El indicador fluorescente de vacío ( VLI ), o indicador catodoluminiscente ( CLI ) (pantalla fluorescente de vacío ( VFD ), Digitron alemán o Fluoreszenzanzeige ) es un dispositivo de electrovacío , un elemento de indicación que funciona según el principio de un tubo de vacío .
VLI puede ser segmento , matriz , mnemónico, combinado.
El indicador fluorescente de vacío es un triodo de electrovacío de calentamiento directo con muchos ánodos recubiertos de fósforo . Los parámetros de la lámpara se seleccionan para que pueda funcionar con voltajes de ánodo bajos, de 9 a 27 V.
Es un cátodo de tungsteno de calentamiento directo con la adición de un 2% de torio para facilitar la emisión a una temperatura relativamente baja. A pesar de que el torio es un elemento radiactivo , el indicador luminiscente de vacío no representa ningún peligro para el operador, ya que, en primer lugar, el porcentaje de torio en el hilo es muy pequeño y, en segundo lugar, la mayoría de los átomos de torio se encuentran en el grosor del hilo, y su radiación es retrasada por el tungsteno. Cuando se lleva al indicador del dosímetro, no registra ningún exceso del nivel de radiación sobre el fondo natural. Pero si el indicador está roto, no se recomienda someter su hilo al calor para evitar que el torio se derrame en el aire. El principal peligro recae en los empleados de las fábricas donde se producen los indicadores, pero incluso allí, sujetos a las medidas de seguridad necesarias, no están expuestos a ningún factor peligroso.
Dependiendo de la altura del indicador, se utilizan uno o varios hilos conectados en paralelo con un diámetro inferior a un cabello humano. Se utilizan pequeños resortes planos para tensarlos. El voltaje del filamento, dependiendo de la longitud del indicador, varía de 0,8 a 5 V. Si se desconoce, es necesario aumentar gradualmente el voltaje del filamento desde cero en completa oscuridad hasta que aparezca un brillo rojo apenas perceptible. Es a esta temperatura del hilo que no puede quemarse durante mucho tiempo. A un voltaje más alto, cuando el brillo del cátodo es claramente visible, aumenta el riesgo de quemado. El calentamiento tarda una fracción de segundo y, a veces, va acompañado de un "zumbido" acústico característico debido a las deformaciones de la temperatura.
Para mejorar la uniformidad del brillo de los indicadores de varios dígitos, su brillo se alimenta con corriente alterna. Los voltajes de ánodo y de rejilla se aplican al indicador en relación con el punto medio del devanado de filamento del transformador de potencia [1] . Para reducir la irregularidad del brillo asociado con la influencia de los campos eléctricos externos y las cargas que se acumulan en el vidrio ( dieléctrico ), se aplica un recubrimiento a la superficie interna de la bombilla en forma de una capa transparente de metal conectada por otro resorte plano a uno de los conductores del filamento.
A diferencia de las rejillas de tubos de radio amplificadores de recepción, que son cilíndricas, las rejillas VLI son planas. El número de cuadrículas suele ser igual al número de familiaridad del indicador. El propósito de las rejillas es doble: en primer lugar, reducen el voltaje lo suficiente para que el indicador brille intensamente y, en segundo lugar, brindan la capacidad de cambiar las descargas durante la indicación dinámica , convirtiendo un indicador de varios dígitos (o un conjunto de varios de un solo dígito). indicadores de dígitos, los ánodos del mismo nombre conectados en paralelo) en una especie de matriz de elementos lógicos de electrovacío " Y ".
Para "encender" la descarga, se aplica una polarización positiva a la red, cuyo voltaje es igual al del ánodo. A voltajes de ánodo bajos, la polarización positiva es inofensiva para la lámpara. Funciona en modo de corriente de red.
Los ánodos están recubiertos con un fósforo con una baja energía de excitación de solo unos pocos electronvoltios. Es este hecho el que permite que la lámpara funcione con un voltaje de ánodo bajo, ya que el fósforo está bien excitado por electrones de baja energía. Los segmentos también brillan cuando son iluminados por una lámpara de luz negra , cuya energía fotónica a una longitud de onda de 380 nm es de solo 3,27 eV:
Los ánodos suelen estar situados sobre una placa plana de cerámica o vidrio, sobre la que se forma mediante fotolitografía una especie de placa de circuito impreso. En algunos indicadores, para aumentar el contraste de la imagen y permitir el uso de ánodos de forma incorrecta, se coloca una máscara de metal ennegrecido con agujeros entre las rejillas y los ánodos. En los indicadores de varios dígitos, la conexión de los ánodos del mismo nombre entre sí, necesaria para la indicación dinámica, se realiza directamente en el tablero, lo que permite reducir el número de salidas de la lámpara. Si el dispositivo de visualización dinámica se ensambla a partir de una pluralidad de indicadores discretos de un dígito, dichas conexiones se realizan externamente.
Es el desgaste del fósforo, y no la pérdida de emisión del cátodo (ya que los cátodos de tungsteno toriados son muy duraderos), lo que provoca una disminución gradual en el brillo del indicador. Esto se demuestra por el hecho de que los segmentos que se usan con poca frecuencia en el mismo indicador pueden brillar mucho más que los que se usan con frecuencia, mientras que si se pierde la emisión del cátodo, perderían el brillo de manera uniforme. Para ralentizar significativamente este proceso, se recomienda aplicar a los ánodos del segmento una tensión no superior a 12 V. En la práctica, sin embargo, a menudo se ignora este requisito y los indicadores funcionan con una tensión de ánodo de 27 V. , motivo por el cual pierden brillo durante varios años.
Básicamente, VLI utiliza un fósforo con un espectro de emisión de banda ancha, cuyo pico cae en el color azul-verde. Básicamente, dichos indicadores están cubiertos con filtros de luz verde, sin embargo, el ancho de banda de dicho fósforo hace posible, utilizando otros filtros de luz, obtener otros colores del resplandor. Entonces, en el temporizador "Signal-201", se usa un filtro de luz amarilla, y en un dispositivo de diseño similar, "Electrónica 21-10" - azul. Los filtros amarillos también se utilizaron en varias videograbadoras de mediados de los noventa. Algunas copias del reloj primario PCHK-3 (sin el índice de letra "M") contienen filtros de luz roja. En todos estos casos, debido al espectro de emisión de banda ancha del fósforo, las señales en el indicador están "pintadas" en el color apropiado. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los filtros de luz, cuyo color es diferente del verde, pueden reducir significativamente la eficiencia general del sistema de "filtro de luz indicadora".
Se utilizan en VLI y fósforos de otros colores de luminiscencia. Distinguen segmentos individuales sobre el fondo del resto, cubiertos con el fósforo de banda ancha mencionado anteriormente. El espectro de emisión de estos fósforos es de banda más estrecha, y el filtro de luz no es capaz de cambiar el color de los segmentos cubiertos con ellos (sino que solo es capaz de hacerlos casi o completamente invisibles). Por lo tanto, junto con indicadores que tienen segmentos de varios colores, generalmente se usan filtros de densidad neutra. Cabe señalar que algunos de estos fósforos tienen una energía de excitación aún más baja; por ejemplo, los segmentos rojos de los indicadores pueden brillar no solo bajo una lámpara de luz negra, sino también bajo un LED azul .
El getter , similar al getter de los tubos de radio convencionales, está ubicado en la botella indicadora en un soporte especial en el costado para no interferir con la salida de la radiación de luz, o está hecho en forma de una capa de metal en la bombilla. Si se rompe la estanqueidad, se rompe el vacío y el getter se vuelve blanco (ver Fig.), lo que puede servir como una forma de controlar la integridad del indicador.
Los requisitos previos para la creación de indicadores fluorescentes de vacío en la década de 1960 fueron:
En la URSS , VLI se utilizó por primera vez para una calculadora llamada EKVM "24-71" , esta calculadora era una copia funcional de un modelo japonés similar Sharp QT-8D . Cuando en 1971 dieron los requisitos técnicos a la planta de Reflektor, los desarrolladores temieron que la planta no tuviera tiempo de producir indicadores en la fecha señalada. Para asegurar y poder reemplazarlos rápidamente con sus homólogos japoneses, la forma y disposición de los elementos también era similar al modelo japonés. Sin embargo, la planta hizo frente a la tarea y produjo indicadores, que luego se conocieron como IV-1 y IV-2. Este último, a excepción de la calculadora 24-71 y su análogo "Electrónica C3-07", no se usó en ningún otro lugar.
Los indicadores luminiscentes de vacío se produjeron en la URSS , la RDA y Japón . Actualmente, se fabrican en Japón, en pequeñas cantidades se producen en Rusia y Ucrania. Todos los indicadores fluorescentes de vacío jamás lanzados en el mundo se pueden dividir en tres generaciones :
En VLI de primera generación, las desventajas son: la complejidad de la fabricación, la dificultad de determinar manualmente el pinout, la inconveniencia de la instalación, el peligro de romper la placa con ánodos bajo tensión mecánica. Esto amenaza con cerrar el filamento a otros electrodos y, con circuitos de control y potencia diseñados de manera analfabeta, fallar también en ellos. Estas deficiencias obligaron a los fabricantes a desarrollar indicadores de generaciones posteriores.
En VLI de segunda y tercera generación, las primeras y últimas conclusiones son siempre las conclusiones del filamento. Las conclusiones de las cuadrículas son fáciles de determinar visualmente, y la correspondencia de las conclusiones del ánodo con los segmentos en ausencia de una hoja de referencia se determina empíricamente introduciendo el indicador en el modo de funcionamiento y cambiando sus ánodos. Debe tenerse en cuenta que, aunque en tales indicadores, el cortocircuito del filamento a otros electrodos solo puede ocurrir cuando se quema, lo que ocurre muy raramente, los circuitos de alimentación y control del indicador aún deben diseñarse teniendo en cuenta cuenta la posibilidad de esta situación.
Los indicadores especiales incluyen indicadores que difieren en diseño de los tradicionales.
Permiten mejorar la visibilidad de la imagen en el indicador, sin embargo, se ven obligados a abandonar la indicación dinámica y aumentar ligeramente el voltaje del ánodo. Ejemplos de tales dispositivos son el indicador lineal IV-26 utilizado en los relojes Elektronika 7 , así como los indicadores de segmento Sylvania: 8843 y 8894.
El indicador luminiscente de vacío IV-26 es capaz de mostrar siete puntos dispuestos en una fila. A diferencia de otros indicadores fluorescentes de vacío, no tiene rejilla. Esto excluye la posibilidad de utilizarlo en sistemas de indicación dinámica y obliga a alimentar sus ánodos con una tensión algo sobreestimada. Hay tres variantes del indicador IV-26, que difieren entre sí en el pinout ("tipo 1", "tipo 2", "tipo 3"). El indicador "tipo 1" muestra los contactos de los siete puntos; el indicador "tipo 2" tiene conclusiones combinadas 1-2, 3-4-5, 6-7 puntos; el indicador "tipo 3" tiene conclusiones combinadas de 2-3 y 5-6 puntos. Por lo tanto, puede ser posible conectar el indicador "tipo 1" en lugar de "tipo 2" o "tipo 3" combinando las salidas, pero no al revés.
Tienen un sistema de electrodos complejo, que consta de las siguientes "capas" (enumeradas en la dirección del observador): placas con ánodos de segmento "frontal" (que son transparentes), un conjunto de rejillas "frontal", un cátodo, un " conjunto de rejillas "posteriores" y placas "posteriores" con ánodos de segmento. Permiten formar una imagen en dos planos situados uno tras otro. Aplicación encontrada en varios centros de música de mediados de los noventa. Los fabricantes los abandonaron rápidamente debido a la complejidad de la fabricación.
En ellos, el cátodo y la placa con los ánodos se reorganizan, por así decirlo, y las rejillas se dejan en el medio. Los ánodos se aplican al vidrio frontal. Las cuadrículas no impiden que el observador las vea.
Usan una tecnología similar a la que se usa en algunas pantallas LCD . El uso de un CMOS IC sin paquete, ubicado dentro de la bombilla, le permite reducir drásticamente la cantidad de cables en la lámpara; sin embargo, hace que el indicador sea sensible a la electricidad estática. Un ejemplo de un dispositivo de este tipo es el indicador de escala doméstica tipo IVLSHU1-11/2.
No utilizan tecnología chip on glass, sin embargo, detrás del indicador hay una placa donde se ubican los circuitos integrados de control (generalmente compatibles con HD44780 , RS-232 o protocolo de puerto paralelo ) y un convertidor de voltaje que le permite alimentar el módulo con uno. voltaje (generalmente 5 AT). Dichos módulos de pantalla se utilizan a menudo como parte de los terminales POS llamados "pantalla del cliente", y los más pequeños que no tienen su propia carcasa, en fotocopiadoras, servidores y otros dispositivos. Algunas de las pantallas modernas para clientes se fabrican en lugar de VLI en matrices TFT en color y combinan las funciones de un marco de fotos digital para mostrar publicidad y un "VLI" virtual con la misma fuente en la parte inferior de la pantalla. En términos de métodos de control, estos módulos no difieren de los convencionales.
Dado que los VLI son tubos de electrones, pueden usarse para amplificar señales eléctricas [2] . Al mismo tiempo, hay que tolerar la aparición de un efecto de micrófono (dado que los VLI no estaban destinados originalmente para su uso como tubos de radio amplificadores, no se han tomado medidas para eliminar dicho efecto). El resplandor en tales etapas amplificadoras, para evitar la aparición de un fondo, se alimenta con corriente continua.
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