Общая характеристика и классификация индикаторных приборов

Индикаторные приборы или элементы индикации составляют основу устройств отображения информации, которые предназначены для преобразования электрического сигнала в видимую форму.

Накальные индикаторы – приборы, в которых используется свечение нити накаливания, разогретой электрическим током. Они представляют собой миниатюрные лампы накаливания, подсвечивающие цветные корпуса (светофильтры) индикаторов и кнопок или определенные изображения, знаки, символы.

Электролюминесцентные индикаторы – приборы, в которых применяется свечение некоторых веществ под воздействием электрического поля. Например, вакуумно-люминесцентные индикаторы. Они представляют собой многоанодные лампы, имеющие катод, эмиттириющий электроны и сетку, управляющую током индикатора. Аноды выполняются в виде знакосинтезирующих сегментов, покрытых люминофором. При столкновении с поверхностью анодов электроны вызывают свечение люминофора необходимого цвета. На каждый анод отдельно подается питающее напряжение. Данные индикаторы позволяют получить большое количество элементов и знаков разных цветов и высокой яркости.

Работа электронно-лучевых приборов основана на свечении люминофора при бомбардировке его электронами.

Газоразрядные (ионные) приборы используют свечение газа при электрическом разряде. Состоят из герметичного баллона с впаянным в него электродами (в простейшем случае анодом и катодом – неоновая лампа), и заполненного инертными газами (неон, гелий, аргон, криптон) под низким давлением. При подаче напряжения наблюдается свечение газа. Цвет свечения определяется составом газа-наполнителя. Используются для индикации постоянного или переменного напряжений. На сегодняшний день газоразрядные приборы применяются для изготовления плазменных панелей.

Плазменная панель - это матрица ячеек, заключенная между двумя стеклами. Каждая ячейка покрыта люминофором (соседние ячейки образуют триады из трех цветов – красного, зеленого и синего R, G, B) и заполнена инертным газом - неоном или ксеноном. Когда на электроды ячейки подаётся электрический ток, газ переходит в состояние плазмы и заставляет люминофор светиться. Основным достоинством плазменных панелей является большие размеры экрана. Плазменные панели имеют высокую контрастность (разность между черным и белым), большой угол обзора и широкий диапазон рабочих температур. Наряду с достоинствами есть и недостатки: только большие по размеру панели, постепенное «выгорание» люминофора, относительно большая потребляемая мощность.

Полупроводниковые индикаторы – приборы, принцип действия которых основан на излучении квантов света в области p-n-перехода, к которому приложено напряжение.

Различают:

- дискретные (точечные) полупроводниковые индикаторы – светодиоды;

- знаковые индикаторы - для отображения цифр и букв;

- светодиодные матрицы.

Светодиоды, или светоизлучающие диоды получили широкое распространение благодаря компактности, возможности получения любого цвета излучения, отсутствия хрупкой стеклянной колбы, низким питающим напряжениям и простоте включения.

Светодиод состоит из одного или нескольких кристаллов, испускающих излучение и расположенных в одном корпусе с линзой и рефлектором, который формирует направленный световой луч в видимой или инфракрасной (невидимой) части спектра.

Светодиодные матрицы (модули) представляют собой определенное количество светодиодов, выполненных в виде законченного блока и имеющих схему управления. Матрицы используются для изготовления светодиодных экранов.

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) – их работа основана на изменении оптических свойств жидких кристаллов под воздействием электрического поля.

Жидкие кристаллы представляют собой органические жидкости с упорядоченным расположением молекул, характерным для кристаллов. Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под действием электрического поля структура их нарушается, молекулы располагаются беспорядочно, и жидкость становится непрозрачной.

Осциллографы

Электронный осциллограф – это прибор, который позволяет визуально наблюдать и фотографировать форму и характер быстро изменяющихся процессов, происходящих в любой электрической цепи.

Электронно-лучевая трубка является одной из основных деталей прибора (рис.2.3.1.). Она представляет собой стеклянный баллон, похожий на колбу с плоским дном, покрытым с внутренней стороны веществом, светящимся под ударами электронов (люминофором).  Внутри баллона трубки укреплены электроды: нить накала Н, катод К, управляющий электрод-модулятор М, аноды А1 и А2 и отклоняющие пластины Y—Y', Х—Х'. Комплекс электродов, исключая отклоняющие пластины, предназначенный для создания электронного луча, называется электронным прожектором.

 Нить накала питается переменным током низкого на­пряжения и разогревает катод, выполненный в виде цилиндра, окружающий нить накала. Торцевая часть катода К покрыта оксидным слоем, испускающим электроны. Вокруг катода расположен цилиндрический электрод с отверстием в торце, называемый модулятором М. На негоподают отрицательныйпотенциал относительно катода, благодаря чему поток электронов, испускаемый катодом, группируется в виде луча, проходящего через отверстие в моду­ляторе. Также с помощью модулятора регулируется яркость электронного луча.

Для того, чтобы электронный поток достигал экрана и концентрировался на нем в виде резкой точки, используется система анодов А1 и А2, создающих ускоряющее электрическое поле, действующее на электронный поток и фокусирующее электронныйлуч. На первый анод А1 подают положительное напряжениеот 200 до 1000В в за­висимости от типа трубки, а на второй А2 — от 1000 до 4000В, Вследствие разности потенциалов анодов между ними образуется электрическое поле. Электронный луч, попадая в это поле, отклоняется им в направлении к горизонтальной оси и получает ускорение в направлении к экрану Э. Следовательно, аноды действуют как собирательная линза, направляя электронный луч на экран в виде резко очерченной точки.

На фокусировку луча влияют вторичные электроны, выбитые из экрана и заряжающие стенки трубки. Для устранения этого баллон трубки с внутренней стороны покрывают проводящимслоем изколлоидного раствора графита, называемого аквадагом, соединенным с анодом А2. Благодаря этому вторичные электроны отводятся на анод.

Управление отклонением электронного луча производится с помощью двух пар отклоняющих пластин Y—Y', Х—Х', на которые подаются напряжения определенной формы.