Реферат: Индикаторы - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Индикаторы

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 28 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Содержание 1. ИНДИКАТОРЫ 2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ 2.1 Челове ческое зрение 2.2 Восприятие цвета 2.3 Физические эффекты, пригодные для и спользования в индикаторной технике 3. «ТРИ КИТА» ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ 3.1 Полупроводниковые индикаторы (ППИ) 3.2 Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) 3.3 Газоразрядные индикаторы (Г РИ) 4. Применение индикаторов 5. Четыре поколения индикаторных приборов 1. ИНДИКАТОРЫ Среди систем отображения зрительной информации выделяют устройства коллективного, группового и индивидуального пользования. Т ипичными примерами этих устройств являются световые табло большого ст адиона, экрн телевизора, циферблат электронных наручныч часов. Кроме мно гих других моментов, эти устройства различаются прежде всего размерами используемых ими индикаторных приборов. Следуя общей направленности книги, здесь и в дальнейшем будут рассмотрены лишь малогабаритные и ми-н иатюрные индикаторы для устройств индивидуального и отчасти групповог о пользования, т. е. с расстоянием от индикатора до глаза наблюдателя не бо лее 1-2 м. 2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ 2.1 Человече ское зрение как основной «потребитель» информации, вырабатываемой инд икаторными прибора-ми, отличается исключительным своеобразием. Видима я область составляет очень малую часть оптического диапазона длин волн ( см. рис. 1.1); чувствительность глаза максимальна в центре этой области и рез ко спадает к ее краям. Это свойство зрения отражено в функции видности (ри с. 3.1), представляющей усредненную спектральную характеристику глаза как фотоприемника. В максимуме спектральной чувствительности (?мах=555 нм) 1 Вт и злучения вызывает зрительное ощущение, эквивалентное ощущению от свет ового потока 680 лм. При других длинах волн величина светового эквивалент а излучения меньше (ряд значений f? дан ранее в табл. 1.2); для широкополосног о белого света величина f? близка к 360 лм/Вт. Кривая рис. 3.1 довольно условна: в с умерках спектр деформируется так, что ?мах сдвигается влево на 50 ... 60 нм; детс кий глаз воспринимает свет начиная с ? ? 315 нм; увеличечие яркости источника раздвигает границы видимости, например концентрированное ИК излучение GaAs-лазера (? ? 860 нм) воспринимается как красное. Несмотря на все это и многочис ленные индивидуальные особенности людей, кривая рис. 3.1 гостирована и явл яется основой инженерной фотометрии; именно она служит ориентиром при р азработке излучателей и фотоприемников. Способность глаза приспосаб ливаться к восприятию резко различных по светимости объектов характер изуется логарифмическим законом Вебера — Фехнера, связывающим физич ескую яркость источника В с его физиологически ощущаемой яркостью Lфзл = а1nL + b, где а и b — константы. Поэтому динамический диапазон воспринимаемых глазом яркостей исключительно широк и простирается от — 10-7 кд/м2 (в темнот е) до — 105 кд/м2 (при яркой внешней засветке); при этом в интервале 10-7 ... 1 кд/м2 раб отает «сумеречный» механизм зрения и цветового восприятия нет. УФ -ик Рис. 3.1. Функция видности человеческого глаза (показаны условные границы р азличных цветов). Разные по яркости источники вызывают неодинаковые зрительные ощущения ; практически человек разли-чает не более 8 ... 10 градаций яркости (полутоно в), поэтому если информация передается изменением яркости индикатора, то нельзя использовать более 4 ... 5 градаций, а для надежной передачи — более двух (черное - белое). Кроме яркости источника человек оценивает и его пр остранственные характеристики: разрешающая способ-ность глаза (углова я) близка к 1' (т. е. различение на расстоянии 10 м двух штрихов, разделенных про меягольником в 3 мм). Для быстрого и безошибочного восприятия простого об ъекта (цифры, буквы и т. п.) надо, чтобы угловые размеры этого объекта были не менее 1о это для оптимальной высоты знака Н дает Н ? (0,5 ... 1)*10-2 Rг-о где Rг-о — рас стояние от глаза до индикатора. Отсюда, например, для индикатора, встроен ного в окуляр дальномера (Rг-о ?5 ... 10 см) допустимо Н?0,5 мм, для индикатора наруч ных часов -3 мм, а для крупноформатных дисплеев 10 ... 20 мм. При малой яркости (осв ещенности) индикатора величина R должна выбираться несколько большей, ч?м по (3.1). Полный угол зрения близок к 120° (по горизонтали) и 90° (по вертикали); обзор для зоны максимального разрешения характеризуется углами 20° и 15°. В соответствии с этим выбирается удлиненный в горизонтальном направлен ии формат экрана (в телевидении и кино отношение его сторон составляет 4:3). Кроме яркости и размеров индикатора, решающую роль в его восприятии иг рает контрастность воспроизво-димого знака. ?оличественно яркостный ко нтраст определяется как К=(L— Lфон)/ L, где L Lфон — яркости источника и фона. Практически для качествеичого восприятия важна не столько величина К, с колько ее пре-вышение над пороговой для данных условий контрастностью Kпор. Для хорошей видимости необходимо, чтобы число пороговых контрастов (К/ Kпор) было не менее 15 ... 30. Зависимость порога зрительного восприятия от у гловых размеров, яркости и контрастности наблюдаемых объектов предста влена на рис. 3.2. Заштрихованная поверхность соответствует порогу зрител ьного восприятия: точки, лежащие ниже нее, соответствуют условиям, не выз ывающим зрительных ощущений. Оценка временных характеристик светово го сигнала связана с инерционностью зрения: установлено, что при частоте световых посылок более 15 ... 50 Гц глаз перестает ощущать мерцание. При этом д ействует закон Тальбота: кажущаяся яркость мерцающего источиика равна средней за период наблюдения яркости *. Закон Тальбота служит основой дл я организации мультиплексных схем управления индикаторами. Рассмотр енные особенности зрения при оценке яркостных, пространственных, време нных характеристик световых сигналов фактически и определяют основные требования к индикаторам. К этому еще добавляются особенности ощущения цвета. 2.2 Восприятие цвета является величайшей привилегией человека ср еди всех представителей животного мира . Лишь цветовая окраска делает ок ружающий мир столь неповторимым и прекрасным, каким мы его воспринимаем . Нет такого внешнего раздражителя, который был L,кЗ/мг 1,0 2 5 10 20 Угол зрения, мин Рис. 3.2. Соотношения между угловыми размерами наблюдаемых объектов, яркос тью и контрастностью для порога зрительного вос- приятия при времени воз действия 0,3 с. бы близок к цвету по числу различных градаций: цветовые каталоги включаю т до 107 различиых оттенков! Естественно поэтому, что для индикаторной техн ики, стремящейс? в конечном счете к наиболее полному использованивю возм ожиостей зрения и к его максимальному удовлетворению, проблема цветнос ти отно-сится к числу основных. Современное учение о цветге базируется на том экспериментально установленном факте, что «элементар-ные фотопр иемники» глазной сетчатки — колбочки содержат рецепторы трех видов, ка ждый из которых обладает повышенной чувствительностью в красной, зелен ой и синей областях спектра. Соответственно этому говорят о трех основ ных цветах - R, G, B, сочетание которых позволяет синтезнровать всю цветовую г амму. Математически это означает, что цветовое ощущение можно рассматри вать как вектор в трехмерном пространстве, осями которого являются R-, G-, B-в екторы (принято ?r =700 нм, ?g — 546 нм, ?b =436 нм,см рис. 3.1). Упрощенная цветовая характеристика объекта возможна и в двухмерной форме — точкой на цветовом графике МКО ( рис. 3.3). Значение цветовых индексов источника (координат х и у) позволяет на йти две его важнейшие характеристики: цветовую тональность, определяем ую доминирующей длиной волн излучения (?f для источника F на рис. 3.3); цветовую иасыщенность, определяемую чистотой света (выраженное в процентах отно шение отрезков W-F, ?f на рис. 3.3). Опорная точка цветового графика — точка W(х= у=1/3)— соответствует белому свету, для которого характерны отсутствие ка кой-либо тональности и нулевая чистота цвета. Практически оптимальный б елый свет получается из смеси трех цветов с ? =450, 540 и 610 нм. Излучатели, располо женные на огибающей кри- вой цветового графика или вблизи нее (таково бол ьшинство светоизлучающих диодов), имеют чистоту све-та, близкую к 100%; для ср авнения укажем, что для ламп накаливания она не превышает 10 ... 20%. Многочисл енные психофизические эксперименты показывают, что по наилучшей цвето различительной спо-собности глаза выделяются шесть основных цветов: бе лый, черный, красный, желтый, зеленый, синий. По-этому и многоцветные индик аторы, выполняющие функцию отображения информации посредством использ ования различных цветов, не должны использовать более шести цветов свеч ения, реально не более 3 ... 5. При сильной внешней засветке белым светом удоб ны красный, желтый, синий, пурпурный цвета; при слабой засветке к ним могут быть добавлены белый и зеленый. Для индикаторов с элементами малого раз мера оптимальны белый или желтый цвета. Наиболее контрастные области сп ектра для красного, желтого, зеленого цветов лежат в диапазоне 610 ... 630 нм , 588 ... ... 598 над и менее 548 нм соответственно. Для систем отображения нужны как н асыщенные контрастные цвета, так и малонасыщенные полутоновые. Как след ует из цветового графика (рис. 3.3), для синтеза последних необходимы источн ики синего излу-чения: смешение чистых цветов из области красный — зеле ный дает только насыщенные цвета. Если, наконец, к сказанному добавить, ч то значительный процент людей обладает различными врож-денными аномал иями цветового зрения, то становятся понятны трудности создания высоко надежных много-цветных индикаторов. В заключение отметим, что учение о человеческом зрении намного сложнее любой другой области знаний и сказ анное здесь есть лишь самое начальное приближение к действительности. П сихофизическое простран-ство цветового восприятия не является линейны м, поэтому технически используемы е прин ципы пропорцио-нальности и аддитивности цветовых сигналов не отражают реальность. Повидимому, цветоразличение (и его высокая чувствительност ь) является не внутренним свойством отдельных колбочек, а результатом со вместного действия многих элементов сетчатки, итогом пространственног о и временного интегрирования и усреднения. Можно считать твердо устан овленным, что для создания совершенной системы цветовоспроизведения п о-требуется смешение не трех основных цветов, а по крайней мере десяти - дв енадцати. Все это объясняет многочисленные расхождения между рекоменд ациями и выводами МКО (которые и сами постоянно изменяются) и цветовыми о щущениями различных наблюдателей. 2.3 Физические эффекты, пригодные для использования в индикаторной технике, исключительно разнообразны. Пер ечислим основные из них, придерживаясь хронологического принципа. 1. Св ечение вольфрамовой нити помещенной в вакуум и раскаленной пропускани ем через нее электри-ческого тока (накальные индикаторы). 2. Свечение, соп ровождающее электрический разряд в газах (газоразрядные индикаторы). 3. Предпробойная электролюминесценция порошковых люминофоров в перемен ном электрическом поле (злектролюминесцентные индикаторы). 4. Инжекцио нная люминесценция монокристалличсских полупроводников с p— n переход ами (полудроводниковые индикаторы). 5. Излучение фотолюминофоров, нанес енных на полупроводниковые излучатели; возможны два крайних ва-рианта: а нтистоксовый люминофор на ИК излучателе и «обычный» фотолюминофор на излучателе сине-фиолетового диапазона (пока рипотетическая модель). 6. Э лектролюминесценция тонких поликристаллич?ских полупроводниковых пл енок в постоянном и перем?нном электрических полях (тонкопленочные элек тролюминесцентные индикаторы). 7. Низковольтная катодолюминесц?нция (в акуумные люминесцентные индикаторы). 8. Электрооптические эффекты в жи дких кристаллах (жидкокристаллические индикаторы). 9. Изменение окраск и вещества при пропускании через него электрического тока (электрохром ные индика-торы). 10. Электрооптические явления в сегнетоэлектриках, обла дающих эффектом двойного лучепреломления (сегнетоэлектрические индик аторы). 11. Гальваническое осаждение и растворение тонкопленочных метал лических рисунков (электролитические индикаторы). 12. Перемещение заряж енных коллоидных частиц под действием постоянного электрического поля (элек-трофоретические индикаторы). 13. Разнообразные обратимые электро- и фотохимические процессы (электрохимические индикаторы). 14. Изм?нение оптических свойств вещества при переходе из жидкой фазы в парообразную при нагр?ве электрическим током (парожидкостные индикаторы). Солоставл ение этих эффектов позволяет сделать ряд обобщенйй: — все виды индика торов можно подразделить на индикаторы с активным и пассивным растрами. К первой группе относятся приборы на основе светогенерациоиных эффект ов (1— 7), приборы второй группы требуют внешней подоветки (8— 14); — в светог енерационных индикаторах выделяются приборы с прямым (2, 3, 4, 6) и двухступен чатым (1, 5, 7) преобразованием электрической энергии в световую; - индикато ры с пассивным растром могут быть основаны на изм?нении коэффициентов от ражения (8, 11, 12, 13. 14), пропускания (8, 12, 13), поглощения (9, 13) света и на вращении плоскос та поляризации (8, 10); — управлевие индикаторами может осуществляться эл ектрическим током (1, 4, 5, 6, 14), напряжением (2, 3, 6, 7, 8, 10, 12), зарядом (9, 11); — в качестве активных сред в индикаторах выступают металлы (1, 11), монокристаллы (4, 5), твер дые по-ликристаллические вещества (6, 9, 10), порошки (3, 7), жидкости (8, 12), газы (2, 14); — наиболыпее распространение получили полупроводниковые, газоразрядны е и жидкокристаллические ин-дикаторы. 3. «ТРИ КИТА» ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ 3.1 Полупроводниковые индикаторы (ППИ) п римечательны прежде всего тем, что могут перекрыть весь видимый диапазо н спектра (рис. 3.4). Яркое и чистое свечение, удобство управлеиия, экономично сть, технологичность, долговечность открывают перед этими приборами бе зграничные перспективы. Исторически освоение цветовой гаммы идет спр ава налево: от красного, через оранжевый и желтый к зеле-ному. Это было свя зано со значительными успехами в области технологии синтеза GaAsP и GaP. Наибо ль-шие принципиальные трудности вызывает получение синего света, однак о следует заметить, что когда эти трудности будут преодолены, то такой ма териал, как GaN, [pic] может оказаться одним из самых дешевых, так как выращива ется в виде тонких пленок на сапфировых под-ложках. Решение проблемы эфф ективного синего излучателя откроет путь для создания единой технолог ии индикаторов всех цветов, основанной на преобразовании этого излучен ия в более длинноволновое с использовани-ем подходящих фотолюминофоро в. В полупроводниковых индикаторах используются дв е основные конфигурации высвечиваемых элементов: — семисегментная (р ис. 3.5,а), позволяющая воопроизводить все д?сять цифр и несколько букв (цифро вой индикатор); — матричная (рис. 35,6) с числом точ?к 36 (7x5+1), воспроиэводящая вс е цифры, буквы и знаки стан-дартного кода для обм?на информацией (универс альный цифро-буквенный индикатор). Для малых по размеру индикаторов ис пользуется монолитная конструкция, для больших — в целях экономии доро гостоящих материалов — гибридная, т. е. наборная из отдельных кристалло в. Высокая яркость свечения светодиодоа позволяет использовать различ ные способы увеличения изображевия. Кроме простейшего линзового увели чения (8 на рис. 1.8,6) достаточно широко используются «псевдосветоводные» ко нструкции (рис. 3.6). Здесь кристалл помещ?н в основании конически расширяющ ейся прорези в пластмассовой пластине. Иногда внутренние стенки такого световода металлизируют, а сверху помещают пластмассовую линзорастров ую пластину, «выравнивающую» яркость свечения по площади прорези. Такая конструкция позволяет получать светящиеся площадки, на порядок превыш ающие площадь кристалла. Основная масса полупроводниковых индикаторов имеет малые размеры знаков (Н=3 ... 7,5 мм), использование оптического увеличен ия позволяет продвинуться до Н = 12,5 ... 17,5 мм, в наборных конструкциях реализу ют Н = 25 ... 50 мм, что позволяет считывать информацию с расстояния 10 ... 15 м. Для уд обства применения изготавливаются многоразрядные индикаторы (три, чет ыре, шесть, девять и т. д. знаков в одном корпусе), иногда в тот же корпус поме щается и монолитная схема управления (дешифратор-формирователь). Важно й и сложной является задача получения приборов с перестройкой цвета све чения. Простейшее реше-ние — помещение нескольких разных кристаллов в о дин корпус — для индикаторов не подходит. Могут использоваться (GaP- свето диоды, легированные одновременно азотом, кислородом и цинком, у которых при повышении инжекционного тока последовательно наблюдается красное , желтое, зеленое свечение. Однако цветовая насыщенность таких приборов невысока. Более перспективными представляются структуры с двумя p— n - пе реходами и с общей базовой областью. Усложнение светоизлучающего элем ента позволяет расширить его функциональные возможности и в схемо-техн ическом плане. Так, в GaP- структуре типа р+— n— і— n+ фоточувствительная і - об ласть образует внутреннюю положительную обратную связь, поэтому такой светодиод имеет динисторную вольт-амперную характеристику, т. е. обладае т «памятью». Прогресс физики и технологии светоизлучающих диодов позв оляет перейти к созданию монолитных много-элементных матриц: вполне дос тижимо получение 103 ... 104 светящихся точек (т. е. 30 ... 300 знаков) на одном кристалл е площадью 1,5 ... 15 см2. Такие матрицы явятся элементарной ячейкой наборного п олупроводникового экрана, для технической реализации которого необход имо решение проблем многоуровневой коммутации, отвода тепла, схем управ ления. При использовании элементов, обладающих памятью и перестройкой ц вета, могут быть созданы достаточно экономичные, малогабаритные, многоц ветные экраны индивидуального использования с объ?мом одновременно от ображаемой информа-ции, эквивалентной 0,3— 0,5 стр. машинописного текста. 3.2 Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) относятся к «молодым» и бурно про грессирующим оптоэлектронным прибором. Жидкокристаллическое состоян ие вещества характеризуется одновременным сочетанием свойств жидкост и (текучесть) и кристалла (оптическая анизотропия). Такое состояние може т обнаруживаться в некотором температурном интервале между точкой кри сталлизации Тк и точкой превращения вещества в однородную прозрачную ж идкость Тж. Имеется несколько структурных разновидностей жидких крист аллов (ЖК); для индикаторных приборов используются нематические ЖК, хар актеризующиеся следующими основными особенностями: — молекулы этих веществ имеют сильно вытянутую, нитевидную конфигурацию; — в равновес ном состоянии проявляется тенденция к ориентации больших осей молекул вдоль какого-то преимущественного направления; — межмолекулярные вз аимодействия очень слабы, поэтому структура жидкости (характер ориент ации мо-лекул) может легко изменяться под влиянием внешних воздействий; — имеет место оптическая и электрическая анизотропия: значения показ ателей преломления и диэлектрической постоянной в направлении вдоль б ольших осей молекул (n11 и ?11 ) и перпендикулярно ему (n+ и ?+) различны (ЖК — криста ллы с двойным лучепреломлением); — В зависимости от знака величины ??=?11 – ?1 различают положительную и отрицательную диэлектри-ческую анизотро пию — при приложении электрического поля молекулы ЖК первого типа орие нтируются вдоль поля, второго типа — поперек поля; — наличие анизотро пии и возможность перестройки структуры проявляются в двух разновидно стях электро-оптических эффектов; изменение характера поляризации про ходящего (отраженного) света и изменение коэффициента отражения (пропус кания) света. В качестве жидких кристаллов могут выступать очень многи е органические соединения (тысячи), наи-лучшие для технических применени й результаты дают их смеси. «Классическими» нематическими смесами явля ются МББА (н- (п- метоксибензилиден) — п- (н-бутиланилин)) и ЭББА (н- (п-этоксибе нзилиден) — п- (н - бутиланилин)), обеспечивающие получение ?Тжк =Тж— Тк=15 ... 70°. Среди всех структурных разновидностей жидких кристаллов нематическ ие отличаются наименьшей вязкостью, что обеспечивает их наибольшее быс тродействие, определяемое временем переориентации молекул ~10-1 с (и до ІО -2 ... 10-3 с в специальных рабочих режимах). Удельное сопротивление нематическ их ЖК очень велико (~1017 Ом*см и для его некоторого уменьшения (что порой нео бходимо) в жидкость вводятся органические примеси, при диссоциации кото рых возникают свободные ионы. Исторически первым электрооптическим э ффектом, использованным в индикаторной технике, стал эффект динамическ ого рассеяния. Если к слою слегка проводящего нематического ЖК с отрицат ельной диэлектрической анизотропией приложить электрическое поле, то молекулы ориентируются поперек поля, а возникающий поток ионов стремит ся ларушить эту ориентацию. При некотором значении тока проводимости в озникает состояние турбулентности, разрушающее ранее упо-рядоченную с труктуру ЖК. Беспрерывные хаотические изменения показателя преломлени я участков жидкости вызывают рассеяние света (отсюда и название эффекта ), внешне проявляющееся как помутнение ЖК. Вольт-контрастная характерист ика ЖКИ представлена на рис. 3.7. Лучшие характеристики индикаторов дает использо- вание твист-эффекта, суть которого заключается в сле- дующем. В з азоре между двумя пластинами тем или иным способом достигают «скручива ния» номатической структуры ЖК, т. е. такого расположения молекул, когда и х большие оси параллельны ограничивающим по- верхностям, а направления э тих осей вблизи одной и другой пластин взаимно перпендикулярны (рис. 3.8,а). В толще жидкости ориентация молекул меняется постепенно от верхней гр аничной ориентации к нижней. Технологически такая скрученная струк- тур а достигается, например, путем однонаправ- ленного натирания внутренних поверхностей стеклянных пластин во взаимно перпендикуляр- ных направл ениях, что и ведет к соответствующей ориентации молекул. С лой скрученного нематического ЖК вращает плоскость поляризации проход ящего света на п/2. Если к ячейке приложить электрическое поле, то (при усло вии использования материалов с положительной диэлектрической анизотр опией) все молекулы ориентируются вдоль поля (рис. 3.8,6) и эффект скручивания пропадает. Теперь слой жидкости не изменяет поляризации проходящего че рез него света. Помещая на входе и выходе ячейки поляроидные пластины, пр еобразуют модуляцию поляризации света в амплитудную. Твист-эффект в от личие от эффекта динамического рассеяния является чисто полевым: для ег о реализации пропускание тока через структуру не нужно. Это дает существ енный выигрыш в энергопотреблении. Устройство жидкокристаллического индикатора (рис. 3.9) достаточно просто, здесь удобно реализуюгся современ ные плоские панельные конструкции. Для получения низких управляющих на пряжений (единицы вольт) зазор между пластинами должен быть небольшим (~10-3 см), а используемая жидкость должна иметь круто нарастающую вольт-контра стную характеристику (рис. 3.7). Характерно, что стоимость ЖКИ (в отличие от полупроводниковых) очень мало зависит от их площади — изготавливаются приборы с высотой цифр от 3 до 500 мм. Используются конструкции, работающие к ак в отраженном свете (большинство типов), так и в проходящем. Все ЖКИ раб отают на переменном токе; при попытках использовать постоянное управля ющее напряжение оказываются существенными электролитические эффекты и срок службы прибора становится недопустимо малым. Жидкие кристаллы п редставляют собой достаточно удобную основу для создания информационн ых табло повышенной информационной емкости и экранов мало- кадрового те левидения. Причины этого— малая потреб-ляемая мощность, высокая контра стность, низкое питающее напряжение, технологичность. Основные сложнос ти связаны со схемами управления: низкое быстродействие [pic] ЖКИ затрудня ет использование мулыиплексных режи- мов, приводит к созданию ЖК матриц с большим коли- чеством внешних выводов. Перспективы преодоления этой пр облемы видятся в разработке конструкции экра- на, в которой вместо одной из стеклянных обкладок обычного ЖКИ используется кремниевая пластина, содержащая схему управления и имеющая на своей поверхности матрицу эле ментарных электродов. Каждый из этих электродов является оптическим о тражателем. Такое технологическое совмещение растра и схемы управлени я резко сокращает число внешних выводов. Совершенствование ЖКИ ведетс я в направлении получения цветных изображений (для этого привлекаются иные, отличные от описанных, электрооптические эффекты), повышения быстр одействия, долговечности (значения, близкие к 105 ч, представляются вполне реальными), создания злементов с встроенной памятью. 3.3 Газоразрядные ин дикаторы (ГРИ) являются примером того, как влияние конструкторско-технол огических идей микроэлектроники заново преобразует «старую» традици онную область техники. [pic] Основу любого прибора этого класса составля ет элементарный газоразрядный промежуток (рис. 3.10). За-жигание и поддержан ие разряда требует высокого напряжения (Uзаж?80 ... 400 В, Uгор?50 ... 300 В), ток близок к 1 м А. Заполнение рабочего объема неоном дает оранжевое свечение, а гелием и аргоном — желтое и фиолетовое. Возможно и непрямое преобразование эне ргии: разряд в ксеноне (УФ излучение) в сочетании с фотолюминофорами жела емого цвета свечения. Инерционность газового разряда определяется в ос новном временами его гашения (10-7 ... 10-8 с) и исчезновения плазмы (10-6 ... 10- 4 с). Испо льзуются два основных режима работы. В режиме постоянного тока обязател ен балластный резистор, необходим и элемент гашения разряда. Взаимодейс твие газа с электродами (рис. 3.10,а) сопровождается катодным распылением, о собенно интенсивным при минусовых температурах. Значительно перспекти внее высокочастотный разряд, для которого характерны самоограничение и отсутствие непосредственного кон- такта газа с электродами (рис. 3.10,6). Среди газоразрядных индикаторов выделяют: знаковые, шкальные и универс альные (плазменные панели). На смену громоздкой пакетной конструкции газ оразрядной лампы с десятью изолированными катодами, высвечивающими от дельные цифры, пришел многоразрядный монодисплей панельного типа, один из вариантов которого представлен на рис. 3.11. Его характерные особенности : плоскостность, малая толщина (несколько миллиметров), простота констру кции (всего четыре детали) и технологии. Две плоские электродные решетки из ковара, получаемые штамповкой или травлением, закрепляются на отдель ных стеклянных пластинах, после чего части собранного пакета соединяют ся в горячем состоянии. Затем пакет вакуумируется, заполняется газовой с месью и герметизируется. Кроме катодных линейных элементов, формирующи х изображение, электродные решетки содержат и внешние выводы. Имеется много разновидностей сегментных ГРИ, но все они однотипны с описанным пр ибором. Типичные значения высоты знаков составляют 5... 16 мм, число разрядов 3 ... 9. Для питания необходимо напряжение постоянного тока 170 ... 200 В. Универс альный индикалэр или плазменная панель представляют собой двухкоордин атную матрицу, содер-жащую не менее 104 ... 105 элементарных газоразряд- [pic] ных я чеек. Разрабатываются панели постоянного и переменного тока, т. е. с внутр енними и внешними элек-тродами (рис. 3.12). Высокочастотный экран питается дв умя возбуждающими напряжениями от генераторов Г1 и Г2 (рис. 3.12,в): синусоида льным опорным с частотой в несколько килогерц, поддерживающим разряд, и записывающим (или стирающим) в виде коротких прямоугольных импульсов, «п оджигающих» ту или иную ячейку. В конструкциях рис. 3.12 центральная мозаи чная пластина служит для изоляции разрядных промежутков друг от друга, е ю определяется разрешающая способность экрана, близкая к 10 ... 20 лин/см. Огра ничения области разряда можно добиться и без перегородок повышением да вления газовой смеси, которое ведет к стягиванию плазменного шнура, возн икающего в месте пересечения возбужденных X- и У-электродов. Идя по этому п ути, можно существенно повысить разрешающую способность, особенно у панелей переменного тока. Высокое напряжение питания и боль шое число эле-ментов требуют довольно сложных схем управления. Тем не ме нее на основе как биполярных, так и МОП-транзисторов и спе- циальных интег ральных схем удается изготовить достаточно компактные плоские устройс тва, размещаемые на задней стороне панели. Схемы управления не только во спроизводят на экране требуемые образы, но и позволяют изменять интен- с ивность свечения, обеспечивая передачу до нескольких десятков полутон ов (градаций яркости). Для уменьшения чис- ла выводов от панели и упрощения схемы управления используют принцип самосканирования, для реализации которого в центральной пластине делают специальные отверстия, соеди- ня ющие определенным образом соседние ячейки друг с другом. Вследствие эт ого зажженное состояние, созданное в одной ячейке, последовательно пере мещается по всем элементам строк и столбцов экрана. Для получения цветно го изображения изготавливается прозрачная панель (рис. 3.13), каждый слои ко торой генерирует свечение определенного цвета (обычно К— О— В), а требуе мая окраска обеспечивается соответствующим управлением этими слоями. Возможно и другое решение задачи: в панели с ксеноновым наполнением (УФ и злучение) создается сложное люминофорное покрытие (подобное триадам ТВ экрана), а газовый разряд «включает» нужный цвет. Уменьшить напряжение и мощность управляющих сигналов можно лишь введе нием в электрическую схему дополнительных электродов. При сохранении напряжения анод — катод на уровне 200 ... 400 В для включения разряда в трехэлек тродной схеме необходимо лишь 20 ... 40 В, а в четырехэлектродной (тиратронной) — 2... 6 В. Мо щность, потребляемая управляющей цепью, может быть снижена до 10-4...10-5 Вт, и у стройство оказывается полностью совместимым со стандартными биполярн ыми и МОП-интегральными схемами. Но для практической реализации указанн ых преимуществ необходимо создание индикаторов тиратронного типа в па нельной конструиции методами пленочной технологии. Важнейшая задача с овершенствования плазмечных панелей всех видов заключается в повышени и их долговечности до 104 . . . 105 ч на основеоптимизации конструкции, тщательно го подбора материалов и отработки мас-сового производства. 4. Применение индикаторов Применение индикаторов характеризует ся прежде всего тем, что именно этими приборами электроника широко входи т в быт человека. Можно упомянуть такие изделия, как электронные цифровы е часы (рис. 3.21), калькуляторы, автомобильные индикаторные панели, настроен ные шкалы радиоприемников, указатели программ телевизоров, индикаторы кухонного оборудования. В промышленности эти приборы являются обязат ельным элементом периферийных устройств ЭВМ, автоматизированных систе м управления, контрольно- измерительной аппаратуры, сервисных устройст в транспортных и связных систем. В военной технике системы отображения и нформации необходимы на командных пунктах, в различных навигационных у стройствах, системах наведения, в приборных щитах самолетов, танков, под водных лодок ... Все это предопределяет массовое производство индикато рных приборов: годовой выпуск приборов (в пере-счете на знак) превышает 1 м лрд., объем производства почти такой же, как у диодов всех типов, очень выс оки и темпы роста — удвоение объема за 5— 6 лет. Индикаторные средства и грают решающую роль в переходе от телефона к терминалу и к видеотелефону ; в будущем найдут свое разрешение проблемы твердотельного телевидения, электронной книги и газеты. Не исключено, что совершенствование полупро водниковых светоизлучающих диодов даст в конце концов средство для вос производимого получения тех 10 млн. оттенков, которые насчитывают наибол ее полные цветовые каталоги; решит все сегодняшние проблемы колориметр ии; породит новые виды изобразительного искусства и в конечном счете нач нет активно воздействовать на формирование эстетического мира человек а. 5. Четыре поколения индикаторных приборов Четыре поколения индикаторн ых приборов может быть выделено на основе ретроспективного и перспек-ти вного анализа их развития.

1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Детство заканчивается, когда тебе перестают оставлять ножку от курицы.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Индикаторы", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru