promel (967628), страница 65
Текст из файла (страница 65)
4.10, а), так как управляющая !годнее ема и "Ри этом не потребляет энергию в те такты работы схемы, ког- да информация на индикаторе не отображается. Последовательн' включение анодных ключей для управления полупроводниковы индикаторами осуществимо ввиду низких рабочих напряжений зт индикаторов. Катодные ключи управляются сигналами с выход. дешифратора. Анодные ключи получают сигналы управления от б ков сравнения кодов соответствующих декад (см. рис.
4.4). При открытых катодных ключах, но закрытом анодном клю например транзисторе Т„индикатора И1 (рис. 4.14), питание на /г есшпдатру Рис. 4.14. Мультиплекснвя схема включения полупроводниковых ' цифровых индикаторов дикатор не подается и информация на нем не отображается. Ток ч транзистор Т„и светодиоды индикатора не протекает. Откры,, анодный и катодные ключи (например, транзисторы Т„Т„Т„ подключают соответствующие светодиоды через резистор Я„к ист" нику питания, обеспечивая протекание через них тока необходи' величины и отображение информации (в данном случае цифры 4) Каждый из анодных ключей открывается в течение одного из/ тактов работы схемы (см. рис. 4.4), в связи с чем токи, протекаю через светодиоды, имеют импульсный характер.
Средний ток св диода /,р связан с током в импульсе ( соотношением (,р — — (,„/(О, чем одновременно может быть включено несколько светодиодов (' ментов). Минимальное количество одновременно включенных св. диодов равно двум (при отображении цифры 1 открыты транзис ' Тш Т,), а максимальное — семи (при регистрации цифры 8) различия в количестве одновременно включенных светодиодов: 1„при отображении цифр от 0 до 9 будет изменяться. Наибольши . протекает при наименьшем числе (два) одновременно включенных: тодиодов, т. е. /ш,„, „= (Е, — (/е)/(2/1е), где (/е — падение на' жения на светодиоде.
Поскольку среднее значение тока свето при этом не должно превышать максимально допустимого ния 1,„,л,„, получаем расчетное соотношение для выбора совр' ления резистора Яв: /св ~ (Ев (/ )/(20/ср.хоп) Напряжени~ бцчно составляет (1,5+ 2)У,. Транзисторы анодных и катодных кл!очей (в микросхемном исполнении) выбирают на напряжение Е, и тпк ~гэ шах.
й 4З. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНДИКАЦИИ Жидкокристаллическое состояние вещества является промежуточкцм между жидким и твердым его состояниями. Вещество, находяп(ееся в жидкокристаллическом состоянии, обладает свойствами и демеглическии Жл' хересетерическийхе)( и) е) рис. 4. (5. Ориентация молекул в рис. 4. (б. Конструкция ЖК-индикатора иематическом (а) и холестеричес- (1 — стеклянные пластины, у — электролы ком (б) жидких кристаллах иэ окиси олова, 3 — слой жидкого крис. талла, 4 — уплотнительиые прокладки, б — внешние выводы) жидкости (текучестью, способностью образовывать капли), и кристаллического тела (упорядоченным расположением молекул), благодаря чему ряд его физических свойств зависит от направления измерения.
Общим признаком жидкокристаллических веществ служит удлиненная (сигарообразная) форма их молекул. Способностью находиться в жидкокристаллическом состоянии чаще всего обладают органические соединения, причем это свойство проявляется лишь при определенном ддя каждого вещества диапазоне температур, За границами этого диапазона вещество принимает свойства либо твердого тела, либо изотропной жидкости.
По характеру взаимной ориентации молекул различают три типа жидкокристаллических веществ: н ем а т и ч е с к и е, х о л ест е р и ч е с к и е " смектические. Интерес к жидким кристаллам (КК) для элементов индикации ызван изменением ориентации их молекул под воздействием электриеско"о поля и связанным с этим изменением светопропускной споив, обвести (прозрачности) жидкокристаллических веществ. В таких Сме 'вдикаторах используются нематические и холестерические ЖК. пост "ектические жидкокристаллические вещества из-за высокой вяз- т" широкого применения здесь не нашли. Ориентация молекул поля "ематическом и холестерическом )КК в отсутствие электрического ля показана на рис.
4.15. жидких кристаллах наблюдается большое количество электро- "ческих эффектов, влияющих на светопропускную способность. 1 1 11111 11 1111 111111111 11 1111 1 уделу а) Салат а) Рнс. 4.!7. Ориентация нолекул в ЖК-ннднкаторе прв отсутствии (а) н наличии (о) напряжения параллельных стеклянных пластин 1 с нанесенными на внутрен поверхности прозрачными электродами 2 из окиси олова (при раб. «на просвет») и слоя жидкокристаллического вещества 3 между ни При работе в режиме отражения света один из электродов выпол ется зеркально отражаюцим (алюминий, никель). Толщина слоя кого кристалла составляет !Π— 25 мкм. Уплотнительные прокл .
4 изолируют объем и определяют зазор между пластинами. Пров щие электроды связаны с внешними выводами 5 прибора. Индика; требует внешнего освещения или подсвета. В индикаторах с эффектом динамического рассеяния света в,: магический КК вносится добавка небольшого количества ион ' соединений (электролита). При отсутствии напряжения ориента вытянутых молекул ЖК упорядочена (см. рис. 4. !6, а). Молек располагаются перпендикулярно плоскостям обоих электр (рис. 4.17, а) или имеют относительно них некоторый наклон. В. ходной ориентации молекул слой )КК прозрачен. С приложением напряжения возникает движение ионов злей', лита в направлении электродов (на рис. 4.17, б показано направл движения только положительных ионов), вызывающее беспоря ное перемещение молекул жидкого кристалла (турбулентное дв . ние) и его перемешивание.
Создается динамическая неустойчив. ориентации молекул )КК, и их упорядоченная ориентация наруш. ся. Молекулы создают сильное рассеивающее действие падаю свету, ~КК теряет прозрачность, и цвет его становится молочн . лым. При снятии напряжения питания молекулы )КК возвраща '. в исходное состояние ориентации, прозрачность слоя восстанк вается. дв2 Они могут вызываться либо п р о в о д и м о с т ь ю ЖК, электр и ч ес к им полем (полевые эффекты)„- электрооптических эффектов, обусловленных проводимостью, большее применение для элементов индикации нашло динамичес' рассеяние света, а из полевых эффектов — скручивание немат, ской фазы.
Простейший КК-индикатор, основанный на эффекте д и н а к ческого рассеяния света (рис. 4.16), оостоит нз д ° Присутствие ионов в ЖК обусловливает проводимость индикатор оров с динамическим рассеянием света и протекание через жидкий хря исталл тока при наличии напряжения. Вследствие ионной проводя „мости создается опасность электролитического распада жидко„нсталлического вещества, особенно при питании от источника „встоянного напряжения. Для повышения срака службы индикаторов ариеотоиио огоорой молекул оолориоавоа рорвый амяоиоато Лото«ои одета -О- -О-— Ркс. 4.!8, Ориентация молекул в )КК-ккдккоторе со скручиззнпем вемзткческой фазы прк отсутстекн (а) к наличии (б) нзпря- жеккя ик питание осуи(ествляют от источников переменного напряжения (обычпо прямоугольной формы) с частотой 25 — 200 Гц. Амплитуда рабочих напряжений равна 15 — ЗО В.
Изменение оптических свойств наступает при пороговом напряжения 5 — 10 В. Время изменения оптического состояния после подачи или снятия напряжения питания составляет 50 — 300 мс. Максимально достигаемая контрастность равна 20 — 40. Потребляемый ток лежит в пределах 5 — 25 мкА'см'-', а мощность — 50 — 550 мкВт'сме. Срок службы достигает 1О тыс.
ч. В индикаторах со скручиванием нематической Фа 3 ы («т в и с тз - э фф е к то м ) исходному состоянию отвечаскрученная структура молекул нематического уКК в межэлектродном промежутке (рис. 4.18, а). По мере удаления от одной плоскости электрода к другой угол поворота молекул увеличивается и достигает 90'.
Одним из методов создания такой ориентации молекул "вдается полировка внутренних поверхностей стеклянных пластин в одном направлении и затем установка их с поворотом на 90' относ"тельно направления полировки. При работе «на просвете на внешпи поверхности стеклянных пластин наносят поляризационные пле «ля Плоскости поляризации поляризаторов взаимно перпендипт а Улнриы (скрещены). Если индикатор должен работать в режиме Ра'кения, то за вторым поляризатором помещают отражатель. двум Нв Рис. 4.18, а приведена модель )КК-ячейки, помещенной между ции и поляризаторами со скрещенными направлениями поляризвплоск (" оказаны стрелками).
В отсутствие возбуждающего напряжения скополярнзованная световая волна„образованная первым 283 поляризатором, поворачивается на 90' при прохождении слоя кого кристалла. Ее пропускает второй поляризатор, поскольку скость световой волны, прошедшей ЖК, будет совпадать с плоское поляризации этого поляризатора. ЖК-ячейка оказывается с в: л о й и прозрачной. Приложенное к индикатору напряжение (рис.
4.18, б) вызыв поворот молекул и установку их параллельно вектору электрич го поля. Скрученная структура молекул исчезает. Слой ЖК не здает поворота плоскополяризоваяной световой волны. Проходящ через ЖК поляризованный свет не пропускается вторым поляри тором. ЖК-ячейка становится т е м н о й и непрозрачной. При с тии возбуждающего напряжения скрученная структура моле восстанавливается.
Второй поляризатор пропускает свет, и яч вновь становится светлой. Эффект скручивания нематической фазы в отличие от эффекта намического рассеяния света является чисто полевым. Для его реа' зации пропускать ток через ЖК-ячейку не нужно, что дает суще пенный выигрыш в энергопотреблении. Управление индикатором также производят переменным нап жением.
Рабочие напряжения составляют 5 — 10 В, а пороговое пряжение — 0,9 — 1,5 В. Время изменения оптического состоян' то же, что и в индикаторах с динамическим рассеянием света. Мак' мально достигаемая контрастность значительно выше (30 — 19 Потребляемый ток и мощность существенно меньше (1 — !О мкЛ/о и 5 — 50 мнВт/см'). Срок службы достигает 50 — 100 тыс.
ч. Жидкокристаллические индикаторы работают в ограниченн температурном диапазоне. Это обусловливается, во-первых, ог' ниченным диапазоном температур, при котором вещества прояв ' ют свойства жидких кристаллов: температура от — 5 до — 30'С оп деляет их точку плавления, температура от +60 до +80 С соотв ствует точке «просветления». Во-вторых, в области отрицательи температур существенно увеличивается время изменения оптиче го состояния (индикаторы становятся недопустимо инерционным Типичный температурный диапазон индикаторов составляет от до +50'С. При отрицательных температурах окружающей ср осуществляют подогрев индикаторов. Жидкие кристаллы нашли преимущественное применение в б венно-цифровых индикаторах.
Эти индикаторы выполняют со зна синтезированием. Прибор содержит сигяальный и зяаковые элект ды. Сигнальный электрод выполняют сплошным. Он может быть и зрачным или отражающим. Прозрачные знаковые электроды име вид сегментов. Они создаются во второй электродной плоскости дикатора. Число сегментов зависит от используемой знакосинт рующей фигуры и может быть самым различным. Различным мо быть в приборе и количество знакосиитезирующих фигур (знаком Высота отображаемых знаков в ЖК-индикаторах достигает 50 мм'. ЖК-индикаторы, так же как и полупроводниковые индикатоР находят в настоящее время все большее применение и являются в ма перспективными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
