Регулирование яркости свечения индикаторов в полиграфическом оборудовании

March 16, 2014 by admin Комментировать »

Особенностью использования полупроводникового индикатора, как и любого активного (светоизлучающего) индикатора, является зависимость качества воспроизведения информации от уровня яркости внешней освещенности. В частности, в помещениях с рассеянным спокойным освещением индикатор в номинальных режимах работы даст дискомфорт считывания информации из-за чрезвычайно высокого яркостного контраста. В помещениях же с высокими уровнями внешней освещенности от 10 ООО до 100 000 лк яркостного контраста для уверенного считывания информации даже при максимуме светоотдачи без применения специальных мер будет недостаточно. Для устройств, работающих в широком диапазоне внешней освещенности, необходимо решать обе эти задачи.

Снижение яркостного контраста при работе индикатора в помещениях с низким уровнем внешней освещенности достигается путем регулирования (уменьшения) яркости свечения индикаторов. Это регулирование может быть осуществлено различными способами. В частности, в условиях ровного яркого освещения, например, в вычислительных центрах, допустим вариант регулирования яркости за счет изменения напряжения питания полупроводниковых индикаторов, а следовательно, и амплитуды проходящего через светодиоды тока. Регулирующим элементом может служить переменный резистор, вынесенный на лицевую панель прибора. Этот резистор является элементом делителя напряжения в блоке питания, осуществляющего регулировку выходного напряжения блока, используемого для питания полупроводникового индикатора. Вариант прост в исполнении, и используется в помещениях с достаточно ровным ярким освещением, не требующим регулирования яркости полупроводникового индикатора до минимума. Это объясняется тем, что при малых значениях протекающего через светящийся элемент тока /пр наблюдается незначительный разброс яркости его свечения Lv (рис. 1.64). При снижении до определенного минимума протекающего через светодиоды тока разброс яркости свечения полупроводникового индикатора значительно увеличивается. При невысоких уровнях яркостей, т. е. при работе в ночное время зрительное восприятие неравномерности свечения будет усугубляться тем, что в этих условиях чувствительность глаза выше, поэтому и различная яркость проявляется сильнее. Следовательно, регулирование яркости свечения индикаторов методом изменения напряжения на нижних пределах регулирования создаёт дискомфорт при считывании информации из-за разнояркости свечения светодиодов. Необходимо учесть, что конструкция полупроводникового индикатора не позволяет их использовать без светофильтров, так как светлая пластмасса рассеивателя светопроводов точек и сегментов полупроводникового индикатора на чёрном фоне его корпуса даже в выключенном состоянии выделяется достаточно контрастно.

Рис. 1.64. Зависимость яркости свечения светодиодов от прямого тока.

Высокий контраст элементов индикатора при определенных условиях освещенности или дефицита времени могут вызвать пропуски и ошибки при считывании информации. Светофильтры же, обеспечивающие цветовой и яркостный контрасты индицируемой информации, снижают яркость свечения на 15%…20% и более в зависимости от типа светофильтра. Таким образом, с одной стороны, для обеспечения комфортности считывания информации в затемненном помещении необходимо снижение тока через светодиоды цифрового индикатора до значения, снимающего слепящее действие наиболее ярких элементов, а с другой – явление разброса яркости свечения с одновременным использованием светофильтров приводит к полной потере светимости части светодиодов, имеющих более низкие светоизлучающие характеристики. Поэтому способ регулирования яркости свечения индикаторов снижением напряжения питания, приемлемый для приборов, размещаемых в помещениях с постоянным средним и ярким уровнем внешней освещенности, неприемлем для устройств отображения информации, размещаемых в помещениях и на объектах с широким диапазоном яркостей внешнего освещения. Другим вариантом регулирования яркости свечения индикаторов, устраняющим указанный недостаток, является метод широтно-импульсного регулирования яркости свечения цифровых полупроводниковых индикаторов. Широтно-импульсный метод (ТТТИМ) основан на сокращении времени протекания тока через светодиоды индикаторов. При этом снижается значение среднего прямого тока через светодиоды и, естественно, снижается яркость их свечения. На рис. 1.65 представлена структурная схема широтно-импульсного метода регулирования яркости свечения цифровых индикаторов. Функциональный элемент 1 представляет собой генератор широтно-модулированных импульсов. Функциональный элемент 2 представляет собой дешифратор, преобразующий двоично-десятичный код на его информационных входах (1-2-4-8) в семиразрядный позиционный код на его выходах (A-B-C-D- E-F-G). Функциональный элемент 3 представляет собой семисегментный индикатор. Кроме информационных входов, дешифратор имеет вход, наличие напряжения на котором обеспечивает свечение сразу всех сегментов индикатора и на который подается ШИМ-напряжение для управления свечением индикатора. Дешифраторы имеют и вход гашения, при подаче сигнала на который на выходах AG дешифраторов появляется логический уровень, обеспечивающий гашение светодиодов. На рис. 1.66 представлена одна из возможных схем функционального элемента 1 – генератора широтно-модулированных импульсов.

Он представляет собою мультивибратор, работающий в автоколебательном режиме с изменяющейся длительностью выходного импульса. Длительность выходного импульса пропорциональна сопротивлению резистора //рС,.Ярк· Полупроводниковые индикаторы являются токовыми приборами, поэтому для нормального их функционирования необходимо стабилизировать прямой ток через каждый элемент. Эту задачу в схемах управления индикаторами выполняют формирователи тока. Указанный метод заключается в регулировании светоотдачи полупроводникового материала индикатора изменением среднего прямого тока через сегмент. Поскольку наиболее распространённым формирователем тока бывает пассивный элемент (резистор), то во избежание значительного изменения яркости необходимо высокая степень стабилизации напряжения питания источника тока. Необходимо отметить, что при индикации различных значений цифровых параметров суммарный ток потребления всего индикатора будет изменяться в широких пределах, а поэтому напряжение питания при изменениях тока нагрузки во время работы индикаторов должно быть стабилизировано во всём диапазоне токов потребления от 0 до /макс·

Снижение среднего прямого тока через сегменты вызывает снижение светоотдачи полупроводникового материала индикатора, т. е. регулирования яркости индикатора. Схемы регулирования яркости индикаторов с использованием генераторов широтно-модулированных импульсов могут быть различными. Однако любые варианты такой схемы регулирования яркости могут использоваться только при ограниченном числе индикаторов, так как одновременное включение- выключение большого числа индикаторов вызывает значительные изменения тока источника питания.

Борьба с таким явлением в микросхемной части вызывает значительные трудности в проектировании источников питания, проводного или печатного монтажа. Регулировка яркости свечения индикаторов аналоговым методом устраняет указанные сложности. Схема аналогового регулятора приведена на рис. 1.67. Ее целесообразно применять в устройствах, в которых другие методы борьбы с трудностями при ШИМ-регулировании по тем или иным причинам не принесли желаемого результата. Следует помнить, что аналоговый метод регулировки яркости менее экономичен, чем ШИМ, так как даже при полностью погашенных индикаторах значительная мощность рассеивается на регулирующем транзисторе стабилизатора и на резисторном делителе напряжения.

Источник: Беляев В. П., Шуляк Р. И., «Электронные устройства полиграфического оборудования», Белорусский государственный Технологический университет, Минск, 2011 г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты