Газоразрядные индикаторы по назначению и конструкции можно разделить на следующие группы: сигнальные (неоновые лампы); знаковые; шкальные; матричные.

В свою очередь, матричные индикаторы делятся на индикатчэры: постоянного тока с внешней разверткой; постоянного тока с самосканированием, переменного тчэка.

27.2. СИГНАЛЬНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Сигнальные индикаторы используют для визуальной индикации приложенного напряжения или внешнего электрического поля. С этой целью их подключают к внешнему источнику по схеме, изображенной на рис. 24.2. Наиболее распространенным типом сигнального индикатора является неоновая лампа. Она представляет собой стеклянный баллон, наполненный неоном или его смесью с другими инертными газами, в который впаяны два металлических электрода.

Важнейшим параметром неоновых ламп, определяющих режим их работы в схеме рис. 24.2, являются напряжения возникновения и поддержания разряда. Они могут быть рассчитаны исходя из соображений, изложенных в § 25.5.

Для индикаций сетевых напряжений 127 В необходимы лампы с низкими напряжениями возникновения разряда. Используя данные табл. 25.4 по 7 и 7? в смеси 99,5% Ne + 0,5% Ar и формулы (25.45) и (25.46), получаем

С/в = 16,6+ 1,4/0,029=65 В;

С/п = 16,6+ 1,4/0,037 =54 В,

т. е. достаточно низкие значения напряжений. Еще меньшие значения £4 и [/„ имеют неоновые лампы с катодами, активированными цезием, однако их недостатком является малая стабильность (см. § 26.3).

Катоды неоновых ламп имеют форму дисков, штырей, чаш и т. п. Если лампа работает на постоянном тчэке, от анода требуется, чтобы он заметно не препятствовал выходу светового излучения, т. е. не имел большой сплошной поверхности. При работе на переменном токе это требовашю распространяется на оба электрода, так как они поочередно вьшолняют функции катода и анода. Например, в лампе ТНИ-1,5 предназначенной для работы как на переменном, так и на постоянном токе, один электрод вьшолнен в форме небольшого диска, а другой -в форме прямоугольной рамки.

Газовое наполнение неоновых ламп должно обеспечить высокую яркость излучения (сотни кандел на квадратный метр). Наиболее подходящими с этой точки зрения газами являются неон или неоно-арго-новые смеси; большинство других инертных газов или смесей дает на порядок меньшие значения яркости. Все смеси на основе неона имеют оранжево-красное свечение.

Для получения других цветов свечения применяются люминесцентные сигнальные лампы. В них в качестве основы газового наполнения используются гелий, аргон, криптон или ксенон, создающие слабое видимое, но интенсивное ультрафиолетовое излучение. Его преобразование в видимое осуществляется слоем люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность колбы лампы. Используются различные люминофоры: виллемит создает зеленый цвет свечения, галлофосфат кальция - голубой цвет и т. д.

Помимо чисто сигнальных целей лампы с люминесцентными покрытиями применяются для создания мнемосхем (условных моделей производственных систем или процессов, вьшолненных в виде комплекса знаков, отображающих элементы системы или процесса с их взаимными связями).

27.3. ЗНАКОВЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Этот тип приборов тлеющего разряда специально предназначен для отображения знаков (цифр, букв, математических символов и др.). По способу формирования символа знаковые индикаторы делятся на знакомоделирующие и знакосинтезирующие. В зшкомоделирующих индикаторах любой неделимый светящийся элемент конструкции (элемент отображения) имеет форму одного из отображаемых знаков.

Электродная структура цифрового знакомоделирующего индикатора, изображенная на рис. 27.1, содержит пакет из 10 катодов К, каждый из которых имеет форму цифры. Пакет катодов со всех сторон окружен чащеобразным анодом А с прозрачной сетчатой крышкой, отверстия в которой обеспечивают вьшод излучения.

Давление газа в приборе выбрано около нескольких тысяч паскалей, при этом основная светящаяся область тлеющего разряда (отрицательное свечение) образует вокруг катода светящийся чехол - тонкую (толщиной в десятые доли миллиметра) область, плотно окружающую катод. Благодаря этому форма свечения с достаточной точностью повторяет контур катода, т.е. воспроизводит отображаемую цифру.

Рис. 27.1. Электродная структура цифрового знакомоделирующего индикатора

Рис. 27.2. Электродная структура семисегментного мноГознакоместного цифрового индикатора

Достоинством знакомоделирующих индикаторов является привычность начертания символов, а существенными недостатками - экранирование свечения задних символов передними и большая толщина катодного пакета. То обстоятельство, что катоды расположены не в одной плоскости, затрудняет наблюдение и ограничивает число используемых катодов.

Указанных недостатков лишены зткосинтезирующие индикаторы, в которых изображение создается из совокупности дискретных элементов отображения, лежащих в одной плоскости. Как правило, знакосин-тезирующие индикаторы в одном баллоне содержат несколько знакомест. Это удобно, поскольку в цифровых измерительных приборах, калькуляторах, микро- и мини-ЭВМ оператору представляется информация о 4-16-разрядных числах.

Если вьшодить из корпуса каждый электрод многознакоместного цифрового индшсатора, то общее число вьшодов окажется весьма большим. Действительно, индикатор на 9 знакомест при 7-сегментной конфигурации (рис. 27.2) имел бы 7 X 9 катодных плюс 9 анодных вьшодов, т. е. всего 72 вьшода. Прибор с таким числом вьшодов затруднительно изготовить даже при использовании наиболее современной технологии. Для уменьшения числа вьшодов одинаково расположенные на различных знакоместах (одноименные) сегменты соединяются между собой и вьшодятся из баллона только одним вьшодом. Тогда для рассматриваемого примера общее число знакомест составит 7 катодных плюс 9 анодных, т. е. 16 вьшодов.

Изображенный на рис. 27.2 прибор содержит стеклянную или керамическую подложку и, на которую наносятся никелевые катодные электроды К (сегменты), контактные площадки КП и разводка электродов. Металлические слои покрьшаются слоем диэлектрика, закрьшаю-