Индикатор его назначение и устройство

Индикаторы часового типа и измерительные головки. Принцип действия. Виды.

Тема нашей сегодняшней статьи посвящена индикаторам часового типа. Мы столкнулись с тем, что молодое поколение не совсем понимает, для чего же нужны такие измерительные устройства. Они говорят, вот есть же микрометры, нутромеры, зачем ещё приобретать такой древний несуразный прибор, к которому ещё нужны крепления, которые могут стоить в несколько раз дороже, чем сам индикатор. Так что сегодня, мы будем ломать сложившиеся у молодого поколения стереотипы и расскажем, зачем всё-таки нужен индикатор часового типа, и почему на крупных производствах, без него не обойтись.

Итак, индикатор часового типа — это измерительный прибор, отсчетное устройство, которое предназначается в основном для относительных измерений и контроля отклонений от заданных размеров геометрической формы деталей (рисунок 1). Что скрывается за таким сухим определением?! Всё очень просто — индикатор часового типа используется для понимания, насколько изготовленная деталь отличается от эталонной, или, насколько одно высверленное отверстие отличается от эталонного.

Рисунок 1.Индикатор часового типа.

«В чем же смысл?» — спросите Вы — «ведь можно взять любой другой микрометрический прибор, и измерить». Смысл в том, что использование индикаторов часового типа в промышленных масштабах позволяет, во-первых, сэкономить время проведения проверки, а во-вторых, значительно сэкономить на закупке измерительных приборов, что в конечном итоге, приведет к повышению рентабельности бизнеса.

Всё ещё непонятно, почему использование индикаторов часового типа является эффективным? Тогда, возможно, есть смысл рассказать о том, как же они работают.

Индикатор часового типа (ИЧТ) — это навесное оборудование. В качестве держателя ИЧТ могут выступать различные штативы, скобы и подставки различных видов. Такие держатели должны отвечать требованиям жесткости и быть неподвижными при проведении измерений. Подставки штативов, для удовлетворения этим условиям, должны быть либо очень массивными, либо должны быть жестко прикручены к столу, станку и другому стационарному оборудованию. Подставки также бывают магнитными, что позволяет устанавливать их на вертикальной или наклонной поверхности металлических конструкций без использования других средств крепления (например, болтов). На рисунке 2 представлены различные виды держателей индикаторов часового типа.

Рисунок 2. Держатели и штативы с установленными индикаторами часового типа.

Вообще, порядок проведения измерений с использованием ИЧТ можно описать следующим образом:

— Установка циферблата на «ноль» — это значит, что перед проведением измерений, необходимо установить нулевое, исходное значение, используя эталон.

— Поднятие измерительного стержня при помощи «ушка», расположенного вверху ИЧТ с одновременным извлечением эталонной детали из под индикатора часового типа.

— Помещение измеряемой детали между основанием штатива и измерительной головкой ( твердосплавным шариком или наконечником) индикатора часового типа.

— Опускание измерительного стержня

— Снятие показаний отклонения размеров измеряемой детали (насколько, в сотых долях миллиметра отличается) от эталонной детали по циферблату ИЧТ.

На рисунке 3 и рисунке 4 представлены примеры использования индикатора часового типа.

Рисунок 3. Использование индикатора часового типа для измерения отклонения уже готовой детали относительно эталона по всей её длине с использованием специальной подставки.

Рисунок 4. Использование индикатора часового типа для измерения отклонения изготавливаемой детали относительно эталонной в процессе её производства по всей длине и вокруг оси детали.

Теперь то вы понимаете насколько удобнее и быстрее использовать индикатор часового типа? Теперь о цене вопроса, любой микрометрический и штанген- прибор для измерения сверхмалых значений будет стоить не менее тысячи рублей и это при том, что для сравнения с эталоном, необходимо постоянно держать в памяти его значение, постоянно что-то выкручивать, вкручивать, сверять деления — на это уходит драгоценное рабочее время. Проверять же отклонение индикатором часового типа намного быстрее — потяните за «ушко», вставьте деталь и индикатор покажет отклонение. К тому же при поломке, заменить ИЧТ на новый можно, примерно, за триста рублей. Штатив при этом не меняется, что позволяет значительно удешевить эксплуатацию измерительных приборов в долгосрочной перспективе.

Ну что же, с первым вопросом мы разобрались. Давайте теперь рассмотрим классификацию и строение различных видов индикаторов, которые существуют на данный момент.

Как Вы могли догадаться, в механическом индикаторе малые измеряемые отклонения (в сотые доли миллиметра) путем прямолинейного перемещения измерительного стержня, преобразуются в большие, удобные для восприятия (благодаря заметному перемещению стрелки на индикаторе), при помощи специального зубчатого или часового передаточного устройства, пружины или электроники. Собственно от типа передаточного устройства зависит основная классификация индикаторов.

1. Индикатор часового типа — самый распространенный индикатор. Внутри цилиндрического корпуса индикатора часового типа размещается реечно-зубчатая и шестеренная передачи, благодаря которым, возвратно-поступательное движение измерительного стержня преобразуется во вращательное движение стрелки индикатора. Также, конструктивно, в ИЧТ имеет пружину, позволяющую исключить люфты шестерёночных передач. Индикатор таких приборов, чаще всего, многооборотный, т.е. количество полных оборотов стрелки выносится на отдельный циферблат, что существенно увеличивает диапазон измерения отклонения и значительно повышает точность. Цена деления таких индикаторов обычно составляет 0,01мм. Примером индикатора часового типа может служить индикатор типа «ИЧ», специальный индикатор «ИЧС», а также индикатор для измерения твердости металлов «ИЧТ».

2. Рычажно-зубчатые индикаторы — отличием индикаторов такого типа от индикаторов часового типа является тот факт, что конструктивно, измерительные головки рычажно-зубчатых индикаторов имеют в неравноплечий рычаг, вместо шестеренно-зубчатой передачи. Малое плечо рычага связано с измерительным стержнем, либо с измеряемой поверхностью, а большое плечо — со вторым неравноплечим рычагом и зубчатой передачей со стрелкой. Т.е., они тоже имеют часовой индикатор, но так уж сложилось, что название «индикатор часового типа» получили индикаторы предыдущего вида. Рычажно-зубчатые измерительные головки могут быть многооборотными или однооборотными. Стоит отметить, что индикаторы данного типа гораздо точнее индикаторов часового типа. Цена деления у таких индикаторов обычно колеблется от 0,001 до 0,002мм. Рычажно-зубчатые индикаторы выпускаются в различных модификациях. Существуют модели бокового действия, модели с непосредственным контактом измерительного рычага с измеряемой деталью либо с измерительным штоком. Примером рычажно-зубчатого индикатора служит индикатор модели «ИРТ», а также индикатор модели «ИРБ».

3. Пружинные измерительные головки — (микрокаторы, микаторы (малогабаритные) и миникаторы) — считаются самыми точными рычажно-механическими измерительными устройствами. Здесь, чувствительным элементом выступает завитая пружина со стрелкой. Перемещаясь, рычаг воздействует на пружину, изменяя её длину, что приводит к повороту стрелки. Благодаря отсутствию трения в этой конструкции, достигается высокая точность показаний. Цена деления у таких приборов достигает 0,1мкм (или 0,0001мм). Преимуществом также является — простота конструкции, долговечность работы и отсутствие мертвого хода. В качестве примера измерительной головки можно взять модель «ИГ» и «МИГ».

4. Электронные индикаторы — могут иметь как рычажно-зубчатую, так и присущую индикаторам часового типа, шестеренную передачу, но индикатор, здесь, имеет вид электронно-цифрового табло. Индикатором с электронным табло является индикатор «ИЧЦ».

Помимо основной классификации, те же самые приборы, можно разделить в зависимости от типа индикатора (часовой тип или электронно-цифровой), а также в зависимости от типа перемещения измерительного стержня (параллельно шкале или перпендикулярно).

Также, разделяют индикаторы в зависимости от назначения: для измерения отклонений в размерах отверстий, деталей, для измерения отклонения в твердости металлов, для настройки различных узлов и агрегатов, для проверки износа оборудования.

Главными показателями, на которые стоит обратить внимание при выбореиндикатора часового типа — это Цена деления и диапазон. Чем меньше цена деления — тем точнее будут измерения. Чем больше измеряемый диапазон — тем большее отклонение (в мм) может измерять индикатор.

Индикаторы широко применяются в машиностроении, металлообработке, производстве приборов, деталей и агрегатов. Индикаторы часового и других типов универсальны, просты в эксплуатации и стоят недорого.

Индикаторы часового типа и другие разновидности измерительных головок

Индикаторы предназначены для относительных замеров и контроля отклонений от заданных параметров эталонных деталей. Все измерения выполняются в пределах сотых долей миллиметра.

Что они измеряют? Данные устройства позволяют быстро определить, насколько физические размеры изготовленных деталей отличаются от эталонных.

Сфера их применения:

• машиностроение;
• приборостроение;
• металлообработка;
• ремонтные мастерские и др.

Разновидности и типы измерительных головок

Принцип действия таких приборов основан на преобразовании малых измеряемых отклонений в большие, удобные для восприятия человеком. Для этого используются шестеренчатые, пружинные или электронные передаточные устройства.

В зависимости от особенностей конструкции индикаторы бывают:

• часового типа;
• рычажно-зубчатые;
• пружинные;
• электронные.

Индикаторы часового типа: как устроены и как работают?

Данные измерительные головки получили наибольшее распространение. Каждый такой прибор имеет:

• корпус цилиндрической формы;
• размещенную внутри него шестеренную и реечно-зубчатую передачу;
• стрелочный индикатор часового типа с двумя циферблатами (большим и малым).

Механизм преобразует продольно-поступательное движение измерительного стержня во вращение стрелки. Поскольку она делает не один, а несколько оборотов, то их количество отображается на малом циферблате. Это существенно расширяет диапазон измерений.

Цена деления такой головки — в пределах 0,01 мм. Примером индикаторов часового типа могут служить приборы серий ИЧ, ИЧС, ИЧТ и др.

Как устроены рычажно-зубчатые измерительные головки?

Особенностью таких индикаторов является наличие неравноплечего рычага, заменяющего шестеренно-зубчатую передачу.

Принцип действия такой головки:

• измерительный стержень связан с малым плечом рычага и воздействует на него;
• сила передается на большое плечо, двигающее стрелку;
• показания появляются на индикаторе часового типа.

Измерители данного вида бывают как однооборотными, так и многооборотными. Если рассматривать их технические характеристики, то их цена деления варьируется от 0,001 до 0,002 мм. Это обеспечивает более высокую точность замеров.

Они выпускаются в разных модификациях:

• бокового действия;
• прямого контакта с измерительным рычагом и др.

В качестве примера рычажно-зубчатого индикатора можно привести приборы серий ИРТ и ИРБ.

Пружинные измерительные головки

Данные измерители обладают наибольшей точностью замеров. Цена деления у них нередко составляет 0,0001 мм или 0,1 мкм.

Альтернативные названия пружинных головок:

Принцип работы устройства основан на воздействии рычага на пружину, выполняющую функцию чувствительного элемента. Она связана со стрелкой, отклоняющейся при воздействии силы. В данном механизме почти отсутствует трение, что обеспечивает высокую точность измерений.

Достоинства конструкции такого типа:

• простота схемы;
• отсутствие мертвого хода;
• долговечность прибора;
• надежность конструкции.

В качестве примера можно привести микатор типа ИПМ (расшифровывается как измерительный пружинный малогабаритный).

Электронные индикаторы

Второе их название — цифровые измерительные головки. В зависимости от модификации они имеют как шестеренно-зубчатую, так и рычажно-зубчатую передачу. Приложенное действие воспринимается электроникой, обрабатывается и в цифровом виде выводится на миниатюрный ЖК-дисплей.

Достоинства электронных индикаторов:

• быстродействие;
• высокая точность замеров;
• удобство считывания показаний.

В качестве примера можно привести индикатор ИЧЦ с электронным табло.

Как пользоваться измерительной головкой?

Каждый такой индикатор представляет собой навесное оборудование. Перед использованием он устанавливается на специальный штатив или держатель, обеспечивающий жесткое закрепление. Под прибором находится рабочий стол или верстак. На нем устанавливается и неподвижно фиксируется исследуемая деталь (объект для замеров).

Измерительная головка: что это такое и с какой целью ее используют?

Это инструмент для сравнения эталонной и только что изготовленной деталей. Порядок измерений следующий:

1. Установка прибора «на ноль». Данная операция выполняется с применением эталона (детали, являющейся образцом).
2. Поднятие измерительного стержня. Для этого он оттягивается вверх за «ушко». Эталонная деталь извлекается и на ее место устанавливается другая (объект изысканий).
3. Опускание измерительного стрежня. Процедура выполняется плавно. Важно избегать ударов, способствующих деформации шестеренок и увеличивающих погрешность замеров.
4. Снятие показаний. На циферблате видно, на сколько сотых долей миллиметра данная деталь отличается от эталона.

Процедура извлечения одного изделия и установка на его место другого занимает несколько секунд. Более подробная информация о том, как измерять с помощью индикатора, изложена в его инструкции по эксплуатации.

Методика поверки и условия эксплуатации измерительных головок

Средний срок службы приборов данного типа — 6 лет. Условия эксплуатации измерительных головок первого класса точности:

• температура — от -20 до +35 о С;
• влажность — до 80 %;
• присутствие агрессивных газов не допускается.

Не разрешается нанесение масла или эмульсии на поверхность прибора. При снижении плавности хода допускается частичная промывка механизма без его разборки. Для этого с прибора снимается крышка, после чего он помещается в авиационный бензин. В процессе промывки не допускается его попадание на шкалу индикатора.

Поверка прибора производится в соответствии с методикой МИ 2192-92. Межповерочный интервал составляет 1 год.

Индикаторы часового типа

Классификация и назначение

ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И ДИАМЕТРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ

РЫЧАЖНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ

Контрольные вопросы к разделу 4

1. Виды отсчетных устройств штангенинструментов.

2. Назначение, характеристика и устройство штангенциркулей.

3. Типы штангенциркулей и их конструктивные особенности.

4. Назначение и устройство штангенглубиномеров.

5. Назначение и устройство штангенрейсмасов.

6. Устройство нониуса.

7. Характеристика штангенинструментов с круговой шкалой.

9. Характеристика штангенинструментов c электронным отсчетным устройством.

10. Условное обозначение штангенинструментов.

11. Типы микрометров.

12. Характеристика и устройство гладких микрометров.

13. Назначение и особенности конструкции микрометра листового.

14. Назначение и особенности конструкции микрометра трубного.

15. Назначение и особенности конструкции микрометра зубомерного.

16. Назначение и особенности конструкции микрометра для измерения толщины проволоки.

17. Назначение и конструкция микрометров со вставками.

18. Назначение и особенности конструкции микрометров рычажных.

19. Отсчетное устройство микроинструментов по шкалам стебля и барабана.

20. Особенности микроинструментов с отсчетным устройством по шкалам стебля и нониуса.

21. Микроинструменты с электронным отсчетным устройством.

22. Назначение, характеристика и устройство микрометрического глубиномера.

23. Назначение, характеристика и устройство микрометрического нутромера.

24. Условное обозначение микроинструментов.

Рычажно–механические приборы преобразуют малые отклонения размеров изделий в удобные для отсчета перемещения стрелки по шкале. Основные типы рычажно–механических передач, используемых в приборах:

Рычажно–механические приборы делятся на три основные группы:

1)измерительные головки – съемные отсчетные устройства, предназначенные для оснащения приборов и контрольно–измерительных приспособлений;

2)приборы со съемными отсчетными устройствами – индикаторные скобы, нутромеры, глубиномеры и др.;

3)приборы со встроенными отсчетными устройствами – рычажные скобы, рычажные микрометры и др.

Приборы применяют для измерения диаметральных и линейных размеров, а также отклонений формы и расположения поверхностей (или осей). Как правило, их используют для измерения методом сравнения с мерой. Если размеры изделий меньше диапазона показаний прибора, то применяют метод непосредственной оценки.

Индикаторы часового типа (зубчатые измерительные головки) с ценой деления 0,01 мм по ГОСТу 577 изготавливают следующих основных типов (рис. 5.1):

ИЧ 02, ИЧ 05, ИЧ 10, ИЧ 25 и ИЧ 50 – перемещение измерительного стержня параллельно плоскости расположения шкалы, диапазоны измерений соответственно 0 — 2, 0 — 5, 0 — 10, 0- 25, 0 — 50 мм;

ИТ 02 – перемещение стержня перпендикулярно к плоскости расположения шкалы и диапазон измерений 0 — 2 мм.

Наибольший диаметр индикатора D_max не должен превышать:

42 мм – для индикаторов с диапазоном измерения 0-2 мм;

60 мм – для индикаторов с диапазоном измерения 0-5, 0-10 мм;

100 мм – для индикаторов с диапазоном измерения 0-25 мм.

ИЧ 10 ИЧ 25 ИЧ 50

ИЧ 05 ИЧ 02 ИТ 02

Рис. 5.1. Индикаторы часового типа

По исполнению корпуса индикаторы разделяются на обыкновенные, брызгозащитные и пылезащитные.

Обыкновенным считается исполнение, предохраняющее механизм индикатора от загрязнения и механических повреждений.

Брызгозащитным считается исполнение, предохраняющее механизм индикатора от попадания брызг во время пребывания в брызгонесущей среде.

Пылезащитным считается исполнение, предохраняющее механизм индикатора от попадания пыли во время пребывания в воздухе с повышенной концентрацией пыли.

Устройство индикатора типа ИЧ показано на рис. 5.2.

На лицевой стороне корпуса 1 расположен циферблат 2 со шкалой и ободок 3. В центре циферблата установлена стрелка 4 и ниже указатель 5 числа оборотов стрелки. С корпусом 1 жестко связана гильза 6, в которой перемещается измерительный стержень 7 с наконечником 8. В верхней части корпуса выступает головка измерительного стержня.

Гильза 6 и ушко, которое расположено с задней стороны корпуса, служат для крепления индикатора на стойках, штативах и приспособлениях. Поворотом ободка 3, на котором закреплен циферблат, стрелку совмещают с любым делением шкалы (чаще с нулевым). За головку стержень отводят при установке изделия под измерительный наконечник.

Рис. 5.2. Устройство индикатора часового типа ИЧ-10

Принцип действия индикатора заключается в следующем (рис. 5.3).

Измерительный стержень 12 перемещается в точных направляющих втулках 2, запрессованных в гильзы корпуса. На измерительном стержне нарезана зубчатая рейка 11, которая поворачивает триб 10 с числом зубьев z = 16 (трибом в приборостроении называют зубчатое колесо с числом зубьев z £ 18). Зубчатое колесо 9 (z = 100), установленное на одной оси с трибом 10, передает вращение трибу 8 (z = 10). На оси триба 8 закреплена стрелка 3. В зацеплении с трибом 8 находится также зубчатое колесо 7 (z =100). На оси колеса закреплены указатель 4 и втулка 6 с пружинным волоском 5, другой конец которого прикреплен к корпусу. Колесо 7 и связанный с ним волосок 5 обеспечивают постоянное касание профилей зубьев при прямом и обратном ходе. Пружина 1 служит для создания измерительного усилия величиной 2 Н на стержне.

Рис. 5.3. Принципиальная схема индикатора ИЧ

Передаточное отношение зубчатого механизма выполнено так, что при перемещении измерительного стержня на расстояние l = 1 мм стрелка совершает полный оборот, а указатель поворачивается на одно деление. Шкала индикатора имеет число делений 100. Цена деления шкалы циферблата с = l/n = 1/100 = 0,01 мм. Индикаторы часового типа выпускают классов точности 0 и 1. Основные допускаемые погрешности этих индикаторов приведены в табл. 5.1.

Допускаемая погрешность индикаторов часового типа

Класс точности	Допускаемая погрешность, мкм, в пределах участка шкалы, мм
0,1	0 — 2	0 — 5	0 -10	0 – 25

К торцевым индикаторам часового типа по ГОСТу 577 относятся приборы с перемещением стержня перпендикулярно к их шкале. Кроме того, выпускают перпендикулярные индикаторы (рис. 5.4,а), горизонтальные индикаторы (рис. 5.4,б) и боковые (рис. 5.4,в).

Примеры условных обозначений.

Индикатора исполнения ИЧ с диапазоном измерения 0 – 2 мм, обыкновенного, класса точности 0:

Индикатор ИЧ 02 кл. 0 ГОСТ 577.

Индикатора исполнения ИЧ с диапазоном измерения 0 – 10 мм, брызгозащитного, класса точности 1:

Индикатор ИЧ 10Б кл. 1 ГОСТ 577.

Индикатора исполнения ИТ, пылезащищенного, класса точности 1.

Индикатор ИТП кл. 1 ГОСТ 577.

а

б

Рис. 5.4. Разновидности индикаторов часового типа:

а – горизонтальный; б — боковой

5.3. Рычажно–зубчатые измерительные головки

По ГОСТу 18833 выпускаются рычажно–зубчатые измерительные головки 2 типов: ИГ и ИГМ (М – малогабаритные) с ценой деления 0,001 мм и 0,002 мм, а по ГОСТу 9696 – индикаторы многооборотные с ценой деления тоже 0,001 и 0,002 мм.

Внешний вид рычажно–зубчатой измерительной головки типа ИГ приведен на рис. 5.5,а. Головка состоит из корпуса 1, циферблата 2, стрелки 3, арретира 4, присоединительной гильзы 5, измерительного стержня 6 с наконечником 7, указателей 8 поля допуска изделия и винта точной установки механизма в нулевое положение. Арретир (рычаг) необходим для подъема измерительного стержня перед установкой изделия.

Механизм головки ИГ (рис. 5.6.) состоит из двух неравноплечих рычажных пар и одной зубчатой передачи. Перемещение измерительного стержня 1 через рычаг 2 передается малому плечу рычага 3. Большое плечо рычага 3 передает движение рычагу 4 зубчатого сектора 5. Зубчатый сектор вращает триб 6, на оси которого установлена стрелка 7 со спиральным волоском 8, устраняющим зазоры в передаче. Измерительное усилие создается пружиной 9, прикрепленной к рычагу 2.

б

Рис. 5.5. Рычажно–зубчатая измерительная головка

Многооборотный индикатор МИГ (рис. 5.5,б) имеет те же основные узлы, что и индикатор ИГ. На циферблате нанесено 200 делений круговой шкалы и расположен указатель числа оборотов стрелки, полное число оборотов которой равно 5. В отличие от рычажно–зубчатой головки ИГ (см. рис. 5.6.) вместо стрелки 7 на одной оси с трибом 6 жестко связанно зубчатое колесо с большим количеством зубьев. От этого колеса вращение передается трибу со стрелкой. Из–за разницы количества зубьев на колесе и трибах осуществляется многооборотность последнего триба.

Основные допускаемые погрешности рычажно–зубчатых измерительных головок приведены в табл. 5.2.

Метрологические показатели головок

Тип головки	Цена деления	Пределы измерения	Допускаемая погрешность, мкм, на участках шкалы от нулевого штриха в пределах
делений	±30 делений	Св. ± 30 делений
мм	мм
1 ИГ 2 ИГ 1 МИГ	0,001 0,002 0,001	± 0,05 ± 0,1	— —	— — 2,5	— — —	0,4 0,8 —	0,7 1,2 —
1МИГП 2 МИГ 2МИГП	0,001 0,002 0,002	1,5 2,5	1,8 4,0	— 3,5	— — —	— — —

Рис. 5.6. Устройство рычажно-зубчатой головки

Дата добавления: 2014-11-29 ; Просмотров: 13372 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Приборы и устройства индикации

Индикаторные приборы или элементы индикации составляют основу устройств отображения информации, которые предназначены для преобразования электрического сигнала в видимую форму.

Накальные индикаторы — используется свечение нити накаливания, разогретой электрическим током. Представляют собой миниатюрные лампы накаливания, подсвечивающие цветные корпуса (светофильтры) индикаторов и кнопок или определенные изображения, знаки, символы.

Электролюминесцентные индикаторы — применяется свечение некоторых веществ под воздействием электрического поля. Например, вакуумно-люминесцентные индикаторы. Представляют собой многоанодные лампы, имеющие катод, эмиттириющий электроны и сетку, управляющую током индикатора. Аноды выполняются в виде знакосинтезирующих сегментов, покрытых люминофором. При столкновении с поверхностью анодов электроны вызывают свечение люминофора необходимого цвета. На каждый анод отдельно подается питающее напряжение.

Ранее широко применяемые, вытесняются другими видами индикаторов. Позволяют получить большое количество элементов и знаков разных цветов и высокой яркости.

Электронно-лучевые приборы — основаны на свечении люминофора при бомбардировке его электронами.

Самыми яркими представителями электронно-лучевых приборов являются электроннолучевые трубки (ЭЛТ). ЭЛТ — электронный электровакуумный прибор, в котором используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча, управляемый электрическим или (и) магнитным полем и создающий на специальном экране видимое изображение (рис. 1).

Применяются в осциллографах — для наблюдения электронных процессов, в телевидении (кинескопы) — для преобразования электрического сигнала, содержащего информацию о яркости и цвете передаваемого изображения, в индикаторных устройствах РЛС — для преобразования электрических сигналов, содержащих информацию об окружающем пространстве, в видимое изображение.

Рисунок 1 – Конструкция электронно-лучевой трубки

Интенсивно вытесняются жидкокристаллическими индикаторами: выпуск ЭЛТ мониторов прекращен, ЭЛТ телевизоров — сокращается.

Газоразрядные (ионные) приборы — используется свечение газа при электрическом разряде.

Состоят из герметичного баллона с впаянным в него электродами (в простейшем случае анодом и катодом – неоновая лампа), и заполненного инертными газами (неон, гелий, аргон, криптон) под низким давлением. При подаче напряжения наблюдается свечение газа. Цвет свечения определяется составом газа-наполнителя. Используются для индикации постоянного или переменного напряжений.

На сегодняшний день газоразрядные приборы применяются для изготовления плазменных панелей.

Плазменная панель PDP (plasma display panel) — это матрица ячеек, заключенная между двумя стеклами. Каждая ячейка покрыта люминофором (соседние ячейки образуют триады из трех цветов – красного, зеленого и синего R, G, B) и заполнена инертным газом — неоном или ксеноном (рис. 2). Когда на электроды ячейки подаётся электрический ток, газ переходит в состояние плазмы и заставляет люминофор светиться.

Рисунок 2 – Конструкция ячейки плазменной панели

Основным достоинством плазменных панелей является большие размеры экрана — обычно варьируются от 42” до 65”. Кроме того, отдельные панели можно собирать в большие экраны для использования на концертных площадках, стадионах, площадях и т.д.

Плазменные панели имеют высокую контрастность (разность между черным и белым), большой угол обзора и широкий диапазон рабочих температур.

Наряду с достоинствами есть и недостатки: только большие по размеру панели, постепенное «выгорание» люминофора, относительно большая потребляемая мощность.

Полупроводниковые индикаторы — принцип действия основан на излучении квантов света в области p-n-перехода, к которому приложено напряжение.

— дискретные (точечные) полупроводниковые индикаторы – светодиоды;

— знаковые индикаторы — для отображения цифр и букв;

Светодиоды, или светоизлучающие диоды (англ. LED — Light Emitted Diod), получили широкое распространение благодаря компактности, возможности получения любого цвета излучения, отсутствия хрупкой стеклянной колбы, низким питающим напряжениям и простоте включения.

Светодиод состоит из одного или нескольких кристаллов (рис. 3), испускающих излучение, и расположенных в одном корпусе с линзой и рефлектором, который формирует направленный световой луч в видимой или инфракрасной (невидимой) части спектра.

Рисунок 3 – Конструкция светоизлучающего диода

Пример. На рисунке 4 приведена схема включения светодиода к источнику питания 12 В. Падение напряжения на диоде в прямом включении составляет порядка 2,5 В, поэтому необходимо последовательно включать гасящий резистор. Для обеспечения достаточной яркости ток диода должен составлять величину порядка 20 мА. Необходимо определить сопротивление гасящего резистора R.

Рисунок 4 – Схема включения светодиода

Для этого определяем напряжение, которое должно падать (гаситься) на резисторе: UR = UП – UVD = 12 – 2,5 = 9,5 В

Для обеспечения заданного тока в цепи при известном напряжении, по закону Ома определяем величину сопротивления резистора: R = UП / I = 9,5/20•10-3 = 475 Ом

Далее выбирается ближайшее большее стандартное значение резистора. Для данного примера можно выбрать ближайшее значение 470 Ом.

Мощные светодиоды используются в качестве источников света в комнатном и уличном освещении, в прожекторах, светофорах, фарах автомобилей. Безинерционность делает светодиоды незаменимыми, когда нужно высокое быстродействие.

Объединение в одном корпусе семи светодиодов позволяет создать семисегментный знаковый индикатор, который позволяет отображать 10-ть цифр и некоторые буквы. В представленном на схеме индикаторе (рис 5) общим для диодов является анод, на него подается питающее напряжение, а катоды подключаются к электронным ключам (транзисторам), которые соединяют их с корпусом. Обычно управление знаковым индикатором осуществляется микросхемой.

Рисунок 5 — Знаковый полупроводниковый индикатор

Светодиодные матрицы (модули) — определенное количество светодиодов, выполненных в виде законченного блока и имеющих схему управления. Матрицы используются для изготовления светодиодных экранов (LED дисплеи).

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) — основаны на изменении оптических свойств жидких кристаллов под воздействием электрического поля.

Жидкие кристаллы (ЖК), представляют собой органические жидкости с упорядоченным расположением молекул, характерным для кристаллов. Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под действием электрического поля структура их нарушается, молекулы располагаются беспорядочно и жидкость становится непрозрачной.

По принципу действия различают ЖКИ, работающие в проходящем свете (на просвет), созданном источником подсветки (газоразрядные лампы или светодиоды) и в свете любого источника (искусственного или естественного), отражающемся в индикаторе (на отражение). Работа на просвет используется в мониторах, дисплеях сотовых телефонов. Индикаторы работающие на отражение встречаются в измерительных приборах, часах, калькуляторах, дисплеях бытовой техники и др.

Кроме того, ряд индикаторов используется с отключаемой подсветкой в условиях яркого освещения и с включенной подсветкой в условиях низкой освещенности, что позволяет уменьшить потребляемую мощность.

Рисунок 6 — Жидкокристаллический индикатор, работающий на отражение

На рисунке 6 представлен ЖКИ, работающий на отражение. Между двумя прозрачными пластинками находится слой жидкого кристалла (толщина слоя 10 — 20 мкм). На верхнею пластинку нанесены прозрачные электроды, имеющие форму сегментов, цифр или букв.

Если на электроды напряжение не подано, то ЖК прозрачен, световые лучи внешнего естественного освещения проходят через него, отражаются от нижнего зеркального электрода и выходят обратно — мы видим пустой экран. При подаче на какой-либо электрод напряжения, ЖК под этим электродом становится непрозрачным, лучи света не проходят через эту часть жидкости, и тогда на экране мы видим сегмент, цифру, букву, знак и т.п.

Жидкокристаллические индикаторы обладают целым рядом преимуществ, среди которых можно выделить очень низкое энергопотребление, долговечность, компактность.

На сегодняшний день ЖК-мониторы (LCD-мониторы — Liquid Crystal Display — жидкокристаллические мониторы, TFT-мониторы — ЖК-матрица с использованием тонкопленочных транзисторов) являются основным типом мониторов и телевизионных приемников.