Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Индикаторы, общие сведения, классификация


Индикатор - оптоэлектронный прибор для преобразования электрических сигналов в адекватное им пространственное распределение яркости (контраста).

По характеру использования все системы отображения информации можно разделить на системы индивидуального, группового и коллективного использования.

По характеру визуализации информации все типы систем отображения информации можно разделить на две большие группы: активные и пассивные. Для систем индикации активного типа является то, что в них осуществляется преобразование электрической энергии в световую. Приборы данной группы создаются на основе активных излучающих компонентов: электронно-лучевых трубок; электролюминесцентных, газонаполненных или накаливаемых источников излучения, в которых излучающие элементы выполнены в виде фигур или сегментов или образуют управляемое матричное поле.

В системах пассивного типа для отображения информации принципиально наличие внешнего светового потока, который модулируется внешней средой. Приборы создаются на основе пассивных компонентов, модулирующих световой поток:

- жидкокристаллических, в которых пропускание или отражение света различными участками поверхности зависит от значения электрического поля;

- электрохромных, в которых цвет вещества зависит от значения электрического поля;

- электрофоретических, в которых под действием электрического поля перемещаются заряженные пигментные частицы, имеющие определенный цвет.

В пассивных индикаторах управляющие электрические сигналы модулируют внешний световой поток (электрооптические эффекты - изменение коэффициента поглощения или отражения участков растра, вращение плоскости поляризации проходящего света, изменение цвета поверхности и др.).

По морфологическому принципу системы индикации можно разделить на несколько больших групп: дискретные элементы, знаковые индикаторы, модули шкал, экраны, табло.

Требования, которые предъявляются к современным системам визуального отображения информации:

- способность воспроизведения информации любого характера;

- яркость; равномерность яркости на протяженной светоизлучающей поверхности;

- яркостный контраст изображения не менее 4:1 при внешней освещенности от 0 (полная темнота) до 100 000 лк (освещение прямыми солнечными лучами) при малом энергопотреблении;

- совместимость по напряжению питания со стандартными биполярными и МДП ИС управления, высокое быстродействие, и как следствие, возможность мультиплексного режима управления;

- различные цвета отображения для цветового кодирования информации;

- достаточно большой угол обзора отображаемой информации;

- возможность стериоскопического отображения информации;

- малое энергопотребление;

- рабочий диапазон температур от -60 до +70 оС, стойкость к термоциклированию, влаге, воздействию радиации, вибрации, ускорениям и ударам;

- срок службы не менее 10 000 часов и срок хранения не менее 15 лет;

- минимальные габаритные размеры и масса в пересчете на заданный характер отображения;

- возможность реализации плоской и гибкой конструкции;

- достаточно низкая стоимость.

В настоящее время ни один из типов систем визуального отображения информации не в состоянии удовлетворить всем вышеперечисленным требованиям.

Основные типы оптоэлектронных индикаторов:

- вакуумно-люминесцентные индикаторы;

- газоразрядные индикаторы;

- электролюминесцентные индикаторы;

- жидкокристаллические индикаторы;

- индикаторы на основе микроэлектромеханических систем (МЕМS);

- полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы;

- индикаторы на основе органических электролюминесцентных структур.

Наиболее часто применяют так называемые знакосинтезирующие индикаторы (ЗСИ), в которых изображения получают с помощью мозаики из независимо управляемых преобразователей «электрический сигнал - свет», и электроннолучевые трубки (ЭЛТ), на экране которых при соответствующем формировании управляющих сигналов можно получить любые знаки и графические объемные изображения.

Устройства отображения информации, которые устанавливают на выходе информационных систем, например ЭВМ, обеспечивающие визуальное отображение информации и связь человека с машиной, называют дисплеями.

В качестве дисплеев наиболее часто используют электроннолучевые трубки, но в ряде случаев применяют и знакосинтезирующие индикаторы.

По виду отображаемой информации ЗСИ делятся на: единичные для отображения информации в виде простой геометрической фигуры (точки, запятой, круга, квадрата и др.); цифровые - для отображения информации в виде цифр; буквенно-цифровые - для отображения информации в виде букв и цифр, включая и специальные математические символы; шкальные - для отображения в дискретной или аналоговой форме информации в виде уровней или значений величин; мнемонические - для отображения информации в виде мнемосхемы или их частей; графические - для отображения сложной информации в виде графиков, специальных знаков, символов, букв и цифр.

По виду элементов, обеспечивающих отображение информации, и способам формирования информационного поля ЗСИ делят на сегментные, элементы отображения в которых выполнены в форме сегментов, и матричные, в которых элементы отображения имеют форму квадратов, кругов, прямоугольников, сгруппированных и управляемых по строкам и столбцам.

По роду отображаемой информации все индикаторы делятся на две группы:

1.Знакосинтезирующие индикаторы (ЗСИ) для воспроизведения единичных точек, цифр, букв, шкал измерительных приборов, графиков, мнемосхем.

2.Экраны для воспроизведения как перечисленной выше информации, так и подвижных картин телевизионного типа.

Простейший элемент знакосинтезирующего индикатора или экрана называют знакоместом. Экраны содержат существенно большее число знакомест, чем знакосинтезирующие индикаторы.

Для получения изображения в знакосинтезирующих индикаторах используют несколько способов:

- непосредственное создание на поверхности растра требуемого символа;

- набор цифр или букв из отдельных элементов;

- набор требуемой информации из отдельных точек, размещенных на поверхности растра в виде прямоугольной матрицы;

- в индикаторе без фиксированных знакомест (например, в электроннолучевых трубках) символы «рисуются» построчно при сканировании растра возбуждающим воздействием (электронным лучом).

Использование в индикаторах цветовой гаммы существенно расширяет их возможности. Цветом можно дополнительно кодировать информацию, при этом наиболее различимы красный, белый, желтый, зеленый и пурпурный цвета. Цвет может служить для подчеркивания свойств объекта. Использование цвета оказывается важнейшим свойством индикатора при стремлении возбудить особое психофизическое состояние оператора, например, красный цвет - символ опасности.

По виду питающего напряжения ЗСИ подразделяют на индикаторы постоянного тока, переменного и импульсного токов. Ряд ЗСИ функционирует при подаче тока (напряжения) любой формы. В зависимости от значения питающего напряжения различают: низковольтные (U< 5 В); средневольтные (постоянное и переменное напряжения питания U< 30 В, импульсное U< 70 В); высоковольтные (пере­менные и постоянное U > 30 В, импульсное U > 70 В).

К числу основных параметров ЗСИ, определяющих качество отображения и восприятия информации, относят: яркость; равномерность яркости на протяженной светоизлучающей поверхности на разных излучающих элементах; яркостный контраст; спектр излучения или его количественные характеристики, помехоустойчивость.

 

4.2 Историческая справка. Четыре поколения индикаторных приборов

 

Вакуумные накальные индикаторы являются одними из первых применяемых «дооптоэлектронных» индикаторов, разновидностей ламп накаливания. В вакуумном стеклянном баллоне из вольфрамовых нитей сформированы цифры, высвечивающиеся при пропускании тока. Эти индикаторы имеют все достоинства и недостатки источников теплового излучения, они громоздкие, сложные. Но в то же время для них характерны рекордно высокая яркость и отличные эксплуатационные свойства (температурная и радиационная стойкость), долговечность. Но в целом вакуумные накальные индикаторы малоперспективны.

Четыре поколения индикаторных приборов может быть выделено на основе ретроспективного и перспективного анализа их развития. Первое поколение характеризуется небольшим числом используемых физических принципов, низкими значениями к. п. д. и яркости, малыми информационными возможностями, большими габаритами, одноцветностью, высоким управляющим напряжением, малой долговечностью (<103 ч), высокой стоимостью, ограниченным применением. Типичными представителями этого поколения являются газоразрядные пакетные индикаторы (типа «Никси»), первые образцы ЭЛИ.

К типичным представителям второго поколения индикаторных приборов следует отнести полупроводниковые и жидкокристаллические индикаторы, многоразрядные люминесцентные и плазменные монодисплеи. Эти приборы характеризуются высокой яркостью свечения и контрастностью, экономичностью, приемлемой долговечностью (104 ч), невысокой стоимостью. Эти качества, а также повышенная информационная емкость, совместимость с интегральными схемами управления обеспечивают широкое и многообразное применение индикаторов второго поколения. Как тенденция, проявляющаяся в отдельных представителях этого поколения, эти приборы характеризует многоцветность. Переход от первого поколения ко второму стал возможен благодаря привлечению новых физических эффектов и широкому и последовательному внедрению плоскостных конструкций и групповых методов обработки.

Третье поколение базируется в основном на тех же физических принципах, что и второе, однако совершенствование новых материалов и технологии позволяет достигнуть еще большей экономичности и информационной мощности; долговечность превысит 104 ... 105 ч; многоцветность станет обязательным качеством табло и экранов. Совмещение с устройством управления избавит потребителя от трудностей применения и благодаря низкой стоимости распространение информационных средств станет повсеместным. Неким прообразом изделия третьего поколения могла бы служить трехцветная плазменная панель, существенно усовершенствованная в направлении экономичности, миниатюризации схем управления, повышения долговечности и надежности и снижения стоимости.

Четвертое поколение индикаторных приборов можно наметить лишь контурно. Это полностью твердотельные квазимонолитные многоцветные универсальные экраны с встроенным управлением, плоской конструкции с рабочей площадью от 1 до 104см2. Срок службы должен превышать (5...7)*104 ч. Электронное обрамление экранов неизбежно должно будет использовать новые методы обращения с информацией. Не исключено также, что в этих приборах будут частично проявляться черты устройств отображения последующих поколений, в частности способность воспроизведения объемных голографических образов. Создание устройств четвертого поколения потребует не только коренного изменения технологии (совмещение групповой обработки с непрерывными процессами), но и открытия новых физических эффектов и синтеза новых совершенных материалов.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.