Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра. Автоматизация производственных процессов

Реферат

Вариант № 36

Вакуумные приборы для отображения информации

(накаливаемые, люминисцентные, ЭЛТ)

Выполнил:студент группы МА-520б

Самара М.

Проверил: Барабанов Г. П.

Волгоград, 2008

Оглавление

• Введение
• Накаливаемые
• Вакуумно-люминисцентные
• ЭЛТ
• Вывод
• Список использованной литературы


Введение

Несмотря на значительные успехи микроэлектроники, широкое внедрение вычислительной техники, электровакуумные приборы, устройства, использующие электрически поддерживаемую плазму, по-прежнему находят широкое применение. Они используются в специальных устройствах, технологическом и научном оборудовании, научном приборостроении и в других областях.

Широкое применение вакуумных и плазменных приборов в современной электротехнике объясняется целым рядом их преимуществ. Электровакуумные приборы обладают: повышенной радиационной стойкостью по сравнению с полупроводниковыми устройствами; термостабильностью; они работают при напряжениях, достигающих десятков киловольт; способны выдерживать электрические перегрузки. Плазменные приборы позволяют создавать мощные высоковольтные устройства промышленной электроники, а также получить новые приборы отображения информации. В настоящий момент перспективной является замена электроннолучевых трубок для цветных телевизоров и дисплеев на плоские цветные плазменные индикаторные панели. Большое внимание в настоящее время уделяется также изучению и использованию оптоэлектронных приборов, которые находят всё более широкое применение в устройствах передачи и приёма информационных сигналов. Следует отметить и то, что глубокое изучение работы полупроводниковых устройств тесно связано с изучением принципов работы компонентов электронных и плазменных изделий, приборов силовой электроники и отображения информации.

вакуумный электротехника люминесцентный электроннолучевой

Накаливаемые

Одними из первых в качестве приборов для отображения информации стали применять лампы накаливания. Как известно современные лампы накаливания используют световое излучение вольфрама, нагретого до высоких температур (2500-3000К). Стеклянную колбу с помещенной внутри вольфрамовой нитью или спиралью наполняют инертным газом или откачивают до получения полного вакуума.

Рисунок 1 Лампа накаливания: 1. стеклянная колба; 2. тело накала; 3. держатели; 4. штенгель; 5. вводы: 6. лопатка; 7. цоколёвочная мастика; 8. носик; 9. цоколь.

Промышленность выпускает лампы накаливания различного назначения, отличающихся по конструкции, габаритным размерам и электрическими па¬раметрам.

Лампы накаливания и в настоящее время широко используются для ото-бражения информации. Оно просты в эксплуатации, имеют большой срок службы (особенно при пониженном напряжении) и достаточно низкую стои¬мость. При необходимости кодирования информации цветом применят цвет¬ные фильтры.

Специально для пультов управления и других устройств отображения ин¬формации изготовляют сверхминиатюрные лампы накаливания (диаметр 2 и 3,2 мм, длинной 9-37 мм), рассчитанные на напряжение 1,2-12 В.

Широкое внедрение интегральных микросхем потребовало создание низ¬ковольтных индикаторов, легко согласующихся с интегральными микросхе¬мами по электрическим параметрам. Поэтому стали применять накальные индикаторы.

Накальные индикаторы относятся к числу таких индикаторов, которые обладают большой яркостью. Они представляют собой лампы накаливания в стеклянном болоне. На фоне изоляционной пластинки черного цвета натянуто несколько нитей (в зависимости от типов индикаторов - от четырех до девяти). Все нити имеют общий вывод, а вторые концы выведены на отдельные электроды. Различные сочетания включения нитей накаливания образуют стилизованное изображение буквы или цифры, наблюдаемое через боковую поверхность баллона лампы. При построении букв и цифр из прямых отрезков (сегментов) получаются стилизованное начертания, однозначно воспринимаемые наблюдателем. Существует несколько вариантов подобных начертаний.

Недостатком накальных индикаторов является высокая инерционность (порядка 200мс) и высокая потребляемая мощность.

Характеристики

· напряжение (3,15 и 6,3 В);

· потреб-ляемымй ток для одной нити (19,5 и 36 мА);

· цвет свечения (желтый и мо-жет изменяться по яркости в широких приделах).

Вакуумно-люминисцентные

Эти приборы представляют собой электронные лампы, в которых анод выполнен в идее отдельных сегментов, покрытых люминофором. Катод, сетка и все сегменты анода имеют самостоятельные выводы, подключаемые к общему источнику питания. Сигналы подаются на сегменты анода через специальный переключатель или непосредственно с дешифраторов. В цифровых лампах используются девять анодных сегментов, воспроизводящих стилизованные цифры при подаче напряжения одновременно на несколько сегментов, и десятый сегмент, высвечивающий запятую.

Рисунок 2 Вакуумный люминесцентный синтезирующий модуль

Вакуумные люминесцентные индикаторы выпускаются в цилиндрических и плоских баллонах. Первые бывают так одноразрядными, так и многоразрядными, вторые -- только многоразрядными.

Основа одноразрядного ВЛИ -- стеклянная или керамическая плата, на которой закреплены все остальные детали индикатора. В углублениях платы, выполненных в виде сегментов, находится проводящий слой, соединенный с контактами. Каждый сегмент имеет отдельный вывод. Проводящие слои сегментов полностью покрыты люминофором. На передней стороне платы в направлении считывания устанавливается плоский металлический электрод. Отверстия в этом электроде расположены напротив соответствующих сегментов, покрытых люминофором. На небольшом расстоянии от экранирующего электрода натянута управляющая сетка. В свою очередь на малом расстоянии от плоскости сетки, примерно параллельно оси лампы, расположен прямоканальный оксидный катод. Вся эта система помещена в цилиндрическую стеклянную колбу, которая изнутри покрыта прозрачным проводящим слоем.

В исходном состоянии для надежного запирания электронного тока и предотвращения нежелательного свечения люминофора к сетке прикладывается отрицательное напряжение смешения -- несколько вольт по отношению к катоду.

При положительном напряжении на управляющей сетке электроны ускоряются в направлении анодных сегментов. Задача управляющей сетки состоит еще в том, чтобы обеспечивать возможно более равномерное распределение плотности потока электронов на поверхности анода индикатора. Экранирующий электрод имеет тот же потенциал, что и управляющая сетка. Электроны попадают на сегменты, имеющие в данный момент положительный потенциал; возникает низковольтная катодолюминесценция -- нанесенный на анод сегмент люминофор начинает светится. Яркость свечения в зависит мости от применяемого люминофора достигает значений 300--700 кд/м² и более.

Характеристики

· Цвет свечения;

· Состав люминофора;

· Длина волны соответствующая максимуму спектральной характеристики (0,45-0,63 мкм);

· Цветовые координаты.

Электролюминесцентные индикаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими приборами для отображения информации: высокую надежность, большой срок службы, высокая яркость и контрастность, большой угол обзора, разнообразие ассортимента знаков и цветов. Благодаря хорошей наглядности эти индикаторы обеспечивают уверенное восприятие информации и не требуют излишнего напряжения от оператора.

Применение:

Применяются индикаторы следующих типов: матричный “столбик”, т. е. диод, имеющий прямоканальный катод и семь светоизлучающих элементов-анодов. Из таких “столбиков” может быть набрана матричная строка высотой 7 элементов и любой длинны; матричное “знакоместо” формата 5*7 элементов, предназначенное для сборки строк. Таки индикаторы могут быть двух- и трехцветными, при этом светоизлучающие элементы различных цветов располагаются парами или триадами, сохраняя общий формат знакоместа; “элемент матричного поля”, т. е. ВЛИ цилиндрической формы с торцевым выходом излучения, из которых формируется уже не строка, а матричное поле любого размер. Отдельные индикаторы могут быть одноцветными (с различным цветом свечения, располагаемые парами или триадами) или двух- трехцветными.

ЭЛТ

Электроннолучевыми приборами называются электровакуумные приборы, действие которых основано на формировании и управлении по интенсивности и положению одним более электронными пучками. Несмотря на большое разнообразие электронно-лучевых приборов, как по устройству, так и по назначению, между ними есть много общего. Так, электронно-лучевой прибор всегда содержит в баллоне три основных элемента: электронный прожектор, формирующий электронный пучок, или луч, отклоняющую приёмник электронов - экран или систему электродов электронного коммутатора.

Если в основу классификации электронно-лучевых приборов положить наиболее существенный преобразовательный признак, то все эти приборы можно разделить на четыре группы:

1. Приборы, преобразующие электрический сигнал в изображение - приёмные электронно-лучевые трубки: индикаторные и осциллографические трубки, кинескопы и другие.

2. Приборы, преобразующие изображение в электрический сигнал - передающие электронно-лучевые трубки

3. Приборы, преобразующие электрический сигнал в электрический сигнал - потенциалоскопы, электронно-лучевые коммутаторы.

4. Приборы, преобразующие невидимое изображение в изображение видимое - электроннооптический преобразователь, электронный микроскоп.

Электронно-лучевыми трубками называют электронные приборы, у которых электронный поток, выходящий из катода, формируется электрическим либо магнитным полем в узкий пучок - электронный луч. Основными частями электронно-лучевой трубки являются: электронная пушка, создающая узкий электронный луч, направленный вдоль оси трубки; отклоняющая система, изменяющая направление электронного луча; люминесцирующий экран, светящийся в месте попадания на него электронов.

Классификация ЭЛТ:

Существуют несколько разновидностей электронно-лучевых трубок по их названию: осциллографические, приемные телевизионные, телевизионные передающие и специальные. Управление пространственным положением луча осуществляется в них с помощью электрических (электростатическая отклоняющая система), магнитных (магнитная отклоняющая система) и комбинированных полей, а управление плотностью тока - с помощью электрических полей.

Чаще всего в измерительных приборах применяют ЭЛТ с электрической фокусировкой и отклонением луча.

Рисунок 3 Схема ЭЛТ:

1. Управляющий электрод (модулятор), 2. Анод, 3. Отклоняющая катушка, 4. Подогреватель катода,

5. Катод, 6. Электронный луч, 7. Фокусирующая катушка, 7.Электролюминесцентный экран

Источником электронов служит катод косвенного накала 1, имеющий форму полого цилиндра с нанесенным на торцевую поверхность оксидного слоя. Катод заключен в управляющий электрод 2 также цилиндрической формы. В торце управляющего электрода имеется маленькое отверстие (диафрагма), через которое происходит электронный луч. На управляющий электрод от источника Е_а подается отрицательный относительно катода потенциал. Изменением с помощью потенциометра R₁ напряжения (от 0 до - 50 ч - 100 В) на управляющем электроде регулируют ток в луче и яркость свечения пятна на экране. Далее на пути луча располагаются первый 3 и второй 4 аноды в виде цилиндров с одно или несколькими внутренними диафрагмами.

На аноды подается положительное ускоряющее напряжение (на первый 300 - 1000 В, на второй 1000 - 5000 В и более). Фокусировка луча осуществляется с помощью электрического поля, создаваемого между управляющим электродом и первым анодом и между первым и вторым анодами. С этой целью потенциометром R₂ изменяют напряжение на первом аноде, а, следовательно, конфигурацию эквивалентных линиях поля, действующего на электронный луч, как оптическая линза на световой пучок. Высокое напряжение на втором аноде служит также для ускорения электронного потока на пути его движения от катода к экрану 6.

Катод, управляющий электрод, первый и второй аноды образуют в совокупности эмиссионно-фокусирующую систему - электронный прожектор. Экран электронно-лучевой трубки представляет собой стеклянную поверхность, покрытую люминофором. Цвет свечения зависит от химического состава люминофора.

Чтобы вторичные электроны, которые при «бомбардировке» электронным лучом выбиваются с поверхности экрана, не накапливались на стенках трубки, на внутреннюю поверхность конического раструба и части цилиндрической горловины колбы наносят тонкий графитовый слой 5, соединенный со вторым анодом, на который стекают вторичные электроны.

В электростатических трубках электронный луч отклоняется пластинками X и Y, расположенных вдоль оси перпендикулярно друг к другу. Когда к паре пластин подводится постоянное напряжение, луч под действием поперечного поля отклоняется в сторону положительно заряженной пластины, что приводит к соответствующему перемещению светящегося пятна на экране.

Характеристики

Одним из важнейших параметров ЭЛТ является чувствительность - отношение линейного перемещения пятна на экране к величине отклоняющего напряжения, вызвавшего это перемещение. Чувствительность зависит от геометрических размеров элементов трубки и ускоряющего напряжения.

Для трубок с электростатическим отклонением выражается формулой:

где l₁ - длинна отклоняющих пластин, l₂ - расстояние от середины пластин до экрана, d - расстояние между пластинами, U_a2 - напряжение на втором аноде.

Для современных электростатических трубок чувствительность составляет 0,1 - 1 мм/В.

Другими параметрами ЭЛТ являются яркость свечения экрана и длительность послесвечения - отрезок времени, необходимый для уменьшения яркости свечения экрана до 1% от первоначальной.

Применение:

Осциллографические трубки применяются в контрольно-измерительных приборах для наблюдения формы электрических сигналов, т. е. функциональных зависимостей токов и напряжений от времени. Они составляют одну из функциональных групп электронных приборов, которые используются в измерительной технике. Телевизионные трубки, предназначенные для получения на экране телевизионных изображений, называют кинескопами. Кинескопы бывают черно-белого и цветного изображений.

Электронно-лучевые трубки специального назначения часто используются в качестве визуальных индикаторов, отмечающих на экране появление и существование электрического сигнала, воспроизводимого в световой форме или в виде знаков.

Вывод