Введение
Развитие электроники способствовало появлению малогабаритных, высоконадежных вычислительных устройств на основе цифровых микросхем. Требования увеличения быстродействия и уменьшения мощности потребления вычислительных средств, привело к созданию серий цифровых микросхем. Серия представляет собой комплект микросхем, имеющие единое конструктивно – технологическое исполнение, применяемое в автоматизированных системах управления.
Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения различных видов и классификаций датчиков, сенсоров, устройства ввода - вывода, управляющих устройств, контроллеров, исполнительных устройств, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека. Главными целями автоматизации являются повышение производительности труда, улучшение качества продукции, оптимизация управления, устранение человека от производств, опасных для здоровья, повышение эффективности производственного процесса, его безопасности, экологичности и экономичности.
Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений. Цели достигаются за счет решения задач улучшение качества регулирования, повышение коэффициента готовности оборудования, улучшение эргономики труда операторов процесса, хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.
Электроника — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями, а также и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации. Наиболее распространенные виды преобразования это генерирование, усиление и приём электромагнитных колебаний, а также инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений. В электронике исследуются взаимодействия электронов как с полями в рабочем пространстве электронного прибора, так и с микрополями внутри атома, молекулы или кристаллической решётки. Электроника опирается на многие разделы физики, такие как электродинамика, классическая и квантовая механика, физика твёрдого тела, оптика, термодинамика, а также на химию, металлургию, кристаллографию и другие науки. Используя эту область знаний, электроника с одной стороны, ставит перед другими науками новые задачи, чем стимулирует их дальнейшее развитие, с другой — создаёт новые электронные приборы и устройства и тем самым вооружает науки качественно новыми средствами и методами исследования. Задачи электроники составляет разработка электронных приборов и устройств, выполняющих различные функции в системах преобразования и передачи информации, в системах управления, в вычислительной технике, а также в энергетических устройствах, разработка научных основ технологии производства электронных приборов и технологии, использующей электронные и ионные процессы и приборы для различных областей науки и техники. Электроника играет важную роль в науке и технике. Внедрение электронных приборов в различные сферы человеческой деятельности в значительной мере способствует повышению производительности физического и умственного труда.
Аналитическая часть. Проектирование элементов индикатора
Индикаторы
Индикатор — прибор, устройство, элемент, информационная система, вещество, дисплей, объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или физической величины, а также ход самого процесса или состояние и изменение объекта наблюдения, его качественные либо количественные характеристики в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим, легко интерпретируемым, способом. Одним из самых простых и распространенных типов индикаторов считаются многосегментные индикаторы, которые используется практически во всех областях электроники и электротехники, к примеру, в обычных электронных часах.
Рис. 1.1. Электронные часы с применением семисегментных индикаторов
Индикатор также может быть представлен в виде электронной схемы, со световой панелью. Панель предназначена для сообщения о состоянии устройства. Индикатор представляется также в виде различных дисплеев, как сенсорных, так и на матричной либо электронно-лучевой основе. Термин “индикатор” применяют и в общественных науках, таких как социология и политология, экономика и финансы, психология и педагогика, доступная наблюдению и измерению характеристика изучаемого объекта, позволяющая судить о других его характеристиках, недоступных непосредственному исследованию. В физике и электротехнике понятие “индикатор” связывается с техническими средствами или веществами, предназначенными для установления наличия определённой физической величины или определения её порогового значения. Индикатор в экологии представляется системой признаков, позволяющих оценить состояние экосистемы, а в математике как функция, устанавливающая принадлежность элемента множеству. Главное достоинство подобных индикаторов заключается в непосредственном восприятии оператором сложной информации без промежуточных преобразований.
Индикаторы предназначены для отображения различных видов информации для человека. Самый распространенный индикатор на жидких кристаллах, используемый во многих приборах и устройствах быта и техники.
1 – жидкокристаллический индикатор, 2 – шлейф, 3 – плата контроллера
Рис. 1.2. Схема прибора с жидкокристаллическим индикатором
На сегодняшний день эти индикаторы продолжают свое развитие и совершенствование, становясь самыми распространенными.
