Элементы индикации предназначены для преобразования элек­трических сигналов в видимые, удобные для визуального наблю­дения.

В зависимости от физических эффектов, лежащих в основе пре­образования электрических сигналов в видимые, элементы инди­кации подразделяются на активные и пассивные (рис. 3.1). К пер­вой группе относятся приборы на основе светогенерационных эф­фектов. Принцип действия индикаторов второй группы основан на изменении коэффициентов отражения, пропускания, погло­щения и на вращении плоскости поляризации световых волн.

Рис. 3.1. Классификация электронных устройств индикации

К основным параметрам элементов индикации относятся: яр­кость, контрастность, освещенность, угол обзора, информаци­онная емкость, напряжение питания, потребляемый ток и др.

Яркость (В) — физическая величина, определяемая выраже­нием

,

где I — сила света; S — площадь поверхности светящегося тела в заданном направлении.

Единицей измерения яркости в системе СИ является кандела на квадратный метр, кд/м².

Коэффициентом контрастности (К) называют величину, рав­ную отношению яркости самого светлого участка изображения  к яркости самого темного его участка

Оптимальным коэффициентом контрастности считают значе­ние в пределах от 0,65 до 0,95.

Освещенность (Е), являясь одним из основных параметров пас­сивных элементов, характеризует световой поток на единицу пло­щади, лк:

Минимальная освещенность для чтения составляет 20 лк.

Углом обзора (а) называют максимальный угол наблюдения, при котором возможно считывание информации. Для различных элементов индикации а лежит в пределах от 20 до 70°.

Информационная емкость индикатора определяется числом уп­равляемых светящихся элементов прибора.

Наибольшее распространение среди элементов индикации по­лучили полупроводниковые, газоразрядные и жидкокристалли­ческие (ЖК) индикаторы.

3.2. Полупроводниковые индикаторы

Активным элементом полупроводниковых индикаторов явля­ется светоизлучающий диод (СИД). В основе работы СИД лежит явление инжекционной люминесценции, наблюдаемой в некото­рых полупроводниках при рекомбинации электронов и дырок в области p- n-перехода. Светоизлучающие диоды применяют авто­номно в виде семи-, восьми-десятисегментных знакосинтезирующих индикаторов (рис. 3.2) либо набирают в матричные и мозаичные одноцветные или многоцветные панели (рис. 3.2). В зависимости от размера символа в каждом сегменте может использоваться либо один, либо несколько последовательно вклю­ченных светоизлучающих диодов. Высота символа в индикаторе колеблется от 2,5 до 18...25 мм.

Рис. 3.2 Расположение светодиодных
элементов в семи- , восьми-, десятисегментном

и матричном индикаторах

Наиболее универсальными являются матричные полупровод­никовые индикаторы, позволяющие отображать арабские цифры от 0 до 9, римские цифры, буквы русского и латинского алфави­тов, различные знаки и символы. Такие индикаторы представля­ют собой матрицы (панели), содержащие, например, 7x5 или 8x5 светоизлучающих диодов, соединенных так, что для высвечива­ния конкретной световой точки необходимо подать напряжение на выводы соответствующих строки и столбца.

Полупроводниковые СИД отличаются высоким быстродействи­ем, большим сроком службы, высокой яркостью (порядка тыся­чи кандел на квадратный метр), а совместимость их по выходным параметрам с ИС позволяет их широко использовать в современ­ной аппаратуре. Рабочее напряжение одного светоизлучающего диода лежит в интервале от 1,5...2,5 В, а ток — 3...20 мА.

4.3. Газоразрядные индикаторы

В основе работы газоразрядных индикаторов лежит явление све­чения газа при электрическом разряде. Цвет излучения опреде­ляется природой газа (неон дает оранжевое свечение, гелий и аргон — соответственно желтое и фиолетовое), а при непрямом преобразовании электрической энергии цвет зависит от типа ис­пользуемого фотолюминофора.

Во всех газоразрядных индикаторах используют режим тлею­щего разряда с холодным катодом при давлении газа порядка не­скольких сотен паскалей.

Широко распространены газоразрядные элементы, у которых катоды выполнены в виде цифр, расположенных одна под другой. При подаче напряжения между анодом и катодом, превышаю­щим напряжение зажигания, возникает тлеющий разряд, охваты­вающий всю поверхность катода. В результате отображается соот­ветствующая цифра.

Когда нет необходимости в отображении цифровых данных, используются линейные газоразрядные индикаторы, информация на которых представляется в виде изменяющегося числа светя­щихся точек относительно начала шкалы.

Газоразрядные индикаторные панели, представляющие собой двухкоординатную матрицу с числом элементарных газоразряд­ных ячеек порядка 10⁴... 10⁵, способны накапливать и обрабаты­вать информацию. В настоящее время разработаны панели посто­янного и переменного токов, в том числе и с внешними запоми­нающими устройствами.

Особенностью рассмотренных индикаторов является необхо­димость использования источника питания, напряжение которо­го лежит в пределах сотен вольт. Применение таких приборов в современной низковольтной аппаратуре, выполненной на интегральных схемах, усложняет ее.

4.4. Жидкокристаллические индикаторы

Жидкие кристаллы являются органическими материалами И представляющими промежуточную фазу между твердой и изотропной жидкими фазами. Жидкокристаллическое состояние обнаруживается у веществ с удлиненной формулой молекул, упорядоченное расположение которых обеспечивается относительно слабыми дальнодействующими силами.

Поскольку межмолекулярные силы довольно малы, структура¹] ЖК в значительной степени зависит от воздействия внешних факторов: температуры, механических деформаций, электрических и I магнитных полей и т.п.

Принцип действия выпускаемых жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) основан на различных электрооптических эффектах, возникающих при взаимодействии излучения с ЖК, но наиболее широкое распространение получили явление динамического рассеивания света и «твист-эффект».

В индикаторах, использующих эффект динамического рассеяния света, при приложении электрического поля напряженностью порядка 10⁵...10⁶ В/м прозрачное вещество (жидкий кристалл) мутнеет вследствие появления множества центров рассеяния света. На однородном фоне появляется рисунок, яркость которого превышает яркость фона.

В индикаторах на основе «твист-эффекта» изменение интенсивности светового потока происходит в результате изменения плоскости поляризации света. Помещая на входе и выходе ячейки, поляроидные пластины преобразуют модуляцию векторов поляризации света в изменение яркости ячейки. Изменением напряжения на электродах можно регулировать светопропускание оптической ячейки.

Индикаторы питаются переменным током. Ток потребления составляет десятки микроампер, а напряжение — от 3 до 24 В.

Жидкокристаллические индикаторы нашли широкое применение для изготовления дисплеев, крупноформатных табло, цифровых индикаторов, цифровых измерительных приборов и т. п.

Основными преимуществами ЖКИ являются: хороший контраст при ярком освещении, низкая потребляемая мощность, совместимость с интегральными схемами по рабочим параметрам и конструктивному исполнению, сравнительная простота изготов­ления и низкая стоимость.

К недостаткам относятся: малый рабочий температурный ин­тервал, значительная инерционность, узкий угол обзора.

Для индикации состояния оборудования, хода технологических процессов, и представления данных в аналоговой и цифровой форме. СОИ применяется в пультах АСУТП, станках с ЧПУ, автоматических линиях, РТК, в локальных системах контроля, измерительных приборах, системах связи, коммутационных пунктах, бортовых транспортных средств.

Ниже приведена еща одна классификация СОИ:

Средства отображения информации:

1. Мнемонические индикаторы;

2. Линейные индикаторы;

3. Цифровые индикаторы;

4. Электронно-лучевые трубки;

5. Матричные индикаторы.

1) Светящееся поле в виде прямоугольника, круга и других фигур. Позволяет составлять мнемосхемы различных конфигураций. Совместно с маской мнемоиндекатор позволяет отображать любой текст.

Цвет: голубой, желтый, зеленый.

Обозначение: ИЭЛ.

В, 400Гц.

mA.

2) Линейные индикаторы

2.1.  В виде тлящего разряда – баллон со святящимся столбом высотой до 100 мм.

2.2. Светодиодная шкала АЛС 345А. Отражает 8 святящихся точек. Работает совместно с дешифратором, преобразует BIN код в позиционный. Возможно наращивание индикаторов для получения большого диапазона уровней индицируемого сигнала.

В.

mA.

3) Цифровые:

 а) неоновые тлеющего разряда серии ИН. Сейчас не выпускаются;

 б) низковольтные катодно-люминесцентные индикаторы используются совместно с дешифраторами в виде ИС;

в) светодиодные серии АЛС работают совместно с  ОС . Недостаток – большое потребление энергии. Напряжение для семи сегментного mA, для 1 сегмента;

г) жидкокристаллические: Недостаток – треб. подсветки.

4) Матричные: содержат большое число светодиодов распределеных по столбцам, которые могут сопрягаться с АЛУ и отображать с заданной дискретностью символы. Пример: ИФЛ-М1-5х7–минимальный размер 35 точек.