к источнику+Uа, остальные аноды (всех других разрядов) в это время находятся под нулевым потенциалом. Между анодом и выбранными катодами первого разряда устанавливается разность потенциалов, обеспечивающая возникновение тлеющего разряда. Таким образом засвечивается цифра первого разряда. Аналогично высвечивается требуемая цифра второго и любого другого разряда. В связи с тем, что частота следования импульсов питающего напряжения 100—700 Гц, отсутствуют мерцания изображений. Они воспринимаются светящимися как бы непрерывно. Управление сегментными панелями осуществляется с помощью внешних устройств. В связи со свойством сохранять тлеющий разрядиндикаторы переменного тока наиболее просты по принципу управления. На все ячейки индикатора подается импульсное напряжение поддержания разряда, амплитуды которого не достаточно, чтобы зажечь любую ячейку, но достаточно, чтобы поддерживать в зажженном состоянии ранее возникший разряд. Разряд в выбранной ячейке возникает за счет подачи на нее импульса записи и затем сохраняется в ячейке до прихода импульса стирания. После гашения ячейки импульсом стирания разряд в ней не произойдет до тех пор, пока опять не будет подан импульс записи. Установлено, что лучше всего требованиям поддержания разряда удовлетворяют сигналы прямоугольной формы с длительностями фронтов порядка 1 мкс. Для записи (стирания) соответствующих ячеек используют полуамплитудные импульсы, подаваемые в нужные моменты времени на выбранную ячейку синхронно с напряжением поддержания разряда. Структурная схема выбора нужных ячеек. Через дешифраторы на индикатор подается напряжение поддержания разряда обратной полярности с тактовой частотой, определяемой синхрогенератором. На выбранные в соответствии с кодом элементы матрицы подается напряжение записи или стирания в обратной полярности. Относительно ячейки эти напряжения суммируются по абсолютному значению, составляя в результате полное напряжение поддержания разрядаUпр и напряжение записи или стирания соответственно. Наибольшее применение в индикаторной технике (в основном в дисплеях иразличного рода терминалах) нашли матричныеиндикаторы. Матричные индикаторы постоянного тока используются в наборных экранах и табло коллективногопользования, а многоразрядные цифровые - в контрольно-измерительной аппаратуре. Были созданы как монохромные, так и многоцветныегазоразрядные индикаторы следующих цветов свечения: оранжевый, красновато-оранжевый, зеленый, красный, синий, желтый.Основные цвета получены за счет введения в конструкцию люминофора, возбуждаемого УФ излучением газового разряда. Матричный индикатор переменного тока при работе на одной частоте и фиксированной амплитудеподдерживающего напряжения имеет только два уровня яркости. При использовании более сложного по форме напряжения поддержания разряда можнополучить большее число уровней яркости. Например, за счет переменной длительности сигналов получена шкала до 64 уровнейяркости. При этом практически сохраняется диапазон управляющих напряжений. Ранние обозначения газоразрядных индикаторов не были систематизированы и обозначение каждого приборарасшифровывалось по своему. Например: ИМГ-1 - (И)ндикаторный (М)одуль (Г)азоразрядный, 1ая разработка ГИП-10000 - (Г)азоразрядная (И)ндикаторная (П)анель, общая емкость 10000 ячеек ИГПП-100/100 - (И)ндикаторная (Г)азоразрядная (П)анель (П)остоянного тока, 100 столбцов * 100 строк ГИПС-32 - (Г)азоразрядная (И)ндикаторная (П)анель с (С)амосканированием, 32 знакоместа ИГПС1-222/7 - (И)ндикаторная (Г)азоразрядная (П)анель с (С)амосканированием, 1ая модификация, 222 столбцов * 7 строк В 1982 году была принята единая система условных обозначений индикатороввсех типов. Согласно ей: первый элемент - буква И - обозначает принадлежность прибора к индикаторам второй элемент - буква, обозначающая вид индикатора; для газоразрядных это Г третий элемент - буква, обозначающая вид отображаемой информации (Д - единичная; Ц - цифровая; В -буквенно-цифровая; Т - шкальная; М - мнемоническая; Г - графическая) четвертый элемент - порядковый номер разработки (без встроенной схемыуправления 1...69, со встроенным управлением 70...99) пятый элемент - буква, обозначающая разбивку по параметрам дляиндикаторов одного типа; у газоразрядных не применяется шестой элемент (для многоразрядных индикаторов) - числа,обозначающие количественную характеристику информационного поля. Длязнакосинтезирующих индикаторов - дробь, в числителе которой число разрядов, взнаменателе - число сегментов. Для матричных знакосинтезирующихиндикаторов - дробь, в числителе которой количество разрядов, в знаменателе -произведение числа элементов в строке на число элементов в столбце. Для матричныхграфических индикаторов - произведение числа элементов в строке на числоэлементов в столбце. Для мнемонических и шкальных индикаторов - число элементов. седьмой элемент - буква, обозначающая цвет свечения: К - красный; Л- зеленый; С - синий; Ж - желтый; Р - оранжевый; Г - голубой; М - многоцветный;У - с ультрафиолетовым излучением. Угазоразрядных этот элемент, как правило, используется только для одноразрядных индикаторов. восьмой элемент - цифра, обозначающая вид конструктивногоисполнения бескорпусных приборов. Для газоразрядных индикаторов не применяется. Пример прибора с обозначением по этой системе - ИГВ70-16/5х7 . ГИП-11 ГИП-10000, ИГПП-100/100 ГИПП-16384 ИГВ70-16/5х7 ИГГ-64х64 * ИГГ1-32х32Л ИГГ1-64х64 * ИГГ3-48х16 * ИГГ5-64х64М2 ИГД5У ИГПВ2-384/162 * ИГПС1-222/7 ИГП-17 ИМГ1-02

Альбом: Газоразрядные индикаторы
Источник: источники_информации *155la3
Всего изображений: 6 Всего просмотров альбома: 20437
Показано 12 изображений на странице
Список: Список изображений Газоразрядные индикаторы
Крупный план: Изображения крупным планом Газоразрядные индикаторы