Рідкокристалічний індикаторний пристрій

Винахід відноситься до галузі приладобудування, а саме, до індикаторних пристроїв, що використовуються в авіаційних системах як засіб візуального контролю параметрів літального апарата (ЛА), який експлуатується в жорстких механо-кліматичних умовах. Найбільш близьким до заявленого по технічній суті та по ефекту, що досягається, являється рідкокристалічний індикаторний пристрій (РКП) (Заявка Японії №62 - 16428, кл. G09F9/35, опубл. 13.04.87), який містить рідкокристалічний екран (РКЕ), що складається з двох стекол-підкладок, проміжок між якими заповнений рідким кристалом. Сам РКЕ розміщений в корпусі. Пристрій має плату управління, освітлювач та кілька груп електродів. Недоліком цього пристрою являється його низький температурний діапазон, що обмежений температурою +40 : -15°C. Використання мультиплексного з'єднання виводів РКЕ значно знижує надійність пристрою, при цьому контрастність кожного пікселу/символу буде залежати від сусіднього, що в свою чергу при механічних діях, вібрації, ударах різко знижує вірогідність зчитування інформації РКП. Задача винаходу - розширення галузі використання шляхом розширення температурного діапазону РКП за рахунок використання підігрівача та спеціального освітлювача, що значно збільшує ресурс та підвищує надійність. Поставлена задача вирішується тим, що в рідкокристалічний індикаторний пристрій, що має корпус з розміщеними усередині рідкокристалічним екраном з двома стеклами, освітлювачем та платою управління, згідно винаходу, введений підігрівам, а рідкокристалічний екран складається великого скла, на якому розпаяні контактні пелюстки і піджаті до нього електроізоляційною пластиною за допомогою сполучної речовини, і малого скла та зафіксований еластичним термостійким сполучним матеріалом в металічному корпусі, який виконаний у вигляді фланця, при цьому нагрівач нанесений на скло рідкокристалічного екрану і закритий поляроїдом, а між рідкокристалічним екраном та платою управління розміщений освітлювач, причому світлоклин освітлювача виконаний у вигляді восьмикутника, на менших гранях якого встановлені освітлювальні елементи, а торцеві поверхні та відбивна тильна поверхня світлоклина з концентричними борознами закриті світловідбивним матеріалом. Сукупність суттєвих ознак заявленого пристрою дозволяє використовувати його при низьких температурах до -60°C, що значно розширює діапазон його використання, а також підвищує вірогідність зчитування інформації, надійність та збільшує ресурс його роботи. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг.1 показаний рідкокристалічний індикаторний пристрій, переріз, вигляд збоку; на фіг.2 - модуль РКП зібраний; на фіг.3 - модуль РКП з розібраними деталями та напівзібраними частинами; на фіг.4 - рідкокристалічний екран, вигляд збоку; на фіг.5 - інформація, що висвічується на екрані РКП. Рідкокристалічний індикаторний пристрій містить модуль 1 індикації, в якому розміщені захисне скло 2, велике скло 3 РКЕ 4, на яке нанесений підігрівам 5 з виводами 6, 7, поляроїдні плівки 8, 9, виводи 10 РКЕ, притискна планка 11, мале скло 12 РКЕ. Проміжок між великим та малим стеклами заповнений рідким кристалом. Пристрій містить розсіювач 13 освітлювача 14, світлоклин 15, на менших гранях якого розміщені освітлювальні елементи 16 (наприклад, світлодіоди), на великих гранях 17 світлоклина 15 зафіксовані відбивачі 18, на тильній стороні світлоклина 15 розміщені концентричні розсіюючі борозни 19, до них притиснутий відбивач 20 з платою 21 управління. На поверхні нагрівача 5 розміщений датчик температури 22, а весь модуль захищений корпусом, який виконаний у вигляді фланця 23, внутрішні поверхні якого заповнені еластичним термостійким сполучним матеріалом 24. Модуль РКП механічно з'єднаний з піддоном 25, на якому за допомогою стояків 26 розміщені плата живлення 27, процесорна плата 28, плата 29 перетворення вхідного сигналу. З допомогою гнучких кабелів 30, 31 плати з'єднані з модулем 1 індикації та зовнішнім з'єднувачем 32, який розміщений на задній стінці 33 РКП, зверху РКП закритий кожухом 34. Рідкокристалічний індикаторний пристрій працює слідуючим чином. Через зовнішній з'єднувач 32 на РКП надходить напруга живлення (наприклад, 27В) і корисний сигнал в вигляді аналога, тобто в вигляді напруги, що змінюється, або цифровий сигнал в вигляді "0" і "1". Після розподілу по ланцюгу кабеля 31 сигнал надходить на плату 29 перетворення вхідного сигналу, з якої після формування певного коду надходить на процесорну плату 28, при цьому напруга +5В, +15В, -15В для живлення мікросхем формується на платі живлення 27. Сформовані на процесорній платі 28 сигнали управління РКЕ, напруга підсвічування U1, напруга підігріву U2 надходять на плату 21 управління модуля 1. Сигнали управління у вигляді синхроімпульсів та послідовного пакету кодових імпульсів надходять на зсувні регістри, ключі яких 1 підключають в певному заданому порядку елементи рідкокристалічного екрана, створюючи на екрані загальний візуальний малюнок інформації, що надходить на вхід РКП, показаний, наприклад, на фіг.5. Напруга підсвічування U1 надходить через плату управління 21 на освітлювальні елементи 16, світловий потік яких, що проходить через світлоклин 15 і частково розсіюється на концентричних борознах 19, відбивається від світловідбивного матеріалу відбивача 20 (наприклад, плівка з алюмінієвим покриттям) і попадає на розсіювач 13 освітлювача 14, який являє собою матований матеріал з високим коефіцієнтом розсіювання світлового потоку (наприклад, молочне скло). Значна частина світлового потоку, яка проходить через бокові прозорі грані 17 світлоклину 15, відбивається від відбивної поверхні спеціального матеріалу відбивачів 18 (наприклад, плівка з алюмінієвим покриттям), відбитий світловий потік, попадаючи на поверхню борізн 19, розсіюється, створюючи рівномірне світлове поле підсвічування. Таким чином освітлювач 14 створює рівномірне підсвічування РКЕ 4, що дозволяє зчитувати інформацію в будь-який час доби. На відміну від інших способів індикації (на світлодіодах, люмінофорах, люмінесцентних газорозрядних пристроях) РКЕ забезпечує висококонтрастний спосіб зчитування інформації при дуже високих рівнях зовнішнього світлового потоку, так як інформація на РКЕ представлена у вигляді глибоко чорних пікселів, букв, символів на світлосірому фоні в денний час доби; тобто при зовнішньому потужному підсвічуванні (сонячне світло на висоті 10 - 15км) інформація на екрані РКЕ візуально стає ще більш контрастною. В процесі експлуатації в випадку зниження температури нижче -20°C автоматично включається нагрівач 5, виконаний у вигляді тонкої резистивної плівки товщиною 0,5мкм, що має високу прозорість, шляхом подання сигналу з датчика температури 22 на плату управління 21, при цьому напруга живлення U2 (+27В) подається на виводи 6, 7 нагрівача 5, створюючи температуру, яка забезпечує функціонування РКЕ, а значить і нормальну роботу РКП в жорстких механо-кліматичних умовах. Дякуючи двом поляроїдним плівкам 8, 9, розміщеним на великому склі 3 і на малому склі 12, при подачі імпульсної напруги на виводи 10 рідких кристалів РКЕ 4 на полі 4 РКЕ відображається інформація, при цьому кожна із поляроїдних плівок 8, 9 забезпечує поворот світлового потоку на 90°, завдячуючи чому на екрані РКЕ відображається тільки потрібна інформація, а саме, ті символи, букви, цифри, рідкі кристали яких поміняли свою прозорість під впливом електричного поля, що змінюється. Для забезпечення високої механічної стійкості та герметичності РКП при експлуатації внутрішні порожнини фланця 23 модуля 1 покриті еластичним термостійким сполучним матеріалом (наприклад, еластосилом, віксинтом або іншими аналогічними матеріалами), що значно спрощує процес складання модуля 1. Виводи 10 РКЕ 4 припаяні до струмоводів великого скла і притиснуті електроізоляційною пластиною 11 (наприклад, керамічною) з допомогою сполучної речовини, значно підвищуючи при цьому механічну стійкість з'єднання струмовід - скло - вивід РКЕ, при цьому відповідно підібрані коефіцієнти лінійного розширення матеріалів скла, сполучної речовини, ізоляційної пластини. Таким чином заявлений рідкокристалічний індикаторний пристрій завдяки своїм конструктивним особливостям може працювати в жорстких механо-кліматичних умовах в діапазоні температур до -60°C, що значно розширює галузь його використання, забезпечуючи високу якість візуального контролю оператором (або пілотом) будь-яких фізичних процесів (значень температури, тиску, стану пристроїв та агрегатів ЛА і т.д.). Заявлений РКП може функціонувати як в кабіні пілота, так і в наземних умовах завдяки його малим габаритам та об'єму. Пристрій має високу надійність роботи, просту конструкцію і, хоч до деталей РКЕ ставляться високі вимоги, деталі легко виготовляються та збираються. Заявлений РКП дозволить значно знизити конструктивно-вагові характеристики літального апарата, при цьому різко збільшивши інформативність лицьових панелей кабіни пілота, а також вірогідність зчитування інформації в будьякий час доби.