Indicatorul fluorescent în vid ( VLI ) sau indicatorul catodoluminescent ( CLI ) (afișaj fluorescent în vid ( VFD ), german Digitron sau Fluoreszenzanzeige ) este un dispozitiv de electrovacuum , un element de indicare care funcționează pe principiul unui tub vidat .
VLI poate fi segment , matrice , mnemonic, combinat.
Indicatorul fluorescent cu vid este o triodă electrovacuum încălzită direct cu mulți anozi acoperiți cu fosfor . Parametrii lămpii sunt selectați astfel încât să poată funcționa la tensiuni anodice scăzute - de la 9 la 27 V.
Este un catod de wolfram încălzit direct, cu adaos de 2% toriu pentru a facilita emisia la o temperatură relativ scăzută. În ciuda faptului că toriu este un element radioactiv , indicatorul luminiscent în vid nu reprezintă deloc un pericol pentru operator, deoarece, în primul rând, procentul de toriu din fir este foarte mic, iar în al doilea rând, majoritatea atomilor de toriu sunt localizați. în grosimea firului, iar radiația acestuia este întârziată de wolfram. Când este adus la indicatorul dozimetrului, acesta nu înregistrează niciun exces al nivelului de radiație față de fondul natural. Dar dacă indicatorul este spart, nu este recomandat să-i supună firul la căldură pentru a evita introducerea torii în aer. Principalul pericol îl reprezintă angajații fabricilor în care se produc indicatoarele, dar nici acolo, sub rezerva măsurilor de siguranță necesare, nu sunt expuși niciunui factori periculoși.
În funcție de înălțimea indicatorului, se folosesc fie unul, fie mai multe fire conectate în paralel cu un diametru mai mic decât un păr uman. Pentru a le tensiona se folosesc arcuri plate mici. Tensiunea filamentului, în funcție de lungimea indicatorului, variază de la 0,8 la 5 V. Dacă nu este cunoscută, este necesar să creșteți treptat tensiunea filamentului de la zero în întuneric complet până când apare o strălucire roșie abia vizibilă. La această temperatură a firului este capabil să nu se ardă pentru un timp extrem de lung. La o tensiune mai mare, când strălucirea catodului este clar vizibilă, riscul de ardere crește. Încălzirea durează o fracțiune de secundă și este uneori însoțită de un „sunet” acustic caracteristic din cauza deformărilor de temperatură.
Pentru a îmbunătăți uniformitatea strălucirii indicatoarelor cu mai multe cifre, strălucirea lor este alimentată cu curent alternativ. Tensiunile anodice și ale rețelei sunt aplicate indicatorului în raport cu punctul de mijloc al înfășurării de filament a transformatorului de putere [1] . Pentru a reduce neuniformitatea strălucirii asociate cu influența câmpurilor electrice externe și a sarcinilor care se acumulează pe sticlă ( dielectric ), pe suprafața interioară a becului se aplică un strat sub forma unui strat transparent de metal conectat printr-un alt arc plat. la unul dintre firele filamentului.
Spre deosebire de grilele de tuburi radio de recepție-amplificare, care sunt cilindrice, grilele VLI sunt plate. Numărul de grile este de obicei egal cu numărul de familiaritate al indicatorului. Scopul rețelelor este dublu: în primul rând, reduc tensiunea suficientă pentru ca indicatorul să strălucească puternic și, în al doilea rând, oferă posibilitatea de a comuta descărcările în timpul indicației dinamice , rotind un indicator cu mai multe cifre (sau un set de mai multe indicatori cu cifre, anozii cu același nume conectați în paralel) într-un fel de matrice de elemente logice electrovacuum „ ȘI ”.
Pentru a „porni” descărcarea, rețelei i se aplică o polarizare pozitivă, a cărei tensiune este egală cu cea a anodului. La tensiuni reduse ale anodului, polarizarea pozitivă este inofensivă pentru lampă. Funcționează în modul curent grilă.
Anozii sunt acoperiți cu un fosfor cu o energie de excitație scăzută de doar câțiva electroni volți. Acest fapt permite lămpii să funcționeze la tensiune anodică scăzută, deoarece fosforul este bine excitat de electronii de energie scăzută. Segmentele strălucesc și atunci când sunt iluminate de o lampă cu lumină neagră , a cărei energie fotonică la o lungime de undă de 380 nm este de numai 3,27 eV:
Anozii sunt de obicei amplasați pe o placă plată din ceramică sau sticlă, pe care se formează un fel de placă de circuit imprimat prin fotolitografie. În unii indicatori, pentru a crește contrastul imaginii și a permite utilizarea anozilor cu formă incorectă, o mască de metal înnegrită cu găuri este plasată între grile și anozi. În indicatoarele cu mai multe cifre, conectarea anozilor cu același nume unul la altul, care este necesară pentru indicarea dinamică, se face direct pe placă, ceea ce face posibilă reducerea numărului de ieșiri pentru lampă. Dacă dispozitivul de afișare dinamică este asamblat dintr-o multitudine de indicatori discreti de o cifră, astfel de conexiuni sunt realizate extern.
Uzura fosforului, și nu pierderea emisiei catodului deloc (deoarece catozii de tungsten toriați sunt foarte durabili), provoacă o scădere treptată a luminozității indicatorului. Acest lucru este dovedit de faptul că segmentele utilizate rar pe același indicator pot străluci mult mai strălucitoare decât cele utilizate frecvent, în timp ce dacă emisia catodului se pierde, ar pierde luminozitatea în mod uniform. Pentru a încetini semnificativ acest proces, se recomandă aplicarea unei tensiuni de cel mult 12 V la anozii segmentului. În practică, însă, această cerință este adesea ignorată, iar indicatoarele funcționează la o tensiune anodică de 27 V. , motiv pentru care își pierd din luminozitate câțiva ani.
Practic, VLI folosește un fosfor cu un spectru de emisie în bandă largă, al cărui vârf cade pe culoarea albastru-verde. Practic, astfel de indicatoare sunt acoperite cu filtre de lumină verde, totuși, banda largă a unui astfel de fosfor face posibilă, folosind alte filtre de lumină, obținerea altor culori ale strălucirii. Deci, în cronometrul „Signal-201”, este utilizat un filtru de lumină galbenă, iar într-un dispozitiv similar ca design, „Electronics 21-10” - albastru. Filtrele galbene au fost, de asemenea, folosite într-un număr de aparate video de la mijlocul anilor 90. Unele copii ale ceasului primar PCHK-3 (fără indexul literei „M”) conțin filtre de lumină roșie. În toate aceste cazuri, datorită spectrului de emisie de bandă largă a fosforului, semnele de pe indicator sunt „vopsite” în culoarea corespunzătoare. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că filtrele de lumină, a căror culoare este diferită de verde, pot reduce semnificativ eficiența generală a sistemului „filtru de lumină indicatoare”.
Ele sunt utilizate în VLI și fosfori de alte culori de luminescență. Ele disting segmente individuale pe fundalul restului, acoperite cu fosforul de bandă largă menționat mai sus. Spectrul de emisie al acestor fosfori este cu bandă mai îngustă, iar filtrul de lumină nu este capabil să schimbe culoarea segmentelor acoperite cu ei (dar este capabil doar să le facă aproape sau complet invizibile). Prin urmare, împreună cu indicatorii care au segmente multicolore, se folosesc de obicei filtre cu densitate neutră. Trebuie remarcat faptul că unii dintre acești fosfori au o energie de excitație și mai mică - de exemplu, segmentele roșii ale indicatoarelor pot străluci nu numai sub o lampă neagră, ci și sub un LED albastru .
Getter-ul, similar cu getter -ul tuburilor radio convenționale, este amplasat în sticla indicator pe un suport special pe lateral, pentru a nu interfera cu ieșirea radiației luminoase din acesta, sau este realizat sub forma unei acoperiri metalice pe becul. Dacă etanșeitatea este ruptă, vidul este rupt și getter-ul devine alb (vezi fig.), ceea ce poate servi ca o modalitate de a controla integritatea indicatorului.
Condițiile preliminare pentru crearea indicatorilor fluorescenți în vid în anii 1960 au fost:
În URSS , VLI a fost folosit pentru prima dată pentru un calculator numit EKVM "24-71" , acest calculator a fost o copie funcțională a unui model japonez similar Sharp QT-8D . Când în 1971 au dat cerințele tehnice fabricii Reflektor, dezvoltatorii s-au temut că uzina nu va avea timp să producă indicatori până la data stabilită. Pentru a le asigura și a le putea înlocui rapid cu omologi japonezi, forma și aranjarea elementelor a fost, de asemenea, similară cu modelul japonez. Cu toate acestea, planta a făcut față sarcinii și a produs indicatori, care mai târziu au devenit cunoscuți ca IV-1 și IV-2. Acesta din urmă, cu excepția calculatorului 24-71 și a analogului său „Electronics C3-07”, nu a fost folosit în altă parte.
Indicatorii luminescenți în vid au fost produși în URSS , RDG și Japonia . În prezent, sunt fabricate în Japonia, în cantități mici sunt produse în Rusia și Ucraina. Toți indicatorii fluorescenți în vid eliberați vreodată în lume pot fi împărțiți în trei generații :
În VLI de prima generație, dezavantajele sunt: complexitatea fabricării, dificultatea determinării manuală a pinout-ului, inconvenientul instalării, pericolul ruperii plăcii cu anozi sub presiune mecanică. Acest lucru amenință să închidă filamentul de alți electrozi și, cu circuite de putere și control proiectate analfabet, defectarea și a acestora. Aceste neajunsuri i-au forțat pe producători să dezvolte indicatori pentru generațiile ulterioare.
În VLI a doua și a treia generație, prima și ultima concluzie sunt întotdeauna concluziile filamentului. Concluziile grilelor sunt ușor de determinat vizual, iar corespondența concluziilor anodului cu segmentele în absența unei foi de referință este determinată empiric prin introducerea indicatorului în modul de funcționare și comutarea anozilor acestuia. Trebuie avut în vedere faptul că, deși în astfel de indicatori, scurtcircuitul filamentului la alți electrozi se poate produce numai atunci când se arde, ceea ce se întâmplă extrem de rar, circuitele de alimentare și de control ale indicatorului trebuie totuși proiectate ținând cont luați în considerare posibilitatea acestei situații.
Indicatorii speciali includ indicatori care diferă ca design de cei tradiționali.
Ele fac posibilă îmbunătățirea vizibilității imaginii pe indicator, cu toate acestea, sunt forțați să abandoneze indicația dinamică și să crească ușor tensiunea anodului. Exemple de astfel de dispozitive sunt indicatorul liniar IV-26 utilizat la ceasurile Elektronika 7 , precum și indicatoarele de segment Sylvania - 8843 și 8894.
Indicatorul luminiscent cu vid IV-26 este capabil să afișeze șapte puncte aranjate pe rând. Spre deosebire de alți indicatori fluorescenți cu vid, acesta nu are grilă. Acest lucru exclude posibilitatea utilizării acestuia în sistemele de indicare dinamică și face necesară alimentarea anozilor săi cu o tensiune oarecum supraestimată. Există trei variante ale indicatorului IV-26, care diferă una de cealaltă prin pinout ("tip 1", "tip 2", "tip 3"). Indicatorul „tip 1” afișează contactele tuturor celor șapte puncte; indicatorul „tip 2” are concluziile combinate 1-2, 3-4-5, 6-7 puncte; indicatorul „tip 3” are concluzii combinate de 2-3 și 5-6 puncte. Astfel, se poate conecta indicatorul „tip 1” în loc de „tip 2” sau „tip 3” prin combinarea ieșirilor, dar nu invers.
Au un sistem complex de electrozi, format din următoarele „straturi” (enumerate în direcția de la observator): plăci cu anozi de segment „față” (care sunt transparente), un set „față” de grile, un catod, un „ spate" set de grile și un "spate" plăci cu anozi de segment. Ele permit formarea unei imagini în două planuri situate unul după altul. Aplicație găsită într-un număr de centre muzicale de la mijlocul anilor 90. Producătorii le-au abandonat rapid din cauza complexității producției.
În ele, catodul și placa cu anozii sunt parcă rearanjate, iar grilele sunt lăsate la mijloc. Anozii sunt aplicați pe geamul din față. Grilele nu împiedică observatorul să le vadă.
Ei folosesc tehnologie similară cu cea utilizată în unele LCD -uri . Utilizarea unui circuit integrat CMOS fără pachet, situat în interiorul becului, vă permite să reduceți drastic numărul de cabluri de pe lampă, totuși, face ca indicatorul să fie sensibil la electricitatea statică. Un exemplu de astfel de dispozitiv este indicatorul pentru scară domestică de tip IVLSHU1-11/2.
Nu folosesc tehnologia cip pe sticlă, totuși, în spatele indicatorului există o placă unde sunt amplasate circuitele integrate de control (de obicei compatibile cu protocolul HD44780 , RS-232 sau port paralel ) și un convertor de tensiune care vă permite să alimentați modulul cu unul tensiune (de obicei 5 AT). Astfel de module de afișare sunt adesea folosite ca parte a terminalelor POS numite „afișaj client”, iar cele mai mici care nu au carcasă proprie - în copiatoare, servere și alte dispozitive. Unele dintre afișajele moderne pentru clienți sunt realizate în loc de VLI pe matrice TFT color și combină funcțiile unei rame foto digitale pentru afișarea reclamelor și a unui „VLI” virtual cu același font în partea de jos a ecranului. În ceea ce privește metodele de control, aceste module nu diferă de cele convenționale.
Deoarece VLI-urile sunt tuburi electronice, ele pot fi folosite pentru a amplifica semnale electrice [2] . În același timp, trebuie să suportăm apariția unui efect de microfon (deoarece VLI-urile nu au fost inițial destinate utilizării ca tuburi radio de amplificare, nu au luat măsuri pentru a elimina un astfel de efect). Strălucirea în astfel de etape de amplificare, pentru a preveni apariția unui fundal, este alimentată cu curent continuu.
| Tehnologii de afișare | |
|---|---|
| Afișează video |
|
| Non-video |
|
| Afișări 3D |
|
| Static |
|
| Vezi si |
|
| Dispozitive electronice de vid (cu excepția fasciculului catodic ) | ||
|---|---|---|
| Lămpi generatoare și amplificatoare | ||
| Alte | ||
| Tipuri de performanță |
| |
| Elemente structurale |
| |