УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК G01D7/00 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может найти применение в приборостроении и измерительной технике.

Достигнутый уровень техники можно проследить из анализа известных технических решений. Среди аналогов заявляемому изобретению можно назвать схему включения единичного полупроводникового индикатора (Н.Н.Васерин, Н.К.Дадерко и Г.А.Прокофьев, "Применение полупроводниковых индикаторов", М. Энергоатомиздат, 1991, рис.2.1). Она состоит из единичного индикатора, соединенного через резистор с клеммой источника питания. Вторая клемма источника питания подключена ко второму выводу упомянутого единичного индикатора. Устанавливая с помощью резистора при заданной величине напряжения источника питания требуемый ток через полупроводниковый индикатор, добиваются необходимого свечения индикатора.

Недостатком этого решения является наличие резистора, включенного между анодом полупроводникового индикатора и положительным полюсом источника питания, что ограничивает функциональные возможности схемы и приводит к сравнительно невысокому коэффициенту использования источника питания.

В качестве второго аналога можно привести схему трехуровневого индикатора, в котором полупроводниковые индикаторы соединены по комбинированной последовательно-параллельной схеме (Р.Граф, "Электронные схемы. 1300 примеров", М. Мир, 1989, с.292, рис.41.3).

Недостатком этого решения является комбинированное включение полупроводниковых индикаторов, при котором максимальный ток течет только через первый индикатор. Через второй индикатор течет меньший ток, поскольку ток первого индикатора разветвляется между резистором, подсоединенным к катоду первого индикатора, и анодом второго полупроводникового индикатора. Точно так же разветвляется ток второго индикатора между резистором, подсоединенным к катоду второго полупроводникового индикатора, и анодом третьего полупроводникового индикатора.

Известно устройство (там же, с.295, рис.41.8), в котором четыре полупроводниковых индикатора управляются четырьмя транзисторными ключами. Между коллектором каждого из транзисторов и полупроводниковым индикатором включен токоограничивающий резистор. Все четыре ветви соединены параллельно. Источник питания является общим для упомянутых четырех параллельно включенных ветвей.

Недостатком известного устройства является параллельное включение световых индикаторов, что приводит к неоправданно высокому потреблению мощности от источника питания и к ограничению шкалы питающих напряжений. Обозначив через E напряжение на клеммах источника питания (в В), U_g - падение напряжения на полупроводниковом индикаторе (в В), а U_R - падение напряжения на коллекторном резисторе (в В), включая напряжение коллектор-эмиттер транзистора, получим для каждой из ветвей соотношение: P_потр I (U_g + U_R), где I величина тока, текущего через полупроводниковый индикатор (в А); P_потр мощность, потребляемая от источника питания (в Вт), равная I•E. Когда берется N ветвей, то мощность, рассеиваемая на резисторах, будет равна N • I • U_R, т.е. в N раз больше, чем для одной ветви.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство индикации, содержащее N полупроводниковых индикаторов, N управляемых ключей, и генератор тока, при этом полупроводниковые индикаторы соединены последовательно таким образом, что катод i-го (i 1,2, N-1) полупроводникового индикатора соединен с анодом (i+1)-го полупроводникового индикатора, причем параллельно i-му (i 1,2, N) полупроводниковому индикатору подключен i-й управляемый ключ [1]
Однако известное устройство не позволяет вести управление по цепи каждого ключа независимым дискретным сигналом, кроме того, на балластном резисторе имеются потери, что снижает КПД устройства.

Техническим результатом является повышение КПД устройства и расширение его функциональных возможностей.

Для этого в устройстве индикации каждый управляемый ключ выполнен с возможностью автономного управления внешним дискретным сигналом, общая точка соединения анода первого полупроводникового индикатора и первого контакта первого управляемого ключа подсоединена через генератор тока к одному полюсу независимого источника питания, а катод N-го полупроводникового индикатора и второй контакт N-го управляемого ключа подсоединены к другому полюсу независимого источника питания.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для N 1. Она состоит из полупроводникового индикатора 1, управляемого ключа 2, генератора тока 3. Источник питания включается между клеммами 4 и 5, управляющий сигнал подается на вход 6.

На фиг. 2 приведена функциональная схема устройства для общего случая. Она содержит генератор тока 1, устройство управления 2, клеммы для подключения источника питания 3,4 и N групп А фиг.1, соединенных последовательно.

Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом. В исходном состоянии ключ 2 замкнут и ток через полупроводниковый индикатор не течет. Получили режим короткозамкнутого источника тока. При поступлении управляющего сигнала на вход 6 ключ 2 размыкается, ток течет через полупроводниковый индикатор, и полупроводниковый индикатор засвечивается. При размыкании ключа 2 вновь получаем режим короткозамкнутого источника тока.

Соединив последовательно N групп А схемы, изображенной на фиг.1, получим устройство, показанное на фиг. 2. В нем в исходном состоянии все N ключей замкнуты, и ток через полупроводниковые индикаторы не течет. Они погашены. Если ключ первого полупроводникового индикатора группы 5 замкнут, второго (группа 6) разомкнут, третьего, четвертого и пятого (группы 7,8,9) ключи замкнуты, шестого (группа 10) разомкнут, второй, шестой, седьмой (N-1)-й полупроводниковые индикаторы будут светиться, а первый, третий, четвертый, пятый и N-й полупроводниковые индикаторы будут погашены. Это соответствует коду 0100011. 10. При других положениях ключей будут высвечиваться другие коды, что подтверждает расширение функциональных возможностей устройства.

Преимущество схемы в том, что она питается от одного общего источника тока.

Использование: приборостроение и измерительная техника. Сущность изобретения: устройство индикации содержит N полупроводниковых индикаторов, соединенных последовательно таким образом, что катод первого индикатора соединен с анодом второго, катод второго - с анодом третьего, ... катод (N-1)-го с анодом N-го, причем каждый из индикаторов зашунтирован управляемым ключом, общая точка соединения анода первого индикатора и неуправляемого контакта первого ключа подсоединена через генератор тока к одному полюсу, а катод N-го индикатора и управляемый контакт N-го ключа подсоединены к другому полюсу источника питания. 2 ил.

Устройство индикации, содержащее N полупроводниковых индикаторов, N управляемых ключей и генератор тока, при этом полупроводниковые индикаторы соединены последовательно таким образом, что катод i-го (i 1, 2, N 1) полупроводникового индикатора соединен с анодом (i + 1)-го полупроводникового индикатора, причем параллельно i-му (i 1, 2, N) полупроводниковому индикатору подключен i-й управляемый ключ, отличающееся тем, что каждый управляемый ключ выполнен с возможностью автономного управления внешним дискретным сигналом, общая точка соединения анода первого полупроводникового индикатора и первого контакта первого управляемого ключа подсоединена через генератор тока к одному полюсу независимого источника питания, а катод N-го полупроводникового индикатора и второй контакт N-го управляемого ключа подсоединены к другому полюсу независимого источника питания.