Индикаторы электронные


В статье сделана попытка классифицировать разнообразие видов электронного индикатора.

Семисегментный индикатор  Светодиодная шкала  SMD  Матричный индикатор 8 х 8  Овальный светодиод

Индикаторы в электронике применяются для визуального контроля. Лисицын Б.Л. в своем справочнике [1] классифицирует электронные индикаторы и приводит перечень связанных определений и параметров. Привожу исходный текст, поскольку все определения и так достаточно коротки:

"Индикаторы по принципу образования изображения можно разделить на активные и пассивные. Первые генерируют видимое излучение при приложении к их электродам электрической энергии. К ним относятся газоразрядные, катодолюминесцентные, электролюминесцентные порошковые и тонкопленочные, накаливаемые и полупроводниковые индикаторы. Вторые - жидкокристаллические и электрохромные - модулируют только падающий или проходящий сквозь них внешний световой поток при приложении к электродам электрического поля.

Активные индикаторы всех типов для обеспечения хорошего контраста изображения при большом внешнем освещении расходуют энергетическую [электрическую - испр.] энергию значительно больше, чем пассивные, у которых яркостный контраст изображения не зависит от внешней освещенности при небольшой потребляемой энергетической мощности.

Независимо от характера отображаемой информации индикаторы по своему назначению можно разделить на три группы: индивидуального (полупроводниковые и жидкокристаллические), группового (вакуумные накаливаемые и люминесцентные) и коллективного пользования (последние в данной работе практически не рассматриваются).

По характеру отображаемой информации индикаторы всех типов делятся на единичные (отдельная точка), шкальные (дискретно-аналоговые приборы), цифровые - одноразрядные (с возможностью отображения арабских цифр от 0 до 9) и многоразрядные (с одновременным отображением нескольких цифровых и служебных разрядов), буквенно-цифровые - одноразрядные и многоразрядные, матричные (отображающие на одном знакоместе любой текст, графики, символы) и мнемонические...

... Основные стандартизованные определения, которые носят общий характер и применимы к различным типам индикаторных приборов, приведены ниже.

Знакосинтезирующий индикатор - прибор, в котором информация, предназначенная для зрительного восприятия, отображается с помощью одного или совокупности дискретных элементов.

Информационное поле - конструктивная часть знакосинтезирующего индикатора, в пределах которой возможно отображение информации.

Элемент отображения информации - конструктивная часть информационного поля индикатора, имеющая самостоятельное управление.

Сегмент - элемент отображения информации знакосинтезирующего индикатора, контур которого представляет собой прямые и (или) кривые линии.

Знакоместо - информационное поле знакосинтезирующего индикатора или его часть, необходимая и достаточная для отображения одного знака. Под знаком понимается условное обозначение букв алфавита, математических знаков, знаков препинания, предметов, явлений, событий и др.

Виды знакосинтезирующих индикаторов

Активный индикатор - индикатор, принцип действия которого основан на преобразовании энергии электрического поля в световой поток.

Пассивный индикатор - индикатор, принцип действия которого основан на модуляции внешнего светового потока под действием электрического поля.

Накаливаемый вакуумный индикатор - активный индикатор, в котором используется явление свечения тел накаливания в вакууме.

Люминесцентный вакуумный индикатор - активный индикатор, в котором используется явление катодолюминесценции.

Полупроводниковый индикатор - активный индикатор, в котором используется явление инжекционной электролюминесценции.

Жидкокристаллический индикатор - пассивный индикатор, в котором используется явление электрооптического эффекта в жидком кристалле.

Сегментный индикатор - индикатор, элементы отображения которого являются сегментами, сгруппированными в одно или несколько знакомест.

Матричный индикатор - индикатор, элементы отображения которого сгруппированы по строкам и столбцам.

Знакосинтезирующий экран - матричный знакосинтезирующий индикатор без фиксированных знакомест с числом элементов отображения не менее 10 000.

Единичный индикатор - индикатор, состоящий из одного элемента отображения и предназначенный для отображения информации в виде точки или другой геометрической фигуры.

Цифровой индикатор - индикатор, предназначенный для отображения информации в виде цифр.

Буквенно-цифровой индикатор - индикатор, предназначенный для отображения информации в виде букв, математических знаков, знаков препинания.

Шкальный индикатор - индикатор, предназначенный для отображения информации в виде уровней или значений величин.

Мнемонический индикатор - индикатор, предназначенный для отображения информации в виде мнемосхемы или части мнемосхемы.

Одноразрядный индикатор - индикатор, имеющий одно знакоместо. Одноразрядные индикаторы могут быть цифровыми и буквенно-цифровыми.

Многоразрядный индикатор - индикатор, имеющий несколько фиксированных знакомест. Многоразрядные индикаторы могут быть цифровыми и буквенно-цифровыми.

Знакосинтезирующий модуль - индикатор, конструктивное исполнение которого обеспечивает возможность создания составных индикаторов без потери информации в местах стыковки. В зависимости от видов знакосинтезирующих индикаторов различают шкальный, матричный, мнемонический модули и модуль экрана.

Составной индикатор - индикатор, конструктивно выполненный как единое целое из отдельных модулей. В зависимости от видов знакосинтезирующих индикаторов различают составные шкальный, матричный и мнемонический индикаторы, составной экран.

Знакосинтезирующий индикатор со встроенным управлением - индикатор, конструктивно выполненный совместно с частью элементов системы управления."

В справочнике [3] авторы дополнительно классифицируют индикаторы по "помехоустойчивости", "привычности начертания знаков", "конструкции корпуса", "материала корпуса", "значению питающего напряжения ... низковольтные, средневольтные  и высоковольтные" и "по виду питающего тока (напряжения)".

Некоторые авторы в отличие от ГОСТа [2] не относят единичные индикаторы к знакосинтезирующим [5], поскольку в самом термине "знакосинтезирующий" заключается возможность создания изображения из нескольких элементов, что не соответствует понятию единичного индикатора, хотя и может рассматриваться как предельный случай.

Определение индикатора

На основании изучения источников, можно сформировать признаки, объединяющие все электронные индикаторы:

  • Предназначены для визуального информирования
  • Имеют законченный конструктив
  • Имеют электронное управление

И сформировать краткое определение электронного индикатора:

Электронный индикатор - это управляемый электронный прибор в законченном корпусе, предназначенный для визуального информирования. 

Встречается определение индикатора в электротехнике, как любого показывающего устройства, позволяющего оценить уровень или наличие сигнала. Поэтому к электронным индикаторам иногда относят и стрелочные устройства, предназначенные для грубой оценки наличия электрического сигнала.

В [8] приводится схожее определение индикатора - "устройства, предназначенные для преобразования различных данных в видимое изображение и называемые устройствами визуального отображения информации".

В [9] приводится определение дискретный индикатор: "Под дискретным индикатором понимают прибор, информационное поле которого состоит из отдельных фиксированных в пространстве элементов отображения (ЭО), а изображение создается одним ЭО или их совокупностью. Каждый ЭО представляет собой неделимую конструкцию, управляемую извне." Классификация практически совпадает с другими источниками.

Классификация электронных индикаторов:

Промышленность выпускает множество индикаторов различного типа и разнообразие постоянно увеличивается. Индикаторы нельзя разделить по какому-то одному признаку, вариантов получается достаточно много:

По принципу образования изображения:

  • Активные (полупроводниковыегазоразрядные, катодолюминесцентные, электролюминесцентные, накаливаемые)
  • Пассивные (жидкокристаллические и электрохромные)

По назначению:

  • индивидуальные
  • групповые
  • коллективного пользования

По характеру отображаемой информации:

  • единичные
  • шкальные
  • мнемонические
  • цифровые
  • буквенно-цифровые
  • графические

По способу формирования изображения:

  • знакомоделирующие [9]
  • знакосинтезирующие (сегментные и матричные)

По виду информационного поля:

  • единичные
  • шкальные
  • мнемонические
  • одноразрядные знакосинтезирующие (сегментные и матричные)
  • многоразрядные знакосинтезирующие(сегментные и матричные)
  • матричные без фиксированных знакомест и графические

По способу управления:

  • Мультиплексные (динамические)
  • Статические

По питающему напряжению:

  • Низковольтные
  • Высоковольтные

По цвету:

  • одноцветные
  • многоцветные
  • полноцветные

Также, индикаторы различаются способом передачи информации:

  • аналоговые (яркостью или оттенком цвета)
  • дискретные (количеством и совокупностью элементов) [9]

Индикаторы также имеют различные характеристики:

  • Высота знака
  • Ширина знака
  • Угол обзора
  • Диаграмма направленности
  • Яркость элемента отображения информации
  • Яркость (средняя по площади)
  • Неравномерность яркости элемента отображения информации
  • Неравномерность яркости
  • Яркость собственного фона
  • Сила света
  • Средняя сила света элемента отображения
  • Неравномерность силы света
  • Ширина спектра излучения
  • Длина волны в максимуме излучения
  • Время реакции пассивного индикатора
  • Время релаксации пассивного индикатора
  • Время готовности
  • Пороговое напряжение жидкокристаллического индикатора
  • Напряжение насыщения жидкокристаллического индикатора
  • Критическая частота управляющего напряжения жидкокристаллического индикатора

Литература:

1. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 136 с.
2. ГОСТ 25066–91 Индикаторы знакосинтезирующие. Термины, определения и буквенные обозначения.
3. Н.И. Вуколов, А.Н. Михайлов. Знакосинтезирующие индикаторы / под ред. В.П. Балашова. — М.: Радио и связь, 1987. — 592 с.

4. Ермаков О. Н., Сушков В. П. Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы. — М.: Радио и связь, 1990. — 240 с.
5. Пароль Н. В., Кайдалов С. А. Знакосинтезирующие индикаторы и их применение: Справочник. — М.: Радио и связь, 1988.— 128 с.
6. ГОСТ 25024.3-83. Индикаторы знакосинтезирующие. Методы измерения тока и напряжения.
7. Лаврентьев Б.Ф.
Аналоговая и цифровая электроника: Учебное пособие. — Йошкар-Ола: МарГТУ , 2000. — 155 с.
8. Забродин. Промышленная электроника. Учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. 496 с.
9. Савчук В.Л. Электронные средства сбора, обработки и отображения информации: Учебное методическое пособие. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. — 46 с.