Устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели постоянного тока

 

Использование: в автоматике и вычислительной технике, системах сбора и отображения информации. Сущность изобретения: устройство содержит газоразрядную индикаторную панель 1, группы ключей 2, 7, дешифратор 5, регистр 9, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11, триггер 14, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, ограничительные элементы на резисторах 6, развязывающие элементы на диодах 18, нагрузочные элементы на резисторах 4, ключ 19, делитель 20 частоты. 2 ил.

Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано при построении устройств отображения информации.

Известны устройства для отображения информации, содержащие газоразрядную индикаторную панель, блоки ключевых элементов, дешифраторы, счетчики регистры, генератор тактовых импульсов [1] .

Эти устройства не обеспечивают воспроизведение с высокой надежностью элементов изображений, формируемых при коммутации первых шин панели. Зажигание и поддержание разряда в элементах отображения указанных устройств осуществляются от одного и того же источника питания, поэтому при высокой вероятности зажигания элементов отображения потребляется значительная мощность. Кроме того, устройства не позволяют воспроизводить изображения с различной яркостью элементов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели (ГИП) постоянного тока [2] , содержащее ГИП, горизонтальные шины которой подключены к выходам ключей первой группы, информационные входы которых подключены к одной шине питания, а управляющие входы - к выходам дешифратора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом регистра, выходом генератора тактовых импульсов и тактовым входом счетчика, выходы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу триггера, а выходы соединены с информационными входами дешифратора, причем вертикальные шины ГИП соединены с одними выводами ограничительных элементов на резисторах, другие выводы которых подключены к выходам ключей второй группы, информационные входы которых подключены к шине нулевого потенциала, а управляющие входы - к выходам регистра, информационные входы которого являются информационными входами устройства, выходы генератора тактовых импульсов и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются синхронизирующими выходами устройства, горизонтальные шины ГИП соединены с одними выводами нагрузочных элементов первой группы на резисторах, другие выводы которых подключены к другой шине питания, нагрузочные элементы второй группы на резисторах.

Устройство не обеспечивает воспроизведение изображений с различной яркостью элементов, имеет низкую надежность воспроизведения изображения даже при значительной потребляемой мощности.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства, уменьшение потребляемой мощности и улучшение качества отображения за счет управления яркостью элементов отображения.

Цель достигается тем, что в устройство для отображения информации на ГИП постоянного тока, содержащее ГИП, горизонтальные шины которой подключены к выходам ключей первой группы, информационные входы которых подключены к одной шине питания, а управляющие входы - к выходам дешифратора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом регистра, выходом генератора тактовых импульсов и тактовым входом счетчика, выходы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу триггера, а выходы соединены с информационными входами дешифратора, причем вертикальные шины ГИП соединены с одними выводами ограничительных элементов на резисторах, другие выводы которых подключены к выходам ключей второй группы, информационные входы которых подключены к шине нулевого потенциала, а управляющие входы - к выходам регистра, информационные входы которого являются информационными входами устройства, выходы генератора тактовых импульсов и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются синхронизирующими выходами устройства, горизонтальные шины ГИП соединены с одними выводами нагрузочных элементов первой группы на резисторах, другие выводы которых подключены к другой шине питания, нагрузочные элементы второй группы на резисторах, введены ключ, развязывающие элементы на диодах и делитель частоты, вход которого подключен к выходу счетчика, при этом один выход делителя соединен с входом триггера, а другой является управляющим выходом устройства и подключен к управляющему входу ключа, информационный вход которого подключен к третьей шине питания, а выход соединен с катодами диодов, аноды которых соединены с одними выводами соответствующих нагрузочных элементов второй группы на резисторах, другие выводы которых подключены к выходам ключей второй группы.

Структурная схема устройства отображения показана на фиг. 1; временные диаграммы его работы - на фиг. 2.

Устройство содержит ГИП 1, горизонтальные шины которой через первую группу ключей 2 соединены с положительным выводом первого источника (Е₁) 3 и через нагрузочные резисторы 4 первой группы - с его отрицательным выводом. Выходы дешифратора 5 соединены с управляющими входами ключей 2 первой группы. Вертикальные шины ГИП через последовательно соединенные ограничительные резисторы 6 и ключи 7 второй группы подключены к отрицательному выводу второго источника 8 напряжения. Регистр 9 соединен с управляющими входами ключей 7 второй группы. Выход генератора 10 тактовых импульсов подключен к входу счетчика 11 и первому выходу 12 устройства. Логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 соединены со счетчиком 11, триггером 14, дешифратором 5 и вторым выходом 15 устройства. Нагрузочные элементы 17 второй группы соединены последовательно с диодами 18, катоды которых подключены к выходу ключа 19. Делитель 20 частоты подключен к счетчику 11 и триггеру 14. Сигнал управления ключом 19 подается на выход 21 устройства.

Формирование изображения осуществляется при последовательном периодическом подключении горизонтальных шин ГИП 1 и синхронной коммутации необходимых вертикальных шин в соответствии с кодами, поступающими на вход 16 устройства. Для зажигания элементов отображения, относящихся к i-й горизонтальной шине ГИП 1, в момент времени t₁ (фиг. 2) при выключении (i-1)-го ключа 2 первой группы на необходимых выходах регистра 9 формируются сигналы управления U_упр, вызывающие замыкание выбранных ключей 7 второй группы. По цепи: +Е₂(-Е₁), резисторы 4, элементы отображения, резисторы 6, замкнутые ключи 7 происходит заряд емкости всех элементов отображения, принадлежащих выбранным вертикальным электродам ГИП 1 до напряжения, близкого к величине Е₂. Напряжение источника 8 выбирается меньше напряжения возникновения разряда, поэтому зажигание элементов отображения на этом интервале времени не происходит.

В момент времени t₂ напряжение на выбранных вертикальных шинах ГИП 1 достигает величины, близкой к -Е₂, и подача управляющих сигналов U_упр прекращается. Однако ключи 7 не закрываются, поскольку протекание тока, необходимого для размыкания элементов, возможно только через обратное сопротивление диодов 18. В момент времени t₂ замыкается i-й ключ 2 и на i-ю горизонтальную шину ГИП 1 подается напряжение от источника Е₁. Емкости элементов отображения, расположенные на пересечении i-го горизонтального электрода с выбранными вертикальными электродами, заряжаются до напряжения U_з Е₁ + Е₂. Поскольку выходное сопротивление ключей 2 мало, а емкость одного элемента отображения значительно меньше суммарной емкости всех элементов отображения, принадлежащих вертикальному электроду, то заряд выбранного элемента до напряжения U_з происходит значительно быстрее, чем до напряжения +Е₂, а малый ток заряда, протекающий через элемент отображения и замкнутые ключи 7, практически не изменяет их состояние.

Так как напряжение U_з, приложенное к выбранным элементам отображения, превышает напряжение возникновения разряда, то в случайный момент времени t₃ происходит зажигание элементов отображения и образуются цепи протекания тока горения через выбранные ключи 7. Токи горения, протекающие через элементы отображения, вызывают размыкание ключей 7. Если ключ 19 разомкнут, то вспыхнувшие выбранные элементы отображения гаснут. В противном случае образуется цепь поддержания горения от первого источника 3, напряжение которого выбирается на 5-15% больше напряжения горения. Ток горения элементов отображения протекает по цепи: +Е₁, выбранные элементы отображения, резисторы 17, диоды 18, ключ 19, -Е₁. Горение элементов отображения прекращается в момент времени t₄ при размыкании i-го ключа 2.

При переключении счетчика 11 дешифратор 5 последовательно формирует сигналы управления для ключей 2 первой группы. Импульсы с выхода генератора 10, также поступающие на вход дешифратора 5, обеспечивают формирование паузы между выходными сигналами ключей 2.

Зажигание необходимых элементов отображения, принадлежащих последующим горизонтальным электродам ГИП 1, происходит аналогично.

Таким образом, зажигание выбранных элементов отображения происходит от суммарного напряжения двух источников, что обеспечивает высокую вероятность возникновения разряда, а поддержание разряда - от напряжения, незначительно превышающего напряжение горения, и, следовательно, на ограничительных резисторах 17 рассеивается незначительная мощность.

Воспроизведение изображения с двумя уровнями яркости горящих элементов отображения осуществляется следующим образом. В нечетных кадрах развертки (код развертки четный) ключ 19 разомкнут. В этом случае возбуждаются все элементы отображения, участвующие в синтезе изображения. В четных кадрах развертки ключ 19 замкнут и возбуждаются только те элементы отображения, которые должны гореть с большей яркостью. Ток, протекающий в течение двух кадров через элементы отображения, возбуждаемый только в нечетном кадре, I₁ = I_c + I₃, где I_c - ток, протекающий через элемент отображения в результате разряда его емкости и паразитной емкости соединений на величину U, равную разности напряжений возбуждения и горения; I₃ - ток, протекающий при вспышке элемента и обеспечивающий размыкание ключей второй группы.

Ток, протекающий в течение двух соседних кадров через элемент отображения, возбуждаемый из кадров, I₂ = 2 I_c + 2 I₃ + I_г, где Iг - ток поддержания горения, протекающий в четном кадре через загоревшиеся элементы отображения. Поскольку интенсивность излучения элемента отображения прямо пропорциональна протекающему через него току, то различие яркостей свечения горящих элементов пропорционально I = I₂ - I₁ = I_c + I₃ + I_г.

Ток I₁ и, следовательно, яркость свечения элементов являются постоянными при фиксированных напряжениях источников 3, 8 напряжения и близки к минимально возможным, которые определяются током I_с. Ток I_г, зависящий от сопротивлений резисторов 17 и напряжения источника 3, устанавливается, исходя из максимально допустимого среднего тока через элемент отображения. Таким образом, для воспроизведения двух уровней яркости свечения горящих элементов используются комбинированные число- и времяимпульсный способы модуляции, что обеспечивает надежное воспроизведение изображений с двумя градациями яркости, которые по интенсивности свечения отличаются для оператора приблизительно в два раза. При этом надежность зажигания элементов, горящих лишь незначительную часть времени, отведенную на возбуждение элементов, не уменьшается.

Для повышения вероятности первоначального зажигания элементов отображения в устройстве используется модифицированная реверсивная развертка, при которой последовательность подключения электродов изменяется через нечетное (2 + 1) число кадров. Изменение направления развертки происходит за счет инверсии выходного кода счетчика 11 элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, управляемыми выходным сигналом триггера 14. Отсчет числа кадров, после которого производится изменение направления развертки, осуществляется делителем 20 частоты. Выходным сигналом с второго выхода делителя 20 частоты осуществляется управление ключом 19, причем при каждом четном значении кода делителя (номер кадра нечетный) ключ 19 разомкнут, а при нечетном замкнут. Нечетное число кадров для каждого направления развертки обеспечивает в последнем кадре перед изменением направления и в первом кадре после изменения направления развертки формирование изображения при зажигании всех элементов, участвующих в его синтезе (ключ 19 разомкнут), и, следовательно, интервал между соседними подключениями любых элементов не превышает двух периодов развертки изображения. Появление "лишнего" кадра развертки изображения, в котором ключ 19 разомкнут, практически не влияет на интенсивность свечения элементов, горящих с половинной яркостью уже при коэффициенте деления 19-21 (К 10).

Выходные сигналы генератора 10 поступают на регистр 9 для синхронизации приема кода управления ключа 7 второй группы, который поступает на вход 16. Выходы 15 и 21 предназначены для синхронизации устройства отображения с внешними источниками информации. На этих выходах формируются сигналы, определяющие номер подключаемого горизонтального электрода и тип кадра (яркость) формируемого изображения.

Таким образом, предложенное устройство отображения информации кроме увеличения надежности зажигания элементов и уменьшения потребляемой мощности позволяет воспроизводить изображения с двумя уровнями яркости горящих элементов, т. е. имеет более высокое качество. (56) 1. Телевизионные методы и устройства отображения информации. / Под ред. М. И. Кривошеева. М. : Сов. радио, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 1078457, кл. G 09 G 3/28, 1984.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ПАНЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА , содеpжащее газоpазpядную индикатоpную панель (ГИП), гоpизонтальные шины котоpой подключены к выходам ключей пеpвой гpуппы, инфоpмационные входы котоpых подключены к одной шине питания, а упpавляющие входы подключены к выходам дешифpатоpа, упpавляющий вход котоpого соединен с упpавляющим входом pегистpа, выходам генеpатоpа тактовых импульсов и тактовым входам счетчика, выходы гpупп котоpого соединены с пеpвыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, втоpые входы котоpых подключены к выходу тpиггеpа, а выходы соединены с инфоpмационными входами дешифpатоpа, веpтикальные шины ГИП соединены с одними выводами огpаничительных элементов на pезистоpах, дpугие выводы котоpых подключены к выходам ключей втоpой гpуппы, инфоpмационные входы котоpых подключены к шине нулевого потенциала, а упpавляющие входы подключены к выходам pегистpа, инфоpмационные входы котоpого являются инфоpмационными входами устpойства, выходы генеpатоpа тактовых импульсов и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются синхpонизиpующими выходами устpойства, гоpизонтальные шины ГИП соединены с дpугими выводами нагpузочных элементов пеpвой гpуппы на pезистоpах, дpугие выводы котоpых подключены к дpугой шине питания, нагpузочные элементы втоpой гpуппы на pезистоpах, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устpойства, уменьшения потpебляемой мощности и улучшения качества отобpажения за счет упpавления яpкостью, в него введены ключ, pазвязывающие элементы на диодах и делитель частоты, вход котоpого подключен к выходу счетчика, один выход делителя соединен с входом тpиггеpа, а дpугой является упpавляющим выходом устpойства и подключен к упpавляющему входу ключа, инфоpмационный вход котоpого подключен к тpетьей шине питания, а выход соединен с катодами диодов, аноды котоpых соединены с одними выводами соответствующих нагpузочных элементов втоpой гpуппы на pезистоpах, дpугие выводы котоpых подключены к выходам ключей втоpой гpуппы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2