Индикаторы на электронно-лучевых трубках

Индикаторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ или CRT – Cathode Ray Tube) способны отражать сразу большое количество буквенной, цифровой и графической информации в цвете. Известны два основных типа ЭЛТ: с электростатическим и электромагнитным отклонением.

Принцип действия ЭЛТ с электростатическим отклонением показан                  на рис.13а.

Рис.13. Электронно-лучевые трубки: а – с электростатическим отклонением; б – с электромагнитным отклонением; 1 – катод; 2 – модулятор; 3 – пластины вертикальной ОС; 4 – пластины горизонтальной ОС; 5 – катушки горизонтальной ОС;

6 – катушки вертикальной ОС; 7 – траектория электронного луча; 8 – люминофор экрана.

 

Электронный пучок, испускаемый катодом 1, формируется в узкий луч с помощью фокусирующей и модулирующей системы 2, а с помощью вертикальных 3 и горизонтальных 4 пластин отклоняющей системы (ОС) сканирует экран 8, покрытый люминофором с длительным послесвечением. В электростатических трубках отклонение производится путём подачи на пластины 3 и 4 высокого напряжения, которое создаёт силу Лоренца, отклоняющую движущийся поток электронов. Такие ЭЛТ отличаются высоким быстродействием и могут регистрировать мгновенные процессы, но требуют высокого отклоняющего напряжения.

В ЭЛТ с электромагнитным отклонением (рис.13б) электронный луч отклоняется в магнитном поле двух пар катушек: 5 и 6. Такая система является более инерционной из-за большой индуктивности отклоняющих катушек. Как правило, именно ЭЛТ с электромагнитным отклонением применяются в телевизорах и мониторах.

При столкновении электронов с люминофором последний начинает излучать свет - чем больше энергия пучка, тем ярче свечение. ОС направляет пучок электронов так, что он сканирует весь экран, строка за строкой. Поскольку скорость сканирования очень большая, глаз в силу своей инерционности воспринимает изображение как стабильное.

В цветных ЭЛИ данная конструкция усложняется. Люминофор должен светиться несколькими цветами. Поскольку человеческий глаз реагирует на три основных цвета – красный, зеленый и синий, а все остальные являются их комбинацией, они и были выбраны в качестве цветов свечения люминофора. Таким образом, слой люминофора с внутренней стороны экрана состоит из мельчайших элементов трех цветов. Для упрощения схем управления цветная ЭЛТ имеет три электронных пушки соответственно основным цветам. Перед люминофором помещают маску с отверстиями для обеспечения попадания каждого из этих трех пучков электронов только на свои элементы люминофора.

Сразу же можно выявить все недостатки ЭЛТ. Пучок электронов, обладая значительной энергией, при столкновении с люминофором генерирует рентгеновское излучение. Для фокусировки и отклонения пучка требуются сильные электромагнитные поля. А поскольку в каждый момент времени пучок засвечивает только небольшую площадь люминофора, возникает мерцание изображения. Также к недостаткам ЭЛТ следует отнести их большие габариты, низкую механическую прочность из-за наличия стеклянной колбы, необходимость создания высоких ускоряющих и управляющих напряжений (десятки киловольт). Главное достоинство ЭЛТ – их небольшая стоимость.

В последние несколько лет все большее распространение получают ЭЛТ с плоским экраном. Основное их преимущество - минимизация геометрических искажений изображения. Также, усилия прилагаются к тому, чтобы уменьшить глубину ЭЛТ при большой поверхности экрана. Луч в таких ЭЛТ формируется не перпендикулярно, а параллельно экрану.                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

 

Приложение 3

Газоразрядные индикаторы

Принцип действия газоразрядных индикаторов основан на явлении коронного разряда вокруг отрицательного электрода в атмосфере инертного газа. Видимое свечение излучается плазмой – смесью ионов и электронов высоких энергий. Конструкция простого газоразрядного индикатора постоянного тока показана на рис.14а.

 

Рис.14. Простейшие газоразрядные индикаторы: а – постоянного тока; б – переменного тока.

 

Физические процессы, происходящие в индикаторе, можно упрощённо представить таким образом: под действием высокого напряжения происходит небольшая начальная ионизация газовой смеси. Тяжёлые положительно заряженные ионы атомов ртути ускоряются по направлению к катоду. Набрав достаточную энергию, они бомбардируют атомы неона, находящиеся вблизи катода, и переводят их в возбуждённое состояние. Электроны внешней оболочки атомов неона переходят на более высокие энергетические уровни. При релаксации электроны возвращаются на свои стабильные уровни и излучают избыточную энергию в виде квантов видимого света.

Необходимо, чтобы заполняющий колбу газ был обязательно инертным и не взаимодействовал с материалом электродов для обеспечения длительного срока службы индикатора. Наиболее часто используется неон и его смеси, дающие оранжево – красное свечение, поэтому газоразрядные индикаторы ещё называют “неоновыми лампами”. Добавление других инертных газов позволяет получить почти все цвета спектра. Яркость газоразрядных индикаторов может быть очень высокой и достигать 10000 кд/м².

Если к индикатору приложено знакопеременное напряжение, то свечение возникает около обоих электродов (рис.14б).

Матричные газоразрядные экраны называют плазменными панелями. Конструкция плазменной панели постоянного напряжения представлена на рис.15а.

 

Рис.15. Конструкция плазменных панелей: а – постоянного тока; б – высокочастотного переменного тока; 1 – стеклянные пластинки; 2 – сепаратор; 3 – металлические электроды.

 

Ее основу составляют две системы тонких вертикальных и горизонтальных электродов 3. Электроды отделены друг от друга посредством диэлектрического сепаратора 2 с отверстиями. Сепаратор выполняет две функции: механически закрепляет электроды и локализует разряд в точке, ограниченной размерами отверстия. Если этого не сделать, то утратится чёткость изображения. Система электродов помещена между двумя стеклянными пластинами 1 и заполнена инертным газом – неоном. При подаче, например, на горизонтальный электрод высокого напряжения, а на вертикальный – низкого, в точке их пересечения возникает разряд. В точках пересечения других электродов напряжение остаётся недостаточным для зажигания разряда. Выбирая нужные электроды, можно создать изображение на матричном экране.

Основные плюсы этой технологии это: во-первых, плазменные панели выгодно отличаются от своих конкурентов высокой яркостью и контрастностью изображения; во-вторых, это малая толщина панелей. Основные минусы – это низкая разрешающая способность, крайне высокая энергоемкость и высокая стоимость.                             

Приложение 4

⇐ Предыдущая33343536373839404142Следующая ⇒

Поделиться: