Развитие электролюминисцентных технологий значительно расширило область их применения

Такие дефектоскопы сейчас испытываются на российских железных дорогах

А именно таким образом вынуждены поступать операторы ручных дефектоскопов, исследующие состояние железнодорожных путей. Дефектоскоп — это небольшая тележка с измерительной аппаратурой, которую везут по рельсам против движения поездов, определяя состояние металла и фиксируя его дефекты. Единственное, что остается операторам при приближении любого состава, — сбросить дефектоскоп под откос, мгновенно самим последовав за ним. Понятно, что использовать в таких условиях портативный компьютер, на экране которого отображаются сигналы ультразвуковых датчиков, дело совсем не простое. Тем более что дефектоскопия путей проводится и зимой, и летом, в мороз и жару, в условиях повышенной запыленности и влажности. Однако такую задачу успешно решили специалисты предприятия «Медуза», организованного сотрудниками нижегородского Института прикладной физики РАН, о чем и было рассказано на семинаре, проведенном компанией ProSoft 10 апреля.

«Для создания электронного блока дефектоскопа, способного обеспечивать регистрацию и обработку информации, объем которой достигает десятков мегабайтов, мы использовали микроконтроллер и видеоадаптер компании Octagon Systems, платы аналогово-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, обеспечивающие взаимодействие с ультразвуковым локатором, флэш-диск M-Systems, 16-кнопочную защищенную клавиатуру Grayhill, а также электролюминесцентный дисплей фирмы Planar. Дисплей такого типа — единственное устройство, способное работать в температурном диапазоне от -40? до +85?C, выдерживая вибрации и ударные нагрузки, возникающие при вынужденных прерываниях измерений», — говорит один из разработчиков дефектоскопа Александр Рейман.

Электролюминесцентные (ЭЛ) дисплеи, лидирующим производителем которых является американская компания Planar Systems с оборотом, немного превышающим 120 млн. долл., первоначально использовались в таких приложениях, как медицинские, военные и другие системы специального назначения. Развитие ЭЛ-технологий, обеспечивших увеличение яркости свечения электролюминесцентных пленок и контрастности изображения, снижение потребления энергии, улучшение механических характеристик, создание специальных алгоритмов передачи полутонов, улучшение характеристик цветопередачи, значительно расширило область их применения.

ЭЛ-дисплеи компании Planar — твердотельные устройства с плоскими панелями, состоящие из стеклянной пластины, тонкопленочного люминесцентного слоя, расположенного между прозрачными диэлектрическими поверхностями, и матрицы горизонтальных и вертикальных электродов. Проводники изготавливаются из прозрачной, покрытой индием окиси олова, на которой методом травления формируются строки и столбцы. Вся пленочная структура, размещенная на монолитной стеклянной подложке, не нуждается в специальной полости для вакуума или жидкости, которая необходима в плоских дисплеях других типов. Напряжение, приложенное к ортогональным электродам, вызывает свечение в областях их пересечения, формируя пикселы изображения. Благодаря технологии Integral Contrast Enhancement (ICE), предусматривающей размещение темного светопоглощающего слоя в задней части панели, значительно уменьшается воздействие излучения ярких внешних источников света, а также ослабляется взаимное влияние свечения соседних пикселов. Тем самым устраняются как потускнение изображения, так и образование ореолов вокруг отдельных его фрагментов. Использование ICE исключает необходимость применения специальных фильтров для улучшения контрастности.

В отличие от жидкокристаллических дисплеев, уровень яркости которых обеспечивается задней подсветкой, ЭЛ-дисплеи генерируют собственное свечение, обусловленное физическими свойствами фосфорного покрытия. Применяемый в электролюминесцентной технологии фосфор требует относительно высокого напряжения, прилагаемого к электродам: в пределах от 170 до 210 В. Монтажная плата, содержащая электронику управления и микросхемы формирования высоковольтных сигналов, сопрягается непосредственно с задней поверхностью стеклянной панели. Для работы дисплея необходимы источники постоянного тока с напряжениями +5 и +12 В. По данным Planar, потребление энергии малогабаритными устройствами семейства Small Graphics Displays (с экраном 3,2х1,6 дюйма) не превышает аналогичных показателей LCD-дисплеев с задней подсветкой.

Что касается условий эксплуатации, то наряду с температурным диапазоном следует отметить возможность ЭЛ-дисплеев выдерживать удары и виброускорения до 100 и 5 g соответственно. Весьма важным их свойством является возможность четко различать изображения при изменении угла зрения в пределах 160?C. Согласно Planar, уменьшение яркости ЭЛ-экранов не более чем на 25% может произойти за 180 тыс. часов непрерывной работы. Среднее время между отказами панели электроники, которую можно достаточно просто заменять, оценивается в 50 тыс. часов. Монохромные модели семейства ICEBrite включают в свой состав модели с разрешением 640х480 и размером диагонали экрана от 6,4 до 10,4 дюйма.

Нижегородские разработчики провели испытания дефектоскопа на Горьковской железной дороге. Правда, как они отмечают, зимой температура не опускалась ниже 35?C, но осенью и весной дождей было более чем достаточно. Специалисты «Медузы» полагают, что у дефектоскопа, который должен быть запущен в серийное производство, хорошие перспективы, так как в настоящее время на всех дорогах России используются устройства почти 40-летней давности.

Однако железнодорожный транспорт — это не единственная область применения ЭЛ-дисплеев в нашей стране. Как сообщили представители СОКБ КТ Научно-исследовательского института авиационного оборудования, цветной и монохромный дисплеи компании Planar установлены на пульте управления нового пилотируемого транспортного корабля «Союз-ТМА». Эти VGA-мониторы предназначены для представления телевизионной и графической информации. Отсутствие голубого цвета (это, пожалуй, главный недостаток ЭЛ-дисплеев: формирование голубого связано с непомерными энергетическими затратами, и создание опытных образцов обошлось слишком дорого) не имеет большого значения. «Цветовое выделение неба необходимо для ориентации пилотов самолетов. Но в космосе, на наш взгляд, это не так актуально. Для космических применений дисплеев очень важна не только их способность переносить перегрузки и вибрации, но и возможность сохранять постоянный уровень контрастности изображении при значительных изменениях угла обзора экрана», — поясняет руководитель одного из подразделений СОКБ Владимир Безроднов. По данным специалистов этого конструкторского бюро, ЭЛ-экраны будут применяться во всех российских модулях международной космической станции «Альфа», где общее их количество, включая наземные тренажеры, достигнет трех-четырех десятков дисплеев.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями