Меню

Как подключить вакуумно люминесцентный индикатор

Вакуумно-люминесцентные индикаторы

В наше время появилось появилось много новых типов индикаторов, особенно сложных многоразрядных, а с дальнейшей миниатюризацией роль управляющих элементов стали нести специальные процессоры. Однако работу индикаторов все равно полезно знать и мастеру по ремонту электроники, и радиолюбителю. Проведем детальное разъяснение принципов работы вакуумно-люминесцентных индикаторы и методов управления ими.

Принцип работы вакуумно-люминесцентных индикаторов

Вакуумно-люминесцентные индикаторы (или ВЛИ) относятся к активным индикаторам, преобразующим электрическую энергию в световую. По виду отображаемой информации ВЛИ различают на единичные, цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, мнемонические и графические; по виду информационного ноля — на сегментные и матричные одноразрядные и многоразрядные, а также матрицы без фиксированных знакомест.

К числу достоинств ВЛИ следует отнести: высокую яркость, обеспечивающую хорошую видимость воспроизводимых знаков, низкие рабочие напряжения, допускающие возможность их применения с формирователями на МОП-микросхемах, малое потребление энергии, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от батарей.

Необходимость использования источника питания накала индикатора может оказаться его недостатком. В ряде случаев трудно исключить мешающие восприятию изображения блики, создаваемые отражением света от стеклянных баллонов индикаторов.

ВЛИ используют для отображения информации в устройствах самого различного назначения: в микрокалькуляторах и больших ЭВМ, кассовых аппаратах и станках с числовым и программным управлением, электронных часах, электро- и радиоизмерительных приборах (цифровых, ампервольтомметрах, частотомерах), диспетчерских пультах управления энергетическими установками и воздушным движением, медицинских приборах и т. п.

Вакуумный люминесцентный индикатор представляет собой электронную диодную или триодную систему, в которой под воздействием электронной бомбардировки высвечиваются покрытые низковольтным катодолюминофором аноды-сегменты.

Конструктивная схема одноразрядного индикатора показана на рис. 2.1. Детали индикатора монтируются на керамической или стеклянной плате 1. Участки платы, на которые нанесен люминофор, образуют аноды-сегменты 2 ; под люминофором имеется токопроводящий слой. Каждый из анодов имеет определенный вывод 3. Источником электронов служит оксидный катод прямого наказа 4. Управление электронным потоком осуществляется сеткой 7. Электронный поток, высвечивающий сегменты, ограничивается экранирующим электродом-маской 8. Вся арматура индикатора заключена в стеклянный баллон 6, в котором создан вакуум. Штриховой линией показаны примерные траектории электронов. На внутреннюю поверхность баллона нанесено токопроводящее покрытие 5, прозрачное для всей области спектра излучения индикатора. Электрически оно соединено с отдельным выводом или катодом; покрытие обеспечивает стекание электрических зарядов с поверхности баллона, способных исказить траектории электронов.

Катод ВЛИ представляет собой отрезок вольфрамовой проволоки диаметром 6…60 мкм, покрытый тонким (несколько микрометров) слоем окислов щелочно-земельных металлов (оксидом). Рабочая температура катода выбирается по возможности низкой, с тем, чтобы нить, находящаяся по направлению наблюдения перед анодами, не мешала наблюдению светящихся символов. Понижение температуры катода способствует увеличению его срока службы и снижает нагрев люминофора, от которого исходит свечение. Условия эксплуатации катодов во ВЛИ можно считать экстремальными: катод работает при низкой температуре и высоком отборе тока; это обстоятельство в значительной мере определяет долговечность ВЛИ.

Сетка ВЛИ управляет электронным потоком. Поскольку сетка имеет положительный относительно катода потенциал, она рассеивает электроны и ускоряет их в направлении анодных сегментов. Рассеивающее действие сетки обеспечивает равномерность засветки поверхностей, покрытых люминофором.

Конструктивно сетка должна быть редкой, «прозрачной» для электронов с тем, чтобы уменьшить долю электронов, ею перехватываемых. В многоразрядных ВЛИ сетка также обеспечивает выбор разряда, работающего в заданный момент. Сетки изготовляются из полотна, «тканого» из вольфрамовой проволоки или электрохимическим фрезерованием тонкой никелевой фольги. В одноразрядных индикаторах форма излучающей поверхности анодов определяется металлической маской, электрически соединенной с управляющей сеткой. Изображение букв, цифр и других символов во ВЛИ формируется высвечиванием необходимой комбинации анодов-сегментов. Смена изображений достигается путем соответствующей коммутации анодов-сегментов.

Читайте также:  Как подключить одноклассники на смарт тв

Аноды-сегменты представляют собой покрытые люминофором слои токопроводящего материала заданной конфигурации, нанесенные на стеклянную или керамическую плату. В ряде ВЛИ токопроводящие слои получают напылением в вакууме тонких металлических пленок на всю поверхность платы, а форми­рование рисунков анодов — фотолитографией. После этой (первой) фотолитографии на платы напыляют диэлектрик и производят вторую фотолитографию, которая открывает в диэлектрике «окна» на местах анодов-сегментов, и в окна наносят люминофор. Возможно применение толстопленочной технологии, при которой на плату с помощью трафаретов наносятся проводящая паста и затем люминофор. Аноды-сегменты выполнены в виде точек или протяженных участков различной формы, символов и трафаретов. Количество, конфигурация и взаимное расположение сегментов образует структурный рисунок индикатора, по которому различают цифровые, буквенно-цифровые, матричные и шкальные индикаторы.

У многоразрядных индикаторов одноименные аноды-сегменты соединяются внутри баллона параллельно, что позволяет резко сократить число выводов.

Так, например, 14-разрядный индикатор ИВ-27 имеет 24 вывода (два вывода шкала, 14 выводов сеток и восемь выводов от параллельно соединенных анодов-сегментов). Если создать 14-разрядный индикатор с раздельными выводами каждого анода-сегмента, то он имел бы 128 выводов (два вывода накала, 8Х14 поводов анодов-сегментов, 14 выводов сеток). Очевидно, что такое конструктивное решение оказалось бы трудновыполнимым.

Конструктивно многоразрядные индикаторы выпускают со статическим и мультиплексным управлением.

Люминофор включенных сегментов, т. е. имеющих в данный момент положительный относительно катода потенциал, светится под воздействием попадающего на них электронного потока. Ток катода индикатора и токи сегментов практически не зависят, от числа включенных сегментов. Электроны, попадаю­щие на включенные сегменты, заряжают их отрицательно и отражаются. Вторичные электроны так же, как электроны, не участвующие в высвечивании определенного знака, перехватываются экранирующим электродом.

Для подавления нежелательного свечения люминофора в исходном состоянии на сетку подается отрицательное напряжение смещения — несколько вольт по отношению к катоду. Экранирующий электрод, имеющий потенциал управляющей сетки, также улучшает условия запирания электронного потока.

гдe j — плотность тока, поступающего на излучающую поверхность люминофора; А — постоянная, характеризующая используемый кристаллофосфор.

При НВК-люминесценции возбуждение светового излучения бомбардирующими люминофор электронами происходит всего лишь в нескольких его приповерхностных слоях. При высоковольтном возбуждении, например в электронно-лучевых трубках, быстрые электроны возбуждают свечение в объеме кристалла люминофора. В ВЛИ в качестве люминофора широко используется окись цинка, активированная цинком (ZnO; Zn), обеспечивающая интенсивное сине-зеленое свечение. Применяя светофильтры, можно получить цвета символов от синего до красного при условии, что яркость исходного свечения достаточно велика (около 1000 кд/м 2 ). Кроме того, существует достаточно широкая номенклатура люминофоров, имеющих различные цвета свечения (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Цветные люминофоры для вакуумно-люминесцентных индикаторов

Длина волны, соответствующая максимуму спектральной характеристики, мкм

Источник

Люминесцентный индикатор. Как его включить?

Как и любые другие типы индикаторов, вакуумные люминесцентные имеют свои достоинства и недостатки. Одним из недостатков можно считать достаточно сложную, на первый взгляд, схему подключения, которая отпугивает начинающего электронщика. Но если разобраться, ничего сложного во включении таких приборов нет – было бы желание.

Читайте также:  Как подключить мобильный банк в банкомате открытие

По сути люминесцентный индикатор является обычной электронной лампой с таким же накалом, катодом, сеткой и анодом. Именно анод и является тем, что светится во время индикации. Для примера возьмем достаточно распространенный индикатор ИВ-3А.

Люминесцентный индикатор ИВ-3А

Общее электрическое обозначение люминесцентного индикатора

Это одноразрядный индикатор, способный отображать стилизованные цифры от 0 до 9 и десятичную точку. Цифра «собирается» из сегментов, которых всего 7 – этого числа как раз достаточно для отображения любой цифры. Здесь стоит добавить, что существуют индикаторы и с девятью (ИВ-3) и даже с двадцатью (ИВ-17) сегментами. Каждый сегмент – анод в форме «палочки» с нанесенным на него люминофором. Располагаются аноды специальным образом и на схемах обозначаются латинской буквой:

Как работает такая «лампа»? Подаем на нее напряжение накала, а относительно катода положительное напряжение на нужные нам аноды и сетку. Теоретически все, но на практике есть некоторые «хитрости», которые нужно соблюсти. Прежде всего, накал. Очень рекомендуется питать его переменным напряжением, хотя допускается и постоянное или пульсирующее, но в этом случае нить накала будет неравномерно «изнашиваться». Тем не менее, питание постоянным током допускается.

По поводу катода. Электрически он соединен с одним из выводов накала. Именно этот вывод накала нужно использовать в качестве катода:

Питание накала постоянным напряжением

Но если вы решили «правильно» питать накал – переменным напряжением, — то имеет смысл и к катоду подключиться правильнее (для предотвращения неравномерного износа нити накала). Для этого в накальной обмотке делают среднюю точку:

Питание накала переменным напряжением со средней точкой

Или, что тоже не редкость, используют делитель на резисторах:

Питание накала переменным напряжением с искусственной средней точкой

Аноды и сетка питаются постоянным или пульсирующим напряжением, во втором случае, чтобы не наблюдалось мерцание сегмента, частота пульсирующего напряжения не должна быть ниже 40 Гц при скважности не более 5.

Обычно практически все индикаторы используют при одинаковом анодном и сеточном напряжении и применяют для этого один источник питания. Для ИВ-3А анодное напряжение равно 20 В. Если вы используете разные источники, то стоит помнить, что сеточное напряжение рекомендовано должно быть ниже или равно анодному — это существенно уменьшает энергопотребление при той же яркости сегмента. Управляют работой такого индикатора обычно с помощью анодного напряжения, на сетке напряжение не изменяется. Для чего же тогда нужна сетка? Без нее не обойтись, если мы хотим организовать динамическую индикацию, но это уже совсем другая история.

Источник

rcl-radio.ru

Сайт для радиолюбителей

ВКЛЮЧЕНИЕ ВАКУУМНЫХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИНДИКАТОРОВ

Вакуумные люминесцентные индикаторы включаюзт по триодной схеме, причем в качестве анодов используются сегменты, с помощью которых можно синтезировать знаки.

Наиболее часто применяется управление по анодам в сеточным цепям. Индикаторы выдерживают большое количество переключений (3Х10^8-10^10 и более по анодам и сеточным цепям) в течение долговечности и срока сохраняемости.

Питание цепей накала вакуумных люминесцентных индикаторов рекомендуется осуществлять переменным током синусоидальной или прямоугольной формы от обмотки трансформатора со средней точкой (рис. 1), являющейся одновременно общей точкой вывода

Читайте также:  Как подключить телефон к карточке сбербанк

катода. Допускается питание цепи накала от трансформатора без средней точки, которая в этом случае может быть создана искусственно делителем напряжения R1, R2 (рис. 2). Следует учитывать, что падение напряжения на резисторах делителя R1, R2 от суммарного тока анодов и сетки уменьшает напряжение между катодов и анодом, что может привести к снижению яркости или необходимости повышения напряжения на аноде. Цепь накала может питаться и от источника постоянного тока. Рекомендуется в качестве общей точки выбрать вывод катода, соединенный с отрицательным полюсом источника питания (рис. 3). Питание анодных и сеточных цепей может осуществляться, как показано в описанных выше схемах, от источника постоянного или пульсирующего напряжения. Во избежание мельканий изображения частота следования импульсов должна быть не менее 40 Гц при скважности не более 10 (в некоторых случаях даже 5).

Как правило, индикаторы используются при одинаковом анодном и

сеточном напряжении. При постоянном напряжении их предельное эксплуатационное значение равно 30 В (номинальное напряжение 20 В — 27 В), а при импульсном — 70 В (номинальное 30 В — 50 В). Индикаторы могут функционировать при различных анодном и сеточном напряжениях. При этом рекомендуется выбирать режим питания, при котором анодное напряжение выше сеточного, что позволяет при одной и той же яркости уменьшить энергопотребление, так как ток сетки заметно уменьшается, а ток анодов-сегментов возрастает незначительно. Наличие двух режимов работы люминесцентных индикаторов и нескольких цепей управления свечением анодов-сегментов позволяет реализовать два режима управления: статический и динамический.

В статическом режиме управления могут работать только одноразрядные индикаторы. В этом режиме каждый электрод индикатора (аноды-сегменты, сетка, катод) отдельно подключается к источнику питания (постоянного или импульсного напряжения для анодов и сеток) и управление может осуществляться по любой из трех цепей управления (рис. 1-3).

В динамическом режиме управления могут применяться как одноразрядные, так и многоразрядные индикаторы. Этот режим характеризуется тем. что соответствующие электроды каждого одворазрадного иадикатора и каждого знакоместа в многоразрядных индикаторах имеют общее подключение к источникам питания и управление может осуществляться по цепям сеток и анодов (рис. 4). По цепям сеток производится включение выбранного индикатора (знакоместа), а по цепям анодов — включение анодов-сегментов в выбранном индикаторе (знакоместе). Для надежного запирания индикатора на время отсутствия управляющего сигнала на сетке необходимо подавать на нее запирающее напряжение от отдельного источника или от делителя напряжения питания анодов индикатора. Для этой же цели в общей цепи эмиттеров транзисторных ключей (рис. 5),

управляющих сетками люминесцентных индикаторов, в прямом направлении включены два кремниевых диода.

При использовании нескольких индикаторов рекомендуется цепи накала соединять параллельно.

Выпускаются индикаторы повышенной надежности различного цвета свечения, имеются экспериментальные образцы многоцветных индикаторов.

Характеристики одноразрядных индикаторов приведены в табл. 1. Для управления индикаторами выпускаются преобразователи двоично-десятичного кода в позиционный код индикатора со встроенными анодными ключами и матрица для включения сеток индикатора в динамическом режиме управления. Многоразрядные индикаторы выпускаются плоской или цилиндрической конструкции.

Источник