Тема № 4. Цифровые отсчетные устройства (ЦОУ). Обобщенная структура цифровых отсчетных устройств. Классификация цифровых индикаторов, применяемых в современных цифровых измерительных устройствах. Основные технические характеристики индикаторов. Основные варианты цифровых индикаторов. Способы динамической индикации.

Любой ЦИП имеет ЦОУ, которое включает 3 основные части:

-       регистр, в котором хранится результат измерения;

-       преобразователь кода в код;

-       цифровой индикатор (ЦИ);

Обобщённая схема ЦОУ:

        

В регистр поступает код К и хранится в нём как код К1. Этот код посредством преобразователя X/Y преобразуется в код К2, необходимый для управления ЦИ (*Н).

В некоторых случаях отдельный регистр может отсутствовать. Тогда на преобразователь X/Y поступает код со счётчика, который имеется в любом ЦИП. Однако при этом возникают неудобства, цифры на индикаторе в процессе преобразования непрерывной величины мелькают. Поэтому, как правило, в ЦОУ используется отдельный регистр, в который переписывается код. После процесса преобразования этот код хранится до тех пор, пока не поступит команда очередного процесса перезаписи.

Основные варианты цифровых индикаторов.

ЦИ можно классифицировать по используемому физическому явлению и по способу получения знака.

Различают параметры, характеризующие качество восприятия цифр:

1)    высота цифры – h и форма знака. Как правило, h находится в пределах от 2 до 150мм;

2)    ширина цифры – b. Обычно b = 0,6h;

3)    угловой размер – α.

α =arctg(h/l) ≈ 30| - 40| (номинальное значение)

 

4)    Яркость знака. Для восприятия важна не сама яркость, а разность между яркостью фона и яркостью знака Вф – Вз.

Если Вф > Вз, то контраст называют прямым.

.

Если Вф < Вз, то яркостной контраст называют обратным.

.

5)    Время экспозиции – минимальное время выдержки цифрового результата измерения, которое составляет 0,1 – 1 с.

6)    Цвет знака. Наименее утомляющий – зелёный. Используются и другие цвета: красный, синий, жёлтый.

7)    Напряжение и потребляемая мощность (должны быть минимальными).

Газоразрядные цифровые лампы

Имеют обозначение ИН (ИН – 1, 2, 3, 4, 12, 14 и др.). условное графическое обозначение данных индикаторов:

Индикаторы имеют анод и катоды, расположенные параллельно аноду, соответствующие цифрам от 0 до 9 и запятой. Так же имеются модификации с двумя анодами.

Катоды выполняются из нихрома в виде цифр. Анод – проволочная сетка вокруг катодов. Напряжение между анодом и катодом составляет 150 .. 200 В, ток – 2.5 мА.

Достоинства:

Контрастное изображение цифр стандартной формы.

Недостатки:

Требуется высокое напряжение, большая потребляемая мощность (0.5 .. 1.5 мВт на 1 мм светящейся поверхности).

Электролюминесцентные ЦИ (обычные)

В этих ЦИ цифры обозначаются в виде цифровых сегментов.

Данная ячейка состоит из прозрачной стеклянной пластинки, с внутренней стороны которой нанесён тонкий проводящий слой, затем слой люминофоры, а затем сегменты. Напряжение между проводящим слоем и сегментами 220÷250В, частота – 400÷1200Гц. При этом участки люминофоры, покрытые сегментами, начинают светиться. Для их управления необходим преобразователь кода.

Достоинства:

-       плоская конструкция;

-       мощность на порядок ниже, чем у газоразрядных.

Недостатки:

-       необходим специальный генератор для возбуждения люминофоры;

-       небольшая яркость знака.

ЦИ на светоизлучающих диодах (СИД)

Выпускают сегментные и мозаичные. В первом случае используются плоские СИД, а во втором – точечные.

Они выполнены на диодах, у которых при пропускании тока в прямом направлении в процессе рекомбинации неосновных носителей выделяется энергия в виде фотонов. Выпускаются многоразовые ЦИ типа АЛ308А на четыре разряда семисегментных  цифр.

Достоинства:

-       низкое напряжение питания;

-       высокая яркость.

Недостатки:

-       большая потребляемая мощность – 8мВт/мм2 светящейся поверхности.

Катодолюминесцентные

Основаны на том же принципе, что и ЭЛТ. В стеклянном баллоне в вакууме находится катод прямого накала, сетка для управления индикатором и аноды-сегменты. Тип ИВ – 3А (индикатор вакуумный)

Ток накала – 30мА, напряжение “анод – сетка” – 20В.

Достоинства:

-       Большая яркость;

-       Возможность многоразрядных индикаторов за счёт сеточного управления.

Недостатки:

-       Большая потребляемая мощность (до 5МВт/мм2).

ЦИ на жидких кристаллах.

Достоинства:

-       низкое рабочее напряжение - 2÷3В;

-       малая потребляемая мощность;

-       в отличие от остальных ЦИ яркостный контраст увеличивается с увеличением внешней освещённости.

Недостатки:

-       большая инерционность по сравнению с другими ЦИ.

 

Теория | Практикум | Контроль знаний | Об авторах