DataSheet
Техническая документация к электронным компонентам на русском языке.
Лампа ИВ-3 (Индикатор)
Описание
Индикатор вакуумный люминесцентный одноразрядный для отображения информации в виде цифр, букв и запятой. Оформление — стеклянное, сверхминиатюрное. Индикация производится через боковую поверхность баллона. Размер знакоместа 5,9×8,6 мм. Изображение формируется из светящихся анодов-сегментов. Цвет свечения — зеленый. Масс 7 г. Выводы электродов: 1 — катод; 2 — 6, 9 — 13 — аноды-сегменты; 7 — сетка (маска); 8 — катод, проводящий слой на внутренней поверхности баллона. Для получения цифр и букв рекомендуется подключать выводы анодов следующим образом: цифра 1 — 5, 9, 11; цифра 2 — 3, 4, 10, 11, 13; цифра 3 — 3, 5, 9, 10, 12; цифра 4 — 5, 9, 12, 13; цифра 5 — 3, 5, 10, 12, 13; цифра 6 — 2, 3, 5, 10, 12, 13; цифра 7 — 4, 10, 11; цифра 8 — 2, 3, 5, 9, 10, 12, 13; цифра 9 — 3, 5, 9, 10, 12, 13; цифра 0 — 2, 3, 5, 9, 10, 13; запятая — 6; буква А — 4, 5, 9, 11, 12; буква Б — 2, 3, 5, 10, 12, 13; буква В — 2, 3, 5, 10, 11, 12, 13; буква Г — 2, 10, 13; буква Д — 3, 4, 5, 9, 11, 12; буква Е — 2, 3, 10, 12, 13; буква З — 3, 5, 9, 10, 12; буква И — 2, 4, 5, 9, 11, 13; буква Л — 4, 5, 9, 11; буква Н — 2, 5, 9, 12, 13; буква О — 2, 3, 5, 9, 10, 13; буква П — 2, 5, 9,10,13; буква Р — 2, 9, 10, 12, 13; буква С — 2, 3, 10, 13; буква У — 3, 5, 9, 12,13; буква Ч — 5, 9, 12, 13; буква Я — 4, 5, 9, 10, 12, 13.
| Основные данные | |||
| Параметр | Условия | ИВ-3 | Ед. изм. |
| Аналог | — | — | — |
| Яркость свечения | — | 300-500 | кд/м 2 |
| Угол обзора | — | ≥80° | — |
| Ток накала | — | 50±5 | мА |
| Ток анода-сегмента | в статическом режиме | ≤0,3 | мА |
| в импульсном режиме | ≤1,6 | ||
| Ток анодов-сегментов | — | ≤2 | мА |
| Ток сетки | в статическом режиме | ≤12 | мА |
| в импульсном режиме | ≤35 | ||
| Напряжение накала | — | 0,85±0,15 | В |
| Напряжения анодов и сетки | в статическом режиме | 20-30 | В |
| в импульсном режиме | 50-70 | ||
| Наработка | — | ≥3000 | ч |
Лапма ИВ — 3А (Индикатор)
Описание
Индикатор вакуумный люминесцентный одноразрядный для отображения информации в виде цифр, букв и точки. Оформление — стеклянное, сверхминиатюрное. Индикация производится через боковую поверхность баллона. Размер знакоместа 5,9×8,6 мм. Изображение формируется из светящихся анодов-сегментов. Цвет свечения — зеленый. Масс 7 г. Выводы электродов: 1 -6, 10, 11 — аноды-сегменты; 7 — катод; 8 — катод, проводящий слой на внутренней поверхности баллона; 9 — сетка (маска). Для получения цифр и букв рекомендуется подключать выводы анодов следующим образом: цифра 1 — 1, 10; цифра 2 — 1, 2, 3, 5, 6; цифра 3 — 1, 2, 3, 6, 10; цифра 4 — 1, 3, 4, 10; цифра 5 — 2, 3, 4, 6, 10; цифра 6 — 2, 3, 4, 5, 6, 10; цифра 7 — 1, 2, 10; цифра 8 — 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10; цифра 9 — 1, 2, 3, 4, 6, 10; цифра 0 — 1, 2, 4, 5, 6, 10; точка — 11; буква А — 1, 2, 3, 4, 5, 10; буква Б — 2, 3, 4, 5, 6, 10; буква Г — 2, 4, 5; буква Е — 2, 3, 4, 5, 6; буква З — 1, 2, 3 ,6, 10; буква Н — 1, 3, 4, 5, 10; буква О — 1, 2, 4, 5, 6, 10; буква П — 1, 2, 4, 5, 10; буква Р — 1, 2, 3, 4, 5; буква С — 2, 4, 5, 6; буква У — 1, 3, 4, 6, 10; буква Ч — 1, 3, 4, 10.
| Основные данные | |||
| Параметр | Условия | ИВ-3А | Ед. изм. |
| Аналог | — | — | — |
| Яркость свечения | — | 300-500 | кд/м 2 |
| Угол обзора | — | ≥80° | — |
| Ток накала | — | 30±5 | мА |
| Ток анода-сегмента | в статическом режиме | ≤0,3 | мА |
| в импульсном режиме | ≤1,6 | ||
| Ток анодов-сегментов суммарный | — | ≤2 | мА |
| Ток сетки | в статическом режиме | ≤12 | мА |
| в импульсном режиме | ≤35 | ||
| Напряжение накала | — | 0,85±0,15 | В |
| Напряжения анодов и сетки | в статическом режиме | 20-30 | В |
| в импульсном режиме | 50-70 | ||
| Наработка | — | ≥10000 | ч |
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Задание
Спроектировать технологический процесс изготовления катодо-люминисцентного индикатора ИВ-2 и ИВ-3.
1. Найти внешний вид и конструкцию прибора. Понять принцип действия прибора.
2. Составить технологическую цепочку изготовления прибора
3. Определиться со способом проведения каждой операции (технологический режим, химические среды, время обработки, температуры и т.д.)
4. Определить возможные браки на каждой операции(исправимый, неисправимый, где исправляется?)
5. Получить у преподавателя данные для материального расчета.
6. Выполнить материальные расчеты деталей и заготовок прибора.
7. Составить ведомость технического оборудования. Вид этой ведомости.
Внешний вид и конструкция прибора. Принцип действия
Вакуумные индикаторные люминесцентные лампы ИВ-2 и ИВ-3:
Предназначены для визуального отображения арабских цифр 0 — 9 и запятой. Состоят из десяти анодов, покрытых люминофором и расположенных в одной плоскости. Цвет свечения — зеленый. Катод — прямого накала, оксидный. Оформлена в стеклянный сверхминиатюрный баллон, индикация — через боковую поверхность.
Вакуумно-люминесцентные индикаторы
В наше время появилось появилось много новых типов индикаторов, особенно сложных многоразрядных, а с дальнейшей миниатюризацией роль управляющих элементов стали нести специальные процессоры. Однако работу индикаторов все равно полезно знать и мастеру по ремонту электроники, и радиолюбителю. Проведем детальное разъяснение принципов работы вакуумно-люминесцентных индикаторы и методов управления ими.
Принцип работы вакуумно-люминесцентных индикаторов
Вакуумно-люминесцентные индикаторы (или ВЛИ) относятся к активным индикаторам, преобразующим электрическую энергию в световую. По виду отображаемой информации ВЛИ различают на единичные, цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, мнемонические и графические; по виду информационного ноля — на сегментные и матричные одноразрядные и многоразрядные, а также матрицы без фиксированных знакомест.
К числу достоинств ВЛИ следует отнести: высокую яркость, обеспечивающую хорошую видимость воспроизводимых знаков, низкие рабочие напряжения, допускающие возможность их применения с формирователями на МОП-микросхемах, малое потребление энергии, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от батарей.
Необходимость использования источника питания накала индикатора может оказаться его недостатком. В ряде случаев трудно исключить мешающие восприятию изображения блики, создаваемые отражением света от стеклянных баллонов индикаторов.
ВЛИ используют для отображения информации в устройствах самого различного назначения: в микрокалькуляторах и больших ЭВМ, кассовых аппаратах и станках с числовым и программным управлением, электронных часах, электро- и радиоизмерительных приборах (цифровых, ампервольтомметрах, частотомерах), диспетчерских пультах управления энергетическими установками и воздушным движением, медицинских приборах и т. п.
Вакуумный люминесцентный индикатор представляет собой электронную диодную или триодную систему, в которой под воздействием электронной бомбардировки высвечиваются покрытые низковольтным катодолюминофором аноды-сегменты.
Конструктивная схема одноразрядного индикатора показана на рис. 2.1. Детали индикатора монтируются на керамической или стеклянной плате 1. Участки платы, на которые нанесен люминофор, образуют аноды-сегменты 2 ; под люминофором имеется токопроводящий слой. Каждый из анодов имеет определенный вывод 3. Источником электронов служит оксидный катод прямого наказа 4. Управление электронным потоком осуществляется сеткой 7. Электронный поток, высвечивающий сегменты, ограничивается экранирующим электродом-маской 8. Вся арматура индикатора заключена в стеклянный баллон 6, в котором создан вакуум. Штриховой линией показаны примерные траектории электронов. На внутреннюю поверхность баллона нанесено токопроводящее покрытие 5, прозрачное для всей области спектра излучения индикатора. Электрически оно соединено с отдельным выводом или катодом; покрытие обеспечивает стекание электрических зарядов с поверхности баллона, способных исказить траектории электронов.
Катод ВЛИ представляет собой отрезок вольфрамовой проволоки диаметром 6…60 мкм, покрытый тонким (несколько микрометров) слоем окислов щелочно-земельных металлов (оксидом). Рабочая температура катода выбирается по возможности низкой, с тем, чтобы нить, находящаяся по направлению наблюдения перед анодами, не мешала наблюдению светящихся символов. Понижение температуры катода способствует увеличению его срока службы и снижает нагрев люминофора, от которого исходит свечение. Условия эксплуатации катодов во ВЛИ можно считать экстремальными: катод работает при низкой температуре и высоком отборе тока; это обстоятельство в значительной мере определяет долговечность ВЛИ.
Сетка ВЛИ управляет электронным потоком. Поскольку сетка имеет положительный относительно катода потенциал, она рассеивает электроны и ускоряет их в направлении анодных сегментов. Рассеивающее действие сетки обеспечивает равномерность засветки поверхностей, покрытых люминофором.
Конструктивно сетка должна быть редкой, «прозрачной» для электронов с тем, чтобы уменьшить долю электронов, ею перехватываемых. В многоразрядных ВЛИ сетка также обеспечивает выбор разряда, работающего в заданный момент. Сетки изготовляются из полотна, «тканого» из вольфрамовой проволоки или электрохимическим фрезерованием тонкой никелевой фольги. В одноразрядных индикаторах форма излучающей поверхности анодов определяется металлической маской, электрически соединенной с управляющей сеткой. Изображение букв, цифр и других символов во ВЛИ формируется высвечиванием необходимой комбинации анодов-сегментов. Смена изображений достигается путем соответствующей коммутации анодов-сегментов.
Аноды-сегменты представляют собой покрытые люминофором слои токопроводящего материала заданной конфигурации, нанесенные на стеклянную или керамическую плату. В ряде ВЛИ токопроводящие слои получают напылением в вакууме тонких металлических пленок на всю поверхность платы, а формирование рисунков анодов — фотолитографией. После этой (первой) фотолитографии на платы напыляют диэлектрик и производят вторую фотолитографию, которая открывает в диэлектрике «окна» на местах анодов-сегментов, и в окна наносят люминофор. Возможно применение толстопленочной технологии, при которой на плату с помощью трафаретов наносятся проводящая паста и затем люминофор. Аноды-сегменты выполнены в виде точек или протяженных участков различной формы, символов и трафаретов. Количество, конфигурация и взаимное расположение сегментов образует структурный рисунок индикатора, по которому различают цифровые, буквенно-цифровые, матричные и шкальные индикаторы.
У многоразрядных индикаторов одноименные аноды-сегменты соединяются внутри баллона параллельно, что позволяет резко сократить число выводов.
Так, например, 14-разрядный индикатор ИВ-27 имеет 24 вывода (два вывода шкала, 14 выводов сеток и восемь выводов от параллельно соединенных анодов-сегментов). Если создать 14-разрядный индикатор с раздельными выводами каждого анода-сегмента, то он имел бы 128 выводов (два вывода накала, 8Х14 поводов анодов-сегментов, 14 выводов сеток). Очевидно, что такое конструктивное решение оказалось бы трудновыполнимым.
Конструктивно многоразрядные индикаторы выпускают со статическим и мультиплексным управлением.
Люминофор включенных сегментов, т. е. имеющих в данный момент положительный относительно катода потенциал, светится под воздействием попадающего на них электронного потока. Ток катода индикатора и токи сегментов практически не зависят, от числа включенных сегментов. Электроны, попадающие на включенные сегменты, заряжают их отрицательно и отражаются. Вторичные электроны так же, как электроны, не участвующие в высвечивании определенного знака, перехватываются экранирующим электродом.
Для подавления нежелательного свечения люминофора в исходном состоянии на сетку подается отрицательное напряжение смещения — несколько вольт по отношению к катоду. Экранирующий электрод, имеющий потенциал управляющей сетки, также улучшает условия запирания электронного потока.
Изображение вакуумно-люминесцентных индикаторов высококонтрастное, яркость достигает 500 кд/м 2 и более; для сравнения можно напомнить, что яркость экрана современного цветного кинескопа не превышает 300 кд/м 2 . В ВЛИ используется явление низковольтной катодолюминесценции (НВК), при котором свет излучается кристаллофосфором, бомбардируемым электронами с относительно низкой энергией (около 10. 100 эВ). Для веществ, у которых наблюдается этот эффект, потенциал начала НВК составляет всего несколько вольт. При потенциале экрана, соответствующем энергии электронов eU>10 эВ, яркость свечения экрана практически определяется соотношением
гдe j — плотность тока, поступающего на излучающую поверхность люминофора; А — постоянная, характеризующая используемый кристаллофосфор.
При НВК-люминесценции возбуждение светового излучения бомбардирующими люминофор электронами происходит всего лишь в нескольких его приповерхностных слоях. При высоковольтном возбуждении, например в электронно-лучевых трубках, быстрые электроны возбуждают свечение в объеме кристалла люминофора. В ВЛИ в качестве люминофора широко используется окись цинка, активированная цинком (ZnO; Zn), обеспечивающая интенсивное сине-зеленое свечение. Применяя светофильтры, можно получить цвета символов от синего до красного при условии, что яркость исходного свечения достаточно велика (около 1000 кд/м 2 ). Кроме того, существует достаточно широкая номенклатура люминофоров, имеющих различные цвета свечения (табл. 2.1).
Часики
Подвернулся приличный пакетик вот таких индикаторов ИВ-3А.
Между прочим, весьма долговечные, экономичные, а главное — очень красивые индикаторы. Возникло желание их попробовать, собрав что-нибудь простенькое — например, часы.
4 индикатора поставил на небольшую платку — получилась матрица, пригодная для динамической индикации.
Аноды-сегменты индикаторов соединены вместе, сетки служат для выбора индикатора. При нулевом относительно катода напряжении на сетке индикатор погашен, при положительном — аноды, на которые подано положительное нарпяжение начинают светиться. Анодное и сеточное напряжение как правило одинаково и составляет 9-27 В в статическом режиме (при 30 В максимально допустимых). 
В динамическом режиме индикации допускается повышать анодно-сеточное напряжение до 70 В, типичное значение — 50 В. Впрочем, при небольшой скважности яркость не сильно уменьшается по сравнению со статическим режимом и без повышения напряжения, зато срок службы индикаторов — увеличивается. Так что, в постоянно включенном устройстве, таком, как часики лучше ограничить напряжение питания индикаторов до 20-27 В.
Также, индикатору требуется источник питания для нити накала, для ИВ-3А — 0,85 В. Потребляемый нитью накала ток — 30 мА. Перекал недопустим, иначе индикаторы прослужат недолго…
Схема часиков. 
Необходимые индикаторам напряжения формируются с помощью небольшого трансформатора. 
Ключи VT1 и VT2 управляются противофазными импульсами с частотой 50 кГц и дедтаймом около 2%. Цепочки R6C7 и R7C8 служат для демпфирования выбросов от индуктивности рассеяния трансформатора.
Напряжение накальной обмотки — 2 В. Гасящие резисторы R10 и R11 также работают как источник тока, ограничивая пусковой ток накала.
Резисторы R8 и R9 формируют виртуальную среднюю точку накальной обмотки. Подключение катодного напряжения к этой точке выравнивает средний потенциал катода по всей его длине.
Трансформатор намотан на ферритовом колечке N87 размером 12.5×7.5×5 мм.
Обмотка I содержит 2×12 витков проводом МГТФ, обмотка II — 2×55 витков ПЭВ-0,15, обмотка III — 5 витков МГТФ. Сначала удобно намотать обмотку II (один полный слой виток к витку по внутреннему радиусу колечка), затем обмотки I и III.
Также подойдёт, например, колечко 16x10x4.5 мм из феррита М2000НМ (его придётся заизолировать). Можно использовать колечки меньшего размера, но тогда придётся мотать больше витков (и пересчитать трансформатор — программкой ExcellentIT, например).
Индикаторы управляются PNP-ключами. 
Выходы ключей подтянуты к катодному напряжению. При открытом же ключе на, соответственно, анод или сетку подаётся напряжение питания +5 В (то есть +27 В по отношению к катоду).
RTC встроенное атмежкино, часовой кварц подключен к ножкам TOSC1 и TOSC2. 
Если хотите, чтобы часы шли точно — правильно выбирайте нагрузочные конденсаторы кварца. Правила выбора конденсаторов приведены в даташите. Для атмежки 48: 
Таким образом, для 12.5 pF кварца ставим конденсатор на 6.8 pF к ножке TOSC1 и 18 pF к ножке TOSC2. Для 6 pF кварца конденсаторы не нужны.
Так часики получаются достаточно точными — ошибка составляет меньше секунды в сутки.
Тем не менее, не помешает добавить и цифровую подстройку хода. Вот самый простой алгоритм: сначала пользовательем вводится поправка хода (обычно — в секундах/сутки). Поправка вводится до десятых долей секунды (большая точность смысла не имеет, т.к. очень высокой точности от нетермокомпенсированного кварца всё равно не получить) и хранится как целое число, например -13 соответствует поправке -1.3 секунды/сутки. Затем поправка пересчитывается в более удобную единицу (я выбрал нс/с).
Каждую секунду эта поправка прибавляется к аккумулятору ошибки. Как только ошибка достигнет 1 с (т.е. 10^9 по модулю), к времени добавляется дополнительная секунда (или же пропускается увеличение секунды), к аккумулятору ошибки прибавляется соответственно -10^9 или 10^9.
Генерация импульсов для преобразователя напряжения выполняется таким кусочком.
Таймер настраивается вызов прерывания с частотой 100 кГц.
Все остальные прерывания должны быть неблокирующими, чтобы не мешать генерации импульсов.
Вызов прерывания происходит каждые 80 тактов при тактовой частоте 8 МГц. Выполнение прерывания занимает 35 тактов.
Управление тремя кнопочками — M, + и -. Удержание M в течении 2 с — вход в режим настройки или выход из него. В режиме настройки выбирается настраиваемый параметр: секунды -> минуты -> часы -> коррекция хода -> выход. Если не нажимать кнопки в течении 100 с, происходит автоматический выход из режима настройки. Можно удерживать кнопочку + или — для быстрого изменения параметра. При настройке секунд кнопочки + и — обнуляют секунды, но кнопочка + также добавляет одну минуту.
Настройка коррекции хода: нужно посчитать ошибку в секундах за несколько суток, разделить на количество суток и ввести поправку в часики. Если они отстают, вводится положительная поправка, если спешат — отрицательная.
Перед заливкой прошивки нужно переключить тактовую частоту межки на 8 МГц (т.е. соответствующим фьюзом выключить прескалер на 8).
Часики потребляют около 120 мА. Их можно поместить в коробочку G1020B и запитать, например, от USB-порта роутера)