Принцип действия и структурная схема электронного индикатора

Принцип действия и структурная схема электронного индикатора

с линейной системой развертки

В индикаторах с линейной системой развертки (развертка типа "А") наблюдается прямолинейное перемещение электронного луча от одного края экрана электронно-лучевой трубки к другому с постоянной скоростью. По достижении конца экрана луч быстро перемещается обратно к исходной точке, причем на время обратного хода луча на модулятор трубки подается отрицательное запирающее напряжение, в результате чего обратный ход становится невидимым для наблюдателя. В большинстве случаев развертка начинается в момент излучения зондирующего импульса, а в моменты прихода эхосигналов происходит симметричное отклонение луча в направлении, перпендикулярном направлению развертки. Для того, чтобы скомпенсировать уменьшение яркости луча при его отклонении от оси развертки, в моменты прихода эхосигналов на модулятор трубки подается положительное напряжение, увеличивающее яркость свечения электронного луча.

Структурная схема индикатора с линейной системой развертки, применяемого в рыбопоисковой гидроакустической станции "Прибой-101", приведена на рис. 12.

 

 

 

Регулятор

"Усиление"

                                                                                                                           Отклонение луча

Эхосигналы

Импульсы подсветки

 

                                                                      Импульсы гашения обратного хода развертки

                                                                                           и теневой метки

Блок ФЗ

 

Рис. 12. Структурная схема электронного индикатора с линейной разверткой

В состав схемы индикатора с линейной разверткой входят следующие узлы:

– блок ФЗ – формирователь запуска;

– блок ФР – формирователь развертки;

– блок БС – блок согласования;

– блок УПТ – усилитель постоянного тока;

– блок СТ – стабилизатор тока;

– узел ЭЛТ – узел электронно-лучевой трубки с высоковольтным блоком;

– времязадающие цепи блока ФЗ и блока ФР;

– регуляторы "Усиление", "Яркость", "Амплитуда Y", "Смещение Y", переключатель диапазонов электронного индикатора.

Блок ФЗ

Блок ФЗ представляет собой устройство для формирования синхронизирующих импульсов, которые управляют работой станции при выключенном самописце. Если самописец включен, то управление работой станции производится от самописца, а запускающие импульсы, формируемые в блоке ФЗ, не используются.

Назначение блока ФЗ:

a) запуск генератора зондирующих импульсов;

b) запуск развертки электронного индикатора;

c) запуск схемы ВАРУ;

d) запуск устройства задержки, используемого в режиме "Лупа";

e) гашение луча ЭЛТ на время действия теневой метки.

Основой блока ФЗ является фантастронный генератор, работающий в автоколебательном режиме. Частота повторения синхронизирующих импульсов определяется выбранным диапазоном дальности. По сравнению с другими типами автоколебательных устройств фантастронные генераторы отличаются высокой стабильностью параметров выходного напряжения.

Фантастронный генератор выполнен на миниатюрных лампах поз. 9 и 14. Напряжение на аноде лампы поз. 9 периодически изменяется по пилообразному закону с частотой, определяемой параметрами времязадающих элементов, подключаемых в соответствии с выбранным диапазоном дальности.

Времязадающие элементы фантастронного генератора расположены в блоке управления и индикации (БУИ) и подключаются к нему с помощью переключателя диапазонов (поз. 2 в блоке БУИ).

Полярность выходного пилообразного напряжения, вырабатываемого фантастронным генератором, – отрицательная, т. е. выходное напряжение линейно уменьшается от максимального значения до минимального, а затем скачком увеличивается до максимального значения. В рассматриваемой схеме предусмотрена стабилизация амплитуды генерируемых импульсов путем привязки значений начального и конечного напряжений выходного пилообразного импульса к фиксированным уровням. Делитель напряжения, состоящий из резисторов поз. 4 и 7, и диод поз 5 осуществляют привязку начального (максимального) уровня пилообразного напряжения на аноде лампы к уровню, определяемому параметрами элементов этого делителя. Для привязки конечного (минимального) уровня пилообразного напряжения используется делитель напряжения, состоящий из резисторов поз. 2 и 3, и диод поз. 6.

Запуск генератора зондирующих импульсов производится с помощью прямоугольных импульсов положительной полярности, снимаемых с экранирующей сетки лампы поз.9.

Эти импульсы поступают на вход дифференцирующей цепи, состоящей из конденсатора поз. 27 и резистора поз. 28. С выхода дифференцирующей цепи короткие отрицательные импульсы, соответствующие по времени заднему фронту входного прямоугольного импульса, подаются на базу транзистора поз. 25, который в исходном состоянии закрыт положительным напряжением +2,4 в, поступающим на вход блока ФЗ от источника питания. При подаче дифференцированных импульсов отрицательной полярности транзистор открывается, и на его коллекторе формируются положительные импульсы, используемые для запуска импульсного генератора.

Пилообразные импульсы отрицательной полярности, снимаемые с катода лампы поз. 14, подаются в блок ФР (конт. 1b разъема поз. 1) для запуска развертки электронного индикатора.

В блоке ФЗ конструктивно расположен ждущий мультивибратор поз.16, используемый для формирования теневой метки. Теневая метка представляет собой короткий участок развертки, на котором отсутствует отображение эхосигналов ввиду того, что в этот момент трубка преднамеренно запирается. Теневая метка используется для фиксации начала участка развертки, который оператор может просмотреть в режиме "Лупа" (режим отображения информации в укрупненном масштабе – 20 м или 80 м на весь экран). На вход ждущего мультивибратора поз. 16 подаются запускающие импульсы из блока БЗ (блок задержки), а его выходные импульсы отрицательной полярности используются для запирания трубки на время действия теневой метки.

Блок ФР

Блок ФР представляет собой генератор напряжения развертки. Основу блока ФР составляет также фантастрон, схема которого подобна схеме фантастрона, применяемого в блоке ФЗ. Однако, фантастрон блока ФР работает не в автоколебательном режиме, а в ждущем. Отрицательные пилообразные импульсы запуска развертки электронного индикатора, снимаемые с катода лампы поз 14 блока ФЗ, поступают в блок ФР на вход дифференцирующей цепи, состоящей из конденсатора поз. 2 и резистора поз. 5. В момент окончания пилообразного импульса на выходе дифференцирующей цепи формируется короткий импульс положительной полярности. Указанный импульс подается на базу транзистора поз. 4. Режим работы транзистора выбран таким образом, что в исходном состоянии ток коллектора незначителен, поэтому напряжение на коллекторе практически равно напряжению питания + 10 в. Положительный импульс, подаваемый на базу транзистора с выхода дифференцирующей цепи, вызывает кратковременное увеличение коллекторного тока транзистора. Увеличившийся ток создает падение напряжения на резисторе поз. 3, который является сопротивлением нагрузки транзисторного каскада, поэтому на коллекторе транзистора поз. 4 формируется короткий отрицательный импульс. Этот импульс используется для запуска фантастронного генератора, собранного на лампах поз. 16 и 25. Режим работы фантастрона устанавливается с помощью потенциометра поз. 20 "Режим" таким образом, что в исходном состоянии лампа поз. 16 заперта отрицательным напряжением – 27 в, подаваемым от источника питания. При этом положительное напряжение на аноде лампы максимально. Отрицательный импульс, снимаемый с коллектора транзистора поз. 4, через разделительный конденсатор поз. 10 и диод поз. 12 подается на анод лампы поз. 16, нарушая установленный режим работы лампы. С этого момента начинается процесс формирования пилообразного напряжения, т. е . напряжение на аноде лампы начинает уменьшаться по линейному закону. Стабилизация амплитуды пилообразного напряжения производится так же, как и в блоке ФЗ.

Для привязки верхнего уровня используются резисторы поз. 9, 11 и диод поз. 12. Привязка нижнего уровня осуществляется с помощью резистора поз. 6, стабилитрона поз 8 и диода поз. 13.

Скорость изменения напряжения, а следовательно, и длительность формируемых пилообразных импульсов определяется параметрами времязадающих элементов, также расположенных в блоке управления и индикации (блок БУИ) и подключаемых с помощью переключателя диапазонов развертки электронного индикатора.

Пилообразное напряжение развертки снимается с выхода катодного повторителя, собранного на лампе поз. 25. Для уменьшения амплитуды напряжения развертки до необходимой величины используется делитель напряжения, состоящий из резисторов поз. 26 и 27, включенных в цепь катода лампы поз. 25.

С выхода этого делителя напряжение развертки поступает на вход фиксатора уровня, состоящего из диода поз. 30 и резисторов поз. 28, 29, 31.

Фиксатор уровня необходим для устранения начального скачка (Δ U_вых) выходного напряжения фантастронного генератора. Этот скачок появляется в момент запуска фантастрона (рис. 13).

                                              Δ U_вых

 

Рис. 13. Выходное напряжение фантастронного генератора

 

Принцип работы фиксатора уровня заключается в том, что в исходном состоянии выходное напряжение фиксатора должно определяться не напряжением на его входе, а выходным напряжением делителя, состоящего из резисторов поз. 29 и 31. Выходное напряжение делителя устанавливается переменным резистором поз. 31 "Уровень" таким образом, чтобы в исходном состоянии напряжение на выходе фиксатора было меньше, чем напряжение на его входе, на величину скачка Δ U_вых .

С выхода фиксатора уровня пилообразное напряжение развертки подается на вход блока БС.

Для того, чтобы в исходном режиме (до подачи очередного запускающего импульса) исключить свечение неподвижного электронного луча ЭЛТ в точке экрана, соответствующей началу развертки, предусмотрено запирание ЭЛТ при отсутствии пилообразного напряжения развертки. Для указанной цели используется напряжение, снимаемое с антидинатронной сетки лампы поз. 16. В исходном режиме напряжение на этой сетке отрицательно, а при формировании пилообразного напряжения здесь появляется положительный импульс. Напряжение, снимаемое с антидинатронной сетки, через диод поз. 14 подается на вход усилителя постоянного тока, собранного на транзисторах поз. 34, 35, 38 и 43. Напряжение с выхода усилителя постоянного тока (коллектор транзистора поз. 43) поступает на модулятор электронно-лучевой трубки. В исходном состоянии отрицательное напряжение на входе усилителя постоянного тока обеспечивает открытое состояние транзисторов поз. 34, 35, 38 и закрытое состояние транзистора поз. 43. Благодаря этому, в исходном состоянии напряжение на коллекторе транзистора поз. 43 равно напряжению источника питания – 27 вольт, поэтому ЭЛТ заперта.

Как только начинается формирование пилообразного напряжения на выходе фантастронного генератора, напряжение на входе усилителя постоянного тока скачком увеличивается, транзисторы поз. 34, 35, 38 закрываются, а транзистор поз. 43 открывается. При этом напряжение на коллекторе транзистора поз. 43 становится равным нулю, и трубка открывается.

Этот же усилитель постоянного тока используется для кратковременного гашения луча ЭЛТ на время действия "теневой метки". С этой целью с выхода блока ФЗ (конт. 17 разъема поз. 1) на вход усилителя постоянного тока (база транзистора поз. 34) подается прямоугольный импульс отрицательной полярности.

Блок БС

Блок БС (блок согласования) предназначен для согласования блока ФР с блоком УПТ. Блок БС обеспечивает выполнение следующих функций:

a) компенсация постоянной составляющей пилообразного напряжения, подаваемого на его вход с выхода блока ФР;

b) установка амплитуды пилообразного напряжения, обеспечивающей необходимый размер развертки электронного луча на экране ЭЛТ;

c) привязка пилообразного напряжения развертки к определенному уровню, обеспечивающему работу усилителя блока УПТ в линейном режиме.

Корректировка уровня компенсации постоянной составляющей пилообразного напряжения осуществляется потенциометром "Установка 0" (поз. 64), расположенным в блоке управления и индикации (БУИ).

Установка амплитуды развертки осуществляется потенциометром "Амплитуда линейного режима" в блоке БУИ (поз. 73).

Блок УПТ

Блок УПТ представляет собой усилитель постоянного тока, собранный на транзисторах поз. 6, 10, 14, 16 и 18.

Входным каскадом блока УПТ является эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе поз.6. Этот каскад служит для согласования блока УПТ с блоком БС. Напряжение питания каскада определяется разностью выходных напряжений двух стабилизаторов напряжения, выполненных на стабилитронах поз. 5 и 11. В состав стабилизатора, определяющего нижний потенциал питающего напряжения указанного каскада, входит резистор поз. 13 (820 ом) и стабилитрон поз. 5 (КС139А). На вход стабилизатора подается напряжение + 27 в из блока питания. Это напряжение распределяется между стабилитроном и резистором. Падение напряжения на стабилитроне при его обратном включении не зависит от величины протекающего по нему тока и равно напряжению стабилизации этого стабилитрона (в данном случае + 3,9 в). Верхний потенциал питающего напряжения определяется выходным напряжением стабилизатора, состоящего из резистора поз. 7 (1,8 ком) и стабилитрона поз. 11 (Д814Г). На вход стабилизатора подается из блока питания напряжение – 27 в, а с его выхода снимается – 11 в.

Каскад на транзисторе поз. 10 представляет собой усилитель, выполненный по схеме с общей базой. Входное напряжение подается в цепь эмиттера транзистора поз. 10. В целях стабилизиции режима работы блока УПТ каскад охвачен отрицательной обратной связью. Напряжение обратной связи снимается с резистора поз. 12, включенного в цепь нагрузки блока УПТ последовательно с отклоняющей катушкой вертикального направления, и подается в цепь базы транзистора поз.10.

Выходным устройством блока УПТ является трехкаскадный эмиттерный повторитель, собранный на транзисторах поз. 14, 16 и 18. Нагрузкой эмиттерного повторителя является отклоняющая система, с помощью которой осуществляется линейное перемещение электронного луча в вертикальном направлении.

Субблок СТ

Субблок СТ выполнен на транзисторах и предназначен для стабилизации тока в центрирующих обмотках отклоняющей системы при изменении температуры. Этот же блок обеспечивает смещение развертки в небольших пределах путем изменения выходного тока. Смещение развертки в вертикальном направлении осуществляется с помощью потенциометра "Смещение Y", расположенного в блоке управления и индикации (поз. 78).

Узел ЭЛТ

Узел ЭЛТ объединяет следующие элементы схемы, входящие в состав блока БУИ:

– электронно-лучевая трубка с цепями питания;

– отклоняющая система;

– органы оперативной и полуоперативной регулировки яркости и центровки;

– цепи коммутации линейного и кругового режимов.

Электронно-лучевая трубка 23ЛМ3С питается от высоковольтного блока питания ВП–95. Этот блок вырабатывает напряжения + 400 в и + 12 000 в. Регулировка яркости луча осуществляется изменением напряжения на катоде ЭЛТ. Пределы изменения яркости устанавливаются с помощью полуоперативных органов управления (потенциометры поз. 81 и 84). Оперативная регулировка яркости осуществляется потенциометром поз. 82, находящегося на лицевой панели блока БУИ.

Кроме того, через конденсатор поз. 80 в цепь катода подаются импульсы подсветки отрицательной полярности, соответствующие по времени приему эхосигналов. Эти импульсы автоматически увеличивают яркость ЭЛТ в моменты прихода эхосигналов. Импульсы подсветки снимаются с видеодетектора усилителя УС–25.

Гашение луча при отсутствии развертки и гашение луча на время действия теневой метки осуществляется подачей на модулятор ЭЛТ напряжения – 27 в с выхода усилителя постоянного тока блока ФР.

Отклоняющая система состоит из нескольких обмоток. Для перемещения луча ЭЛТ снизу вверх при работе в режиме линейной развертки пилообразное напряжение подается на обмотку 11 – 12. Отклонение луча в горизонтальном направлении в моменты прихода эхосигналов осуществляется путем подачи радиоимпульсов с выхода блока УС–25 на обмотку 13 – 14. Электрическая центровка изображения в вертикальном направлении осуществляется изменением тока в обмотке 9 – 10. Начальная центровка осуществляется постоянным магнитом.