Индикаторные приборы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

Индикаторные приборы

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовил:                                                                                       Ковалев А.А

 

 

 

Гродно 2013

Среди систем отображения зрительной информации выделяют устройства коллективного, группового и индивидуального пользования. Типичными примерами этих устройств являются световые табло большого стадиона, экрн телевизора, циферблат электронных наручных часов. Кроме многих других моментов, эти устройства различаются прежде всего размерами используемых ими индикаторных приборов.

Применение индикаторов характеризуется прежде всего тем, что именно этими приборами электроника широко входит в быт человека. Можно упомянуть такие изделия, как электронные цифровые часы (рис. 3.21), калькуляторы, автомобильные индикаторные панели, настроенные шкалы радиоприемников, указатели программ телевизоров, индикаторы кухонного оборудования.

 В промышленности эти  приборы являются обязательным  элементом периферийных устройств  ЭВМ, автоматизированных систем управления, контрольно- измерительной аппаратуры, сервисных устройств транспортных и связных систем. В военной технике системы отображения информации необходимы на командных пунктах, в различных навигационных устройствах, системах наведения, в приборных щитах самолетов, танков, подводных лодок.

 Все это предопределяет  массовое производство индикаторных  приборов: годовой выпуск приборов (в пере-счете на знак) превышает 1 млрд., объем производства почти  такой же, как у диодов всех  типов, очень высоки и темпы роста — удвоение объема за 5—6 лет.

 Индикаторные средства  играют 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 полупроводниковых светоизлучающих диодов даст в конце концов средство для воспроизводимого получения тех 10 млн. оттенков, которые насчитывают наиболее полные цветовые каталоги; решит все сегодняшние проблемы колориметрии; породит новые виды изобразительного искусства и в конечном счете начнет активно воздействовать на формирование эстетического мира человека.

Эти инструменты служат для относительных измерений и могут применяться для измерения небольших отклонений в размерах и форме деталей, для проверки правильности взаимного расположения поверхностей деталей, осей, валов, шкивов и т. д.

Наибольшее распространение получили индикаторы часового типа. Циферблат индикатора, имеющего предел измерения 0...10 мм, представляет собой шкалу со 100 делениями; шкала указателя оборотов стрелки имеет 10 делений.

Механизм индикатора состоит из шестерен, подобранных так, что перемещение измерительного стержня на 0,01 мм дает перемещение стрелки на одно деление.

При перемещении измерительного стержня на 1 мм стрелка указателя оборотов передвигается на одно деление (при этом стрелка индикатора, совершив полный оборот, займет опять нулевое положение). Установка стрелки индикатора  в нулевое положение производится вращением циферблата за ободок, закрепляемый после этого стопором.

11. Индикатор часового  типа

Индикатор при измерениях может закрепляться в любом положении в специальных стойках.

Индикатор устанавливают таким образом, чтобы наконечник измерительного стержня слегка коснулся исходной измеряемой поверхности изделия или установочной меры. Затем регулируют установку стрелки на нулевое деление циферблата. Для этого, ослабив винт, индикатор подводят так, чтобы его большая стрелка сделала 1...2 оборота. Этим самым индикатору дается натяг, который необходим для того, чтобы во время измерения индикатор мог показать как отрицательные, так и положительные отклонения от исходного размера, по которому он был установлен на нуль.

12. Индикаторные  приборы: а индикаторная сноба; б  — измерение индикаторным глубиномером; в — стойка с индикатором

При перемещении индикатора или изделия отклонения в форме и размерах изделия вызовут перемещения измерительтого стержня, а отклонение стрелки на циферблате индикатора покажет величину этого перемещения.

Индикаторы имеют весьма широкое применение в машиностроении при установке и проверке деталей. В комбинации с дополнительными устройствами они могут применяться в качестве индикаторных приборов — нутромеров, скоб и глубиномеров.

Индикаторные приборы удобно классифицировать по физическим явлениям, на которых основаны их принципы действия. В соответствии с этим различают:

1) накальные индикаторы, в которых используется свечение  разогретой электрическим током  металлической нити накаливания;

2) электролюминесцентные  индикаторы, в которых применяется свечение некоторых кристаллических веществ под воздействием электрического поля;

3) электронно-лучевые и  вакуумно-люминесцентныe индикаторы, основанные  на свечении люминофора при  бомбардировке электронами;

4) газоразрядные индикаторы, в которых используется свечение газа при электрическом разряде;

5) noлупроводниковые индикаторы, в которых применяется излучение  квантов света при рекомбинации  не основных носителей заряда  в р-n - переходе;

6) жидкокристаллические  индикаторы, основанные на изменении оптических свойств жидких кристаллов под воздействием электрического поля.

 В настоящее время  для отображения знаковой информации  чаще всего применяют полупроводниковые, вакуумно-люминесцентные, газоразрядные  и жидкокристаллические индикаторы, для отображения знаковой и графической информации – электронно-лучевые индикаторы, более сложные приборы.

В современной РЭА широко применяются различные индикаторные приборы, в частности, так называемые знаковые и цифровые индикаторы. Некоторые из них относятся к газоразрядным приборам тлеющего разряда, но существуют и электронные электровакуумные индикаторы. Разработаны и используются также полупроводниковые индикаторные приборы.

Неоновые лампы применяются в качестве индикаторов напряжения и для других целей. Они представляют собой приборы тлеющего разряда, работающие в режиме аномального катодного падения обязательно с ограничительным резистором  .

Вольт-амперная характеристика приведена на рис. 3. При возникновении разряда (точка А) происходит скачок тока и напряжения и начинается свечение. Дальнейшее повышение напряжения вызывает повышение тока. При этом увеличивается плотность тока катода и яркость свечения. Характерно то, что при уменьшении напряжения кривая пойдет выше, чем при увеличении. Разряд прекращается при более низком напряжении, нежели возникает ( < ). В момент прекращения разряда ток скачком уменьшается до нуля, а напряжение скачком повышается, поскольку падение напряжения на резисторе . скачком уменьшается до нуля и подводимое к цепи напряжение перераспределяется. Экспериментально напряжение измеряют как наиболее низкое напряжение при наличии тока и свечения в лампе (перед прекращением разряда).

Разница между напряжениями и характерна для всех газоразрядных приборов, в частности для стабилитронов. У неоновых ламп напряжение на несколько единиц или десятков вольт ниже, чем напряжение . Это объясняется тем, что перед возникновением разряда газ неионизирован. А перед прекращением разряда газ ионизирован, и разряд существует при более низком напряжении.

Неоновая лампа применяется в качестве индикатора постоянного и переменного напряжения. При переменном напряжении разряд возникает в момент, когда мгновенное значение напряжения становится равным напряжению .

Промышленность выпускает много различных неоновых ламп. Напряжение у них может быть 50 — 200 В, а иногда и выше. Рабочий ток при нормальном свечении — от десятых долей миллиампера до десятков миллиамперы с широкими возможностями.

 

Рис. 3 Включение управляемой индикаторной лампы

 

Рис. 4 Варианты устройства (а, б) и условное графическое обозначение(в) знакового индикатора тлеющего разряда

Рис. 5 Знаковый накальный вакуумный индикатор

Значительный интерес представляет управляемая трехэлектродная индикаторная лампа, имеющая анод и два катода: индикаторный и вспомогательный, расположенные внутри анода. Через купол баллона можно видеть свечение газа только около индикаторного катода. Индикаторный катод ИК подключен к минусу источника через резистор R, а вспомогательный катод ВК непосредственно (рис. 3). Когда на лампу подано только напряжение от анодного источника, работает вспомогательный катод. Так как он заслонен анодом, то свечения газа не видно. Пусть теперь на резистор в цепи индикаторного свечения катода подано дополнительное управляющее напряжение в несколько единиц вольт с такой полярностью, чтобы оно суммировалось с напряжением анодного источника. Тогда напряжение между анодом и индикаторным катодом возрастает, разряд перебрасывается на этот катод и лампа дает видимое свечение. Если же дополнительное напряжение, подаваемое на резистор, снять, то разряд снова будет только между анодом и вспомогательным катодом. Свечение газа у индикаторного катода прекращается.

Знаковые индикаторы тлеющего разряда широко распространены. Принцип устройства их показан на рис. 4. В баллоне с неоном находятся катоды, выгнутые из проволоки в виде цифр или других знаков и расположенные один за другим. На рис. 4, а приведены для упрощения лишь первые два катода в виде цифр 1 и 2. В цифровых индикаторах имеется 10 катодов в виде цифр от 0 до 9. Анод обычно сделан из проволочной сетки. При подаче напряжения между анодом и одним из катодов возникает свечение газа (около катода), т. е. виден светящийся знак. Толщина светящейся линии примерно 1 — 2 мм. Выпускаются подобные индикаторы с так называемыми сегментными катодами, синтезирующими изображение (рис. 4, б). Включение этих катодов в той или иной комбинации дает светящееся изображение цифры или какого-то другого знака. В настоящее время выпускается много типов подобных индикаторов на различные знаки.

Знаковые накалъные вакуумные индикаторы дают синтезированное изображение в виде цифр или букв, составленное из накаленных проволочек (рис. 5). В баллоне с вакуумом на теплостойкой изоляционной плате расположены вольфрамовые проволочки (нити накала). Один вывод у них делается общий. Подключение к источнику накала той или иной комбинации проволочек дает светящееся изображение цифры или буквы. Свечение желтого цвета соответствует рабочей температуре примерно 1200° С. Долговечность составляет десятки тысяч часов.

Вакуумные люминесцентные индикаторы представляют собой многоанодные триоды, имеющие оксидный катод прямого накала, сетку и аноды-сегменты, покрытые люминофором. Возможное расположение анодов для получения синтезированных знаков показано на рис. 6. Включение нескольких анодов в определенной комбинации дает светящийся знак большей частью зеленого цвета.

Рис. 6 Вакуумный люминесцентный индикатор и его условное графическое обозначение

Электролюминесцентные индикаторы (ЭЛИ) предназначены для отображения различной информации в системах управления и контроля. В них используется явление электролюминесценции, состоящее в том, что некоторые вещества способны излучать свет под действием электрического поля. По устройству ЭЛИ представляет собой плоский конденсатор (рис. 7). На металлический электрод 4 нанесен слой диэлектрика 3 — органической смолы с люминесцирующим порошкам, основу которого обычно составляет сульфид или селенид цинка. Добавление к люминофору активаторов позволяет получать различный цвет свечения: зеленый, голубой, желтый, красный, белый. Сверху люминесцирующий слой покрыт электропроводящей прозрачной пленкой 2. Для предохранения от внешних воздействий служит стеклянная пластинка 1. Если к электродам 4 и 2 приложить переменное напряжение, то под действием электрического поля в слое 3 возникает свечение.

Прозрачный электрод 2 обычно сделан из оксида олова и является сплошным, а электрод 4 имеет форму цифр, или букв, или сегментов для получения синтезированных знаков или геометрических фигур. Электрод 4 может быть растровым, состоящим из ряда полос, или матричным — с большим числом точечных элементов. Индикаторы эти бывают различных типов и размеров, дают светящееся изображение на темном фоне или темное изображение на светящемся фоне, могут быть одноцветными или многоцветными.

Рис. 7. Принцип устройства ЭЛИ

Наиболее распространены буквенноцифровые сегментные индикаторы. Для изображения цифр они имеют от 7 до 9 сегментов, а индикаторы с 19 сегментами позволяют высвечивать все цифры и буквы русского и латинского алфавита. Обычно ЭЛИ оформляются в пластмассовых корпусах. Для питания их применяется переменное синусоидальное напряжение 220 В частотой от 400 до 1200 Гц. Линейные размеры высвечиваемых знаков могут быть от единиц до десятков миллиметров, и в зависимости от этого потребляется ток от десятых долей миллиампера до десятков миллиампер. Срок службы ЭЛИ составляет несколько тысяч часов. Рабочая температура окружающей среды допускается обычно от -40 до +50°С Несомненное достоинство ЭЛИ — малое потребление мощности при относительно высокой яркости изображения, плоская конструкция, высокая механическая прочность, большой срок службы. Недостаток, как и у многих других индикаторов, необходимость применения довольно сложных систем управления.