Элемент индикации Советский патент 1981 года по МПК G09F11/34 

(54) ЭЛЕМЕНТ ИНДИКАЦИИ

Изобретение относится к технике демонстрации (отображения) информации и может быть использовано в вычислительных устройствах для визуализации- выходных данных, а также в системах отображения информации в качестве информационных табло для записи и визуального отображения информации на стадионах и вокзгшах, в гостиницах и санаториях и т.д.

Известны устройства для визугшьного отображения информации, представляющие собой мозаичную доску (табло) и состоящие из набора (Мозаики) электромеханических элементов индикации. Отображение информации в таких табло осуществляется путем изменения положения поворотной детали (ротора) элемента индикации. При этом одна сторона (половина поверхности) поворотного ротора имеет цвет, соответствующий фону табло, а другая сторона имеет цвет, резко контрастный фону табло. Изменение положения поворотного ротора осуществляется полем управляющего электромагнита, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, размещенного в самом роторе. При повороте

ротора элемента индикации к наблюдателю стороной, окрашенной в цвет, контрастный фону табло, высвечивается единичный элемент информации. Элементы индикации сгруппированы в отдельные группы-знакоместа, в которых путем высвечивания единичных элементов информации показываиот любой (буквенный или цифровой) символ информации. Табло (доска) для визуального отображения информации состоит из набора знакомест или из равномерно размещенных по всему полю

элементов индикации и высвечивание символа информации тогда происходит определенной выборкой. Поворотный ротор в элементе индикации имеет форму флажка, цилиндра или шарика.

Известен индикатор, в котором поворотный магнитный ротор выполнен в виде цилиндра, имеющий ось вращения. Одна половина поверхности Ш1диндра, ограниченная двумя образующими, окрашена в цвет панели, а другая половина окрашена в цвет, контрастный цвету панели. Постоянный магнит, помещенный в цилиндр, создает магнитное попе ра ссеяния, которое, взаимодействуя с полем электроагнита, заставляет цилиндр повораиваться вокруг своей оси. При повооте цилиндра к наблюдателю стороной контрастирующей с фоном панели, наблюдатель видит прямоугольник, который представляет собой отдельный элемент отображаемого знака. Индикатор выглядит в виде законченного управляющих электромагнитов и цилиндрических роторов .

Недостатком табло является низка; достоверность отображаемой информации из-за сильного взаимного влияния соседних электромагнитов, а также полей размагничивания соседних постояйных магнитов поворотного цилиндра и как результат этого невозможность сближения отдельных элементов индикации из-за взаимных наводок и помех.

Известно устройство индикации, поворотный ротор которого выполнен в виде шарика. Одна полусфера поверхности шарика окрашена в цвет, соответствующий фону табло, а другая контрастному .фону табло. Перпендикулярно к оси вращения поворотного шарика, внутри него расположен постоЯН1ШЙ магнит, полюса которого симметричны относительно оси вращения. Управляющий электромагнит закреплен на основании элемента индикации. Поле управляющего электромагнита, взаимодействуя с полем постоянного магнита в шарике, поворачивает шарик вокруг оси. При повороте шарика к наблюдателю стороной, контрастирующей с фоном табло,- наблюдатель видит отдельный элемент отображаемого знака информации ,

Недостатком табло является низкая достоверность отображаемой информации из-за взаимных наводок и помех между отдельными элементами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее намагничивающую катуш1;у, расположенную на попереч ной части ферромагнитного сердечника и-образной формы из магнитотвердого материала (викгшлоя), Поворотная створка (ротор) выполнена в виде круга. Одна сторона поворотной створки окрашена в цвет, соответствующий фону табло, а другая - контрастному фону табло. На плоскости поворотной створки расположен постоянный магнит, продольная ось которого перпендикулярна оси вращения. При этом ось вращения поворотной створки -перпендикулярна плоскости ферромаг- . нитного сердечника и-образной формы. Поле управляющего электромагнита перемагничив51ет сердечник и-образной формы и на его концах возникает магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита поворотной створки, поворачивает

створку вокруг своей оси к наблюдателю то одной, то другой стороной. При наличии информации 1 створка поворачивается стороной, цвет которой резко контрастен фону панели. При этом наблюдатель видит пятно, контрастирующее с фоном, а именно светлое пятно на темном фоне или наоборот. Отдельные элементы, состоящие из управляющего электромагнита и поворотной створки, конструктивно оформляются в индикатор, позволяющий отображать на .нем элементы или символы информации. Количество таких отдельных индикаторов зависит от объема информации, отображаемой на экране 3.

Недостатком данного устройства также является низкая достоверность отображаемой информации. Это объясняется тем, что рабочее поле рассеяния, с которым взаимодействует поле постоянного магнита поворотной створки, образуется между концами сердечника и-образной формы. Если расстояние между концаьш U-образного сердечника велико и не является меньше диаметра поворотной створки, то и рабочее поле рассеяния ослаблено. Когда поворотная створка поворачивается вокруг своей оси на 90 относительно своего исходного положения, то взаимодействие ме)хду рабочим полем рассеяния и-образного сердечника и полем постоянного магнита минимальное. Поэтому в результате ослабления рабочего магнитного поля рассеяния и ослабления его взаимодействия с магнитным полем постоянного магнита при повороте створки на 90 возможно несрабатывание элемента индикации.

Цель изобретения - повышение надежности отображаемой информации и быстроты ее сменяемости.

Поставленная цель достигается тем что в элементе индикации, содержащем поворотную пластину,, стороны которой окрашены в контрастные цвета, в центре пластины установлен постоянный магнит, Электромагнит и магнитопровод и-образной формы сердечник электромагнита выполнен из магнитотвердого материала с отнсхиением остаточной магнитной индукции не менее 0,8 и с отношением длины сердечника к его поперечному сечению не менее трех и установлен в центре магнитопровода и-образной форма под постоянным магнитом поворотной пластины.

и-образный магнитопровод расположен так относительно поворотной створки, что ее ось лежит в плоскости магнитопроводов (или ей параллельна).

На чертежепредставлен элемент индикации.

Он содержит намагничивающую катушку 1, поворотную двухцветную пластину 2, магнитопровод 3 и-образной формы, постоянный магнит 4 и сердеч ник 5 электромагнита. Поворотная двухцветная пластина выполнена в виде флажка с размещенным вдоль оси вращения пластиной по тоянного магнита 4. Сердечник 5 выполнен из магнитотвердого материа а, у которого отношения остаточной магнитной индукции к максимальной . магнитной индукции не менее 0,8, а отношение длины сердечника к его ма симальному линейному размеру попере ного сечения является, по крайней м ре, не менее 3. Один конец сердечни ка 5.ИЗ магнитотвердого материала магнитосвязан с серединой U-образно го магнитопровода 3 и расположен в его плоскости между его ветвями. и-образный магнитопровод3, выполненный из маггШтомягкого материа ла, расположен так относительно поворотной плас- ины 2, что его плоскость совпадает с направлением оси вращения поворотной пластины 2, т.е ось вращения лежит в плоскости Uобразного магнитопровода 3 и сердеч ника 5. Намагничивающая катушка 1 предна начена для создания магнитного поля под действием которого ферромагнитный сердечник 5 перемагничивается в одну или другую сторону. Поворотная двухцветная пластина 2 служит для отображения едини ьного элемента символа или знака отобража мой информации путем поворота ее вокруг оси вращения на 180° к наблюдателю стороной, контрастной фону табло, а также дЛя крепления пласти ны постоянного магнита 4. и-образный магнитопровод 3 из магнитомягкого материала предназначен ДЛЯ увеличения магнитной проводимости магнитной цепи и, соответственно, остаточной магнитной индукции сердечника 5, создающей рабочее магт нитное поле рассеяния, а также для перераспределения магнит-ного потока от центра сердечника 5 к обойм концам магнитопровода. Пластина постоянного магнита 4, выполненная из магнитотвердого материала, предназначена для создания магнитного поля, которое, взаимодействуя с магнитным полем намагниченного сердечника 5, поворачивает ство ку 2 в одно или другое положение rfa 180°. Сердечник 5 предназначен для создания рабочего магнитного поля рассеяния, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита 4 поворотной створки 2,. придает последней Одно или другое положение в зависимости от направления поля в ферромагнит ном сердечнике 5. При этом в намагниченном состоянии ферромагнитный 1:ердечник 5 представляет постоянный /ларнит, а направление своего намагничивания изменяет под действием поля намагничивающей катушки 1. Элемент индикации работает следующим образом. Намагничивагацая катушка 1, при прохождении по ее виткам тока управления, создает магнитное поле, которое намагничивает сердечник 5. Сер.дечник 5 в намагниченном состоянии представляет постоянный, магнит. Намагниченный сердечник 5 создает рабочее магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита 4 поворотной створки 2. При изменении направления управлякхцего тока, изменяется и направление намагничивающего магнитного поля катушки 1, которое намагничивает сердечник 5 в одну или другую сторону. Соответственно рабочее магнитное поле сердечника 5 имеет или одно или другое направление и, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита 4 поворотной пластины 2/ придает последней то одно, то другое положения, т.е. поворотная пластина 2 принимает положение, при котором высвечивается единичный элемент информации или принимает положение, при котором ее цвет соответствует фону табло. Сердечник (второй магнитопровод) 5, выполненный в виде стержня и поворотная створка 2, выполненная в виде флажка с расположенной вдоль ее оси вращения пластиной постоянного магнита 4 дают возможность уменьшить рабочий зазор между пластиной постоянного магнита 4 поворотной пластины 2и плоскостью самого сердечника 5. За счет этого увеличивается взаимбдействие между рабочим магнитным полем сердечника 5 и магнитным полем пластины постоянного магнита 4 поворотной пластины 2, т.е. увеличивает-; ся вращающий магнитный момент магнитной системы. и-образный магнитопровод 3 увеличивает проводимость магнитной цепи и при прохождении тока управления по Нс1магничивающей катушке 1, намагничивающее магнитное поле возрастает. Соответственно возрастает и рабочее магнитное поле сердечника 5, взгдамодействующего с магнитным полем пластины 4 поворотной пластины 2. Расположение и-образного магнитопровода 3, при котором его плоскость параллельна направлению оси вращения поворотной створки 2 позволяет максимально приближать концы магнитопровода 3 к верхнему концу сердечника 5, т.е. уменьшать зазор магнитной цепи . и тем caMfcjM еще в большей степени увеличивать проводимость магнитной цепи и величину намагничивающего поля катушки 1, что увеличивает рабочее агнитное поле и врасаающий магнитный омент. При этом приближение концов Uобраэного магнитопровода 3 к верхней плоскости сердечника 5 и, соответственно, к пластине постоянного магнита 4 поворотной пластины 2 не вызывает задержку последней в исходном положении за счет усилий, возникающих в результате взаимодействия между полем пластины постоянного магнита 4 и полем магнитопровода 3 из магнитомягкого материала, наведенного полем самого магнита 4. Это связа но с тем, что данные усилия, при таком расположении U-образного магнитопровода 3 относительно поворотной пластины 2, имеют направление от кра ев пластины постоянного магнита 4 к обоим концам U-образного магнитопровода 3, т.е. имеют направления, перпендикулярные направлению движения поворотной пластины 2, и поэтому не оказывают противодействия вращению последней вокруг своей оси под действием вращающего магнитного момента. Таким образом, выполнение поворот ного ротора в виде флажк.а, а феррома нитного сердечника 5 в виде стержня и применение и-образно1О магнитопровода 3 из магнитомягкого материала, расположенного так, что его плоскост совпадает с направлением оси поворот ной пластины 2, позволяют увеличить вращающий магнитный момент системы, что приводит к уменьшению времени перебрасывания поворотной створки 2 из одного положения в другое и увеличению достоверности отображаемой информации. При отсутствии тока управления рабочее магнитное поле намагниченного сердечника 5 сохраняется. Поэтому время срабатывания предлагаемого элемента индикации определяется как время полного перемагничивания сердечника 5 управляющим импульсом тока намагничивающей катушки 1 и время перебрасыванияповоротной створки 2. Время перемагничивания сердечника 5 определяется параметрами электромагнитной системы и в устройстве с пред лагаемой магнитной системой оно получается значительно меньшим по сравнению с временем перебрасывания поворотной пластины 2 из одного положения в другое. Поэтому в устройствах отображения, на основе предлагаемого элемента индикации получают высокую быстроту смены информации. Рабочее магнитное- поле сердечника 5, определяющее работоспособность элемента индикаций и достоверность отображаемой информации зависит как от величины тока управления намагничивающей катушки 1, так и от магнитных параметров материала, из которого выполнен сердечник 5, а также соотношения его геометрических размеров . При соотношении остаточной магнитной индукции к максимальной магнитной индукции материала сердечнику 5, равном не менее 0,8 величина максимальной магнитной энергии сердечника 5 достаточна для создания рабочего магнитного поля, способного совершать работу по перебрасыванию поворотной створки 2 из одного положения в другое. Это соотношение установлено опытным путем. При этом отношение длины сердечника 5 к максимальному размеру поперечного сечения является, по крайней мере, не менее 3, что также установлено опытным путем. Рабочее магнитное поле зависит от величины магнитной энергии, т.е. той энергии, которую сердечник отдает во внешнее пространство. Магнитная энергия сердечника 5 с увеличением остаточной магнитной индукции увеличивается. При этом остаточная магнитная индукция намагниченного сердечника 5 из материала с отношением остаточной магнитной индукции к максимальной магнитной индукции ниже 0,8 практически недостаточна. Величина остаточной индукции сердечника 5 зависит также и от соотноиения длины сердечника 5 к его максимальному поперечному сечению. Чем меньше это отношение, тем меньше величина остаточной индукции сердечника 5, а также рабочего магнитного поля. Величина этого соотношения, равная 3, является необходимой, чтобы сердечник 5 из материала с отношением остаточной магнитной индукции и максимальной магнитной индукции, равной не менее 0,8 создавал рабочее магнитное поле, достаточное для перебрасывания поворотной пластины 2 из одного положения в другое. Эти соотношения являются необходимым условием запоминания сердечником 5 своего намагниченного состояния, при котором его рабочее магнитное поле является достаточным для создания вращакицего магнитного момента, способного совершать работу по перебрасыванию поворотной пластины 2 из одного положения в другое. Рабочее магнитное поле сердечника 5 увеличивается, а воздействие этого поля на поворотную створку 2 сохраняется практически бесконечно при указанных ссэотношениях, достоверность отображения информации в устройствах отображения на основе предлагаемого элемента индикации возрастает. При этом время срабатывания элемента индикации значитель но уменьшается, а быстрота сменяемости информации в устройствах отображения возрастает. Применение предлагаемого технического решения позволяет создать устройство индикации, находящее ши