Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Газоразрядные индикаторы



Атомы газа генерируют свет при переходе электронов с высокого энергетического уровня на более низкий. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в ионизированном газе когда концентрация свободных электронов и ионов в нем достаточно высокая. Ионизация обеспечивается приложением электрического потенциала, при определенном значении которого возникает газовый разряд. Типовая вольтамперная характеристика газового разряда приведена на рис. 85. При низких напряжениях (участок I) разряд отсутствует,

  Рис. 85. Вольтамперная характерис­тика газового разряда

и газ обла­дает большим электрическим со­противлением. При достижении определенного уровня напряже­ния начинается ионизация газа, и ток быстро возрастает (учас­ток II). Процесс ионизации раз­вивается, поскольку обладаю­щие высокой энергией электро­ны, соударяясь с неионизированными атомами, освобождают но­вые электроны и т. д. Развитие этого процесса приводит к возни­кновению разряда в газе (III), который поддерживается при напря­жении, меньшем, чем напряжение зажигания. Этот светящийся участок (IV), называемый участком тлеющего разряда, обычно и используется в различных индикаторах. Разряд может быть прекращен лишь при уменьшении напряжения ниже напряжения горения. При увеличении же напряжения ток резко возрастает, возникает аномальное свечение (V) и далее дуговой разряд (VI). Чтобы тлеющий разряд не переходил в дуговой, последовательно с газоразрядным элементом включают балластный резистор.

В принципе любой газоразрядный прибор представляет собой заполненную инертным газом изолированную от внешней среды ячейку, внутри которой на близком расстоянии друг от друга распо­ложены два электрода. После пробоя у катода образуется светяще­еся пятно, покрывающее всю поверхность катода. Напряжение пробоя зависит от давления газа, расстояния между электродами и типа газовой смеси (обычно неона с примесью аргона и гелия). Для большинства элементов это напряжение составляет 150— 250 В. Широкое распространение в технике получили газоразряд­ные приборы типа неоновых ламп, тиратронов тлеющего разряда, линейных газоразрядных индикаторов и пр. Их область применения ограничена в основном сигнализациейсостояния различных ус­тройств и объектов.

В простых устройствах отображения цифровой и знаковой ин­формации нашли применение индикаторные лампы тлеющего разря­да. Их особенностью является наличие нескольких фигурных като­дов в одном баллоне. Катоды имеют или вид отображаемого знака и расположены пакетом друг за другом, или вид сегментов, распо­ложенных в одной плоскости и образующих требуемый знак из отрезков прямых. В обоих случаях свечение возникает между общим анодом и теми катодами, на которые подано рабочее напря­жение. Анод обычно выполняют в виде тонкой сетки, не мешающей при наблюдении знака.

Значительно расширилась область применения газоразрядных индикаторов с появлением матричных цифровых панелей (плазмен­ных панелей). Они представляют собой плоский экран, на котором любое изображение создается большим числом светоизлучающих

газоразрядных элементов, образованных на пересечениях горизон­тальных и вертикальных электродов.

Существуют два основных типа плазменных панелей: постоянно­го тока с внешней адресацией и переменного тока с запоминанием информации.

Панели постоянного тока имеют плоскую трехслойную конструк­цию, в которой между двумя стеклянными пластинами с нанесенной на их внутреннюю поверхность системой взаимно перпендикулярных полупрозрачных электродов расположена перфорированная изоли­рующая матрица. Отверстия в матрице заполнены газом и разме­щаются в местах пересечения электродов. Свечение возникает при подаче на соответствующую пару электродов напряжений, сумма которых превышает напряжение зажигания. Для получения устой­чивого изображения необходимо последовательно подавать высоко­вольтное напряжение на требуемые точки, осуществляя развертку. При этом с увеличением количества элементов поля средняя яр­кость их свечения уменьшается. Этот недостаток ограничивает использование панелей данного типа.

Более широкое распространение получили газоразрядные панели постоянного тока с самосканированием, которые хотя и значительно сложнее по конструкции, но свободны от некоторых недостатков, присущих панелям с внешней адресацией. В частности, в них имеется возможность параллельного ввода информации во все строки, что значительно упрощает управляющие цепи.

Все конструкции плазменных панелей постоянного тока не обла­дают способностью запоминания информации. Она может быть обеспечена подачей на ячейки напряжения, достаточного для под­держания установившегося разряда. Однако для этого последова­тельно с каждой ячейкой должен быть включен резистор, что практически трудно выполнимо.

Проблема запоминания информации решается в плазменных панелях переменного тока, что делает их наиболее перспективными для создания универсальных дисплеев. Рассмотрим поэтому более подробно их конструкцию и принцип работы.

Газоразрядная ячейка переменного тока отличается от ячейки постоянного тока тем, что ее электроды гальванически изолированы от газовой смеси диэлектрическими прокладками и по существу ячейка представляет собой конденсатор. При подаче на обкладки конденсатора напряжения зажигания возникает разряд в газе и заряженные частицы попадают на изолированные стенки ячейки, создавая разность потенциалов, препятствующую горению. Если в соответствующий момент изменить полярность приложенного на­пряжения, то его направление совпадает с направлением напряже­ний, созданного зарядом, и вновь возникает разряд в газе. Таким образом, если какая-либо ячейка была включена, то ее горение может поддерживаться подачей внешнего напряжения переменной полярности. Это напряжение значительно меньше, чем требуемое при первоначальном зажигании (типовые значения составляют при мерно 90 и 150 В соответственно), так как оно складывается с на­пряжением заряда на обкладках. Данная ячейка не требует приме­нения ограничивающих резисторов: их роль играют

2

а)

Рис. 86. Общий вид (a) | и поперечное сечение (6) фраг­мента конструкции плазменной панели переменного тока


реактивные cопротивления конденсаторов, обеспечивающие падение напряже­ния в цепи.

Конструкция панели переменного тока показана на рис. 86. На двух стеклянных подложках 3 расположен набор параллельных проводников, вертикальных 2 и горизонтальных 4, покрытых слоем прозрачного диэлектрика 1. Между обкладками с помощью герметизирующей рамки 5 образуется камера, запол­ненная газовой смесью 6. Наборы проводников взаимно перпенди­кулярны и в точках их пересечения образуются газоразрядные элементы. При зажигании элемента создается светящаяся точка. Наборы точек обеспечивают отображение необходимой информа­ции. Яркость светящихся точек достаточно высока и не зависит от размерности матрицы.

Рис. 87. Временная диаграмма уп­равляющего напряжения плазменной панели переменного тока

Для управления такой па­нелью требуется генерировать на­пряжения достаточно сложной формы (рис. 87). Импульсное напряжение U П недостаточно для возникновения разряда, но доста­точно для егоподдержания. При записи информации в данную ячейку на соответствующую пару пересекающихся электродов в ин­тервале между поддерживающи­ми импульсами подаются импульсы записи U ЗП суммарная ампли­туда которых достаточна для обеспечения разряда. После зажига­ния ячейки режим горения поддерживается, как это уже было описано. Аналогично для прекращения разряда (стирания информации) в соответствующий момент подается импульс U СТ, который вызывает разряд конденсатора ячейки, понижая напряжение в газо­вом промежутке до значения, при котором возникновение повторно­го разряда от поддерживающего напряжения становится невозмож­ным. Для селективного перевода ячеек из одного состояния в другое используются стабилизированные но уровню импульсы записи и стирания половинной амплитуды, синхронизированные с поддер­живающим напряжением.

Определенную трудность представляет обеспечение однородности характеристик ячеек панели при производстве, вследствие чего стои­мость их достаточно высока. Однако ряд важных преимуществ плазменных панелей — плоскостность экрана, высокая разрешаю­щая способность (уже созданы панели с матрицей 1024X1024 точ­ки), возможность работы в непрерывном режиме без мерцания и искажения изображения, хорошая видимость при ярком освеще­нии — делает их одними из наиболее перспективных индикаторов для использования в системах отображения высокой информативности.





Дата публикования: 2014-10-23; Прочитано: 2090 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2025 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.607 с)...