ИНДИКАТОРЫ ИНФОРМАЦИИ

— специализированные элементы, обеспечивающие наглядное (визуальное) воспроизведение данных, выводимых из систем или устройств. И. и. являются частью систем отображения информации и разделяются на аналоговые, дискретные и гибридные. Аналоговые И. и. по принципу действий делятся на механические, гидравлические, пневматические, электромеханические и электронные. Конструктивно они оформляются в виде щитовых измерительных приборов с подвижной стрелкой или шкалой и широко применяются в пром-сти. Из электронных И. и. перспективны линейные газоразрядные индикаторы. Они представляют собой стеклянные баллоны, наполненные инертным газом. Внутри баллона расположен стержневой катод и цилиндрический анод. Площадь свечения катода пропорциональна силе тока, протекающего через цепь И. и. Достоинства индикаторов; наглядность, возможность группировки в виде сопоставительных диаграмм (гистограмм), малые габариты, вес и стоимость. Недостатки; большая суммарная погрешность — около 4%, короткий срок службы — до 1000 часов, сравнительно высокое постоянное напряжение 140 — 170 в и большая величина постоянного тока .

В связи с широким использованием ЦВМ особое значение приобретают дискретные И. и. К ним относятся элементы, выполненные на лампах накаливания и газоразрядных лампах, а также плазменные панели, электролюминесцентиые, электромагн., феррооптические, жидкокристаллические и электрохим. элементы. Лампы можно использовать как одиночные индикаторы или сегментные (знако-синтезирующие) табло. Из 5—8 сегментов формируется любая из цифр от 0 до 9, из 14—19 сегментов — цифра или буква русского алфавита; возможна также сегментная организация мнемосхем. С помощью ламп осуществимо также поочередное высвечивание (выбор) знаков. Стеклянные пластины со знаками (каждый знак образован группой отверстий в пластине) располагаются друг за другом (пакетом до 10—12 пластин) и могут подсвечиваться лампами в торец. Знак визуализируется в результате преломления света в отверстиях. В газоразрядном цифровом индикаторе знаки высвечиваются через дно либо через стенку колбы индикатора. Существуют и многоразрядные индикаторы с конструктивным и схемным совмещением элементов.

Ведется разработка плазменных панелей (рис. 1). Панель состоит из трех стеклянных пластин, в средней из которых есть отверстия, заполняемые смесью неона и азота, а на наружных нанесены полупрозрачные полоски золота (шины управления). На шины непрерывно поступает напряжение подпора. Каждый газоразрядный элемент панели расположен на пересечении двух взаимно перпендикулярных шин. Подаваемое на них напряжение управления складывается с напряжением подпора. Возникает свечение элемента, сохраняющееся и после снятия управляющего напряжения, т. к. на периферии элемента накапливается заряд. Для гашения элемента через соответствующую пару шин передается управляющий сигнал противоположной полярности. Достоинства плазменных панелей — возможность запоминания информации, высокая плотность элементов изображения (80— 100 элементов на см2) и яркость (2000— 7000 нт), малое время полной записи или стирания (40—80 мксек); недостаток — высокие питающее напряжение (200—250 в) и высокие частоты (50-500 кгц), что усложняет согласование их с ЦВМ.

Перспективны электролюминесцентные индикаторы, основанные на свечении спец. материалов (электролюминофоров), возникающем при приложении к ним напряжения. Сегментный цифровой индикатор показан на рис. 2. Матричный люминесцентный экран состоит из слоя электролюминофора, заключенного между взаимно перпендикулярными системами управляющих электродов, одна из которых прозрачна. Как и для плазменных панелей, для питания электролюминесцентных индикаторов и экранов требуются высокие напряжение и частота (200—500 в, 0,4-10 кгц). Осн. недостаток таких индикаторов — отсутствие внутр. запоминания, необходимость частой регенерации изображения. Ввиду компактности, универсальности и хорошей разрешающей способности экраны находят все большее применение в бортовых системах.

В светоизлучающих диодах используется эффект свечения р - п переходов в полупроводниках (карбида кремния, фосфида и арсенида галлия) при пропускании через них тока. Световые диоды пригодны для одиночных и для сегментных цифро-буквенных индикаторов. Из них также собирают матрицы с плотностью до 30—70 элементов на см2. Достоинства светоизлучающих диодов — низкое напряжение питания (возможность согласования

с интегральными схемами) и большая скорость переключения. Осн. педостаток — малая световая отдача (2%).

К дискретным И. и. относятся также электромагнитные элементы (напр., поворотные указатели положения). Кроме одиночных, возможны еще сегментные, пакетные, ленточные и книжечные конструкции. Разработан и электромагнитный экран-матрица с плотностью 10—25 элементов на . Элемент может иметь форму кубика, диска, цилиндра или шара; его противоположные поверхности окрашены во взаимно контрастирующие цвета. Элементы подвешивают на нитях или размещают в ячейках, заполненных прозрачной жидкостью, управляют элементами индивидуальные электромагнитные (запоминающие) ячейки.

Совмещение в одном элементе запоминающих и индикационных качеств достигнуто в феррооптических элементах. Такой элемент (рис. 3) состоит из стеклянной пластины, на которую напылены последовательно слой алюминия (фон), окиси кремния (напр., сегменты для формирования цифр) и пермаллоя (проявление изображения). Способность пермаллоя отражать свет определяется его намагниченностью (эффект Керра), а коэрцитивная сила зависит от подложек (большая — на алюминии, малая — на окиси кремния). Матричное управление здесь позволяет намагничивать участки пермаллоя только над необходимыми сегментами, после чего изображение становится видимым в отраженном свете (темное на светлом фоне; рис. 3). Достоинство феррооптических элементов — удобство согласования с ЦВМ, главный недостаток — низкая контрастность (до 1 : 3).

При построении систем отображения информации все шире применяют жидкие кристаллы — спец. органические соединения, имеющие в нормальных условиях свойства и жидкостей, и твердых тел. Тонкий слой жидких кристаллов (0,3 мм и менее) заключается между двумя стеклянными пластинами и находится под действием капиллярных сил. Напряжение управления (20—70 в, частотой 10—100 гц) передается через электроды соответствующей формы (напр., в виде сегментов). Воздействие напряжения изменяет положение молекул жидкого кристалла в зоне приложения этого напряжения, что ведет к рассеянию света (потере прозрачности) или к изменению цвета на соответствующих участках. После снятия напряжения прозрачность (первоначальный цвет) восстанавливается (время переключения - 10 — 100 мксек). Достоинства И. и. на жидких кристаллах — высокая контрастность изображения (тем большая, чем выше внешняя освещенность), малое потребление энергии и долгий срок службы (10 000 часов и более).

Дискретные И. и. на основе ламп накаливания и газоразрядных ламп, электролюминесцентные и электромагн. хим. индикаторы выпускает пром-сть, их широко применяют в практике. Начали применять и светоизлучающие диоды как точечные и сегментные индикаторы, а также электролюминесцентные экраны как универсальные средства отображения.

Матричные панели (плазменные, светодиодные, жидкокристаллические) изготовляют пока в форме многоразрядных цифровых и знаковых индикаторов (обычно с растром 5x7 точек на знак). Проведены успешные исследования и выпущены опытные партии плазменных и жидкокристаллических экранов с разрешающей способностью до 512 х 512 точек. Ведутся работы по получению посредством этих экранов полутоновых и цветных изображений.

1. Устройство плазменной панели: 1 — источник напряжения подпора; 2 — горизонтальные управляющие шины; 3 — вертикальные управляющие шины: 4 — стеклянные пластины.

2. Устройство электролюминесцентного индикатора (сегментный цифровой индикатор): 1 — рамка; 2 — стекло со слоем люминофора на внутренней поверхности; 3 — сегменты изображения: 4 — компаунд; 5 — электрические выводы.

3. Устройство феррооптического индикатора: 1 — стеклянная подложка (экран индикатора); 2 — слой алюминия (фон); 3 — слой окиси кремния (сегменты изображения); 4 — компаунд; 5 — слой пермаллоя (проявление изображения).

В стадии исследований находятся также феррооптические экраны.

Электрохимические элементы представляют собой плоские прозрачные кюветы, заполненные электролитом. У задней стенки их размещаются индикаторные электроды, соответствующие будущему изображению (напр., сегменты для формирования цифры); кроме того, в кювете имеется общий электрод. При подаче напряжения происходит электрохим. реакция, которая изменяет окраску электролита у соответствующих электродов, т. е. изображение проявляется. Реакция является обратимой — заряд на индикаторных электродах постепенно рассеивается; видимое изображение может сохраняться несколько десятков минут, после чего требуется регенерация его. Для стирания информации через индикатор пропускают ток противоположной полярности. Осн. недостатки электрохим. элементов: индикаторные электроды соединены между собой электролитом, а это ограничивает число их в элементе (до 3—4 на см) и усложняет схемы управления ими; в электролите происходят необратимые изменения; время записи информации сравнительно велико (десятки миллисекунд).

Дискретный и аналоговый методы формирования изображения используют также в различных комбинациях, образующих гибридные И. и. Напр., сочетание матрицы из световых диодов с фотохромным носителем или люминесцентных панелей с лазерным сканированием позволяет получить перспективные варианты индикаторных устройств. См. также Устройства отображения информации.

Лит.: Деркач В. П., Корсунский В. М. Электролюминесцентные устройства. К., 1968 [библиогр. с. 292—299]; Агейкин Д. И. [и др.]. Линейные газоразрядные индикаторы. «Приборы и системы управления», 1969, № 9; Плоские индикаторы [Реферативный обзор]. «Радиоэлектроника за рубежом», 1969, в. 41; Чачко А. Г. Методы преобразования информации для человека-оператора в сложных системах управления (на примере энергоблоков). «Известия АН СССР. Энергетика и транспорт», 1971, III 1. А. Г. Чачко.