Оптоэлектронный индикатор

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНДИКАТОР, содержащий корпус с прозрачным окном, внутри корпуса расположен заполненный электролитом капилляр, в торцах которого установлены управляющие электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия индикатора, он содержит каплю ртути, размещенную в капилляре, и гальванически контактируемый с ней зарядный электрод.

Изобретение относится к электрохимическим средствам отображения информации и может быть использовано в приборах и системах управления.
Известны оптоэлектронные индикаторы с внешней подсветкой и жидкостным заполнением, предназначенные для преобразования электрической информации в световую.
Такие индикаторы обычно содержат герметический корпус с прозрачными стенками, электроды и рабочую жидкость. При подаче на электроды напряжения в рабочей жидкости в зависимости от ее состава происходит тот или иной физико-химический процесс, влияющий на ее оптические свойства. Так, в жидкокристаллическом индикаторе происходит переориентация молекул рабочей жидкости, приводящая к изменению ее прозрачности, а в электрохимических индикаторах происходит электроосаждение ионов металла на прозрачный электрод, что изменяет его отражающую способность.
Наиболее близким к предлагаемому является оптоэлектронный индикатор с внешней подсветкой, включающий прозрачный герметический корпус, заполненный электролитом, в котором находятся электрически заряженные коллоидные частицы белого цвета, и электроды. При подаче на электрод управляющего напряжения происходит электрофорез коллоидных частиц и осаждение их на один из электродов, вследствие чего наступает его просветление, т.е. увеличивается светоотражающая способность. При смеси полярности управляющего напряжения коллоидные частицы устремляются к второму электроду, а первый электрод вновь темнеет.
Недостатком известного индикатора является малое быстродействие, обусловленное невысокой скоростью движения коллоидных частиц.
Целью изобретения является повышение быстродействия оптоэлектронного индикатора.
Цель достигается тем, что оптоэлектронный индикатор, содержащий корпус с прозрачным окном, внутри корпуса расположен капилляр, в торцах которого установлены управляющие электроды, содержит каплю ртути, размещенную в капилляре, и гальванически контактирующий с ней зарядный электрод.
На фиг. 1 и 2 представлена конструкция предлагаемого индикатора.
Индикатор состоит из корпуса 1, прокладок 2, раствора электролита 3, капли ртути 4, прозрачного окна 5, зарядного электрода 6, управляющего электрода 7, капли ртути в одном из крайних положений 8.
Индикатор работает следующим образом. Заряд капли ртути 4 осуществляется от построенного источника напряжения посредством зарядного электрода 6 и одного из управляющих электродов 7. Заряд, сообщенный капле ртути 4, распределяется главным образом по ее боковой поверхности, граничащей с электролитом 3. В электролите 3 вблизи капли ртути 4 сосредоточивается объемный заряд противоположного знака. Таким образом, вдоль границы раздела ртуть-электролит образуется двойной электрический слой. При подаче напряжения на управляющие электроды 7 в электролите 3 возникает электрическое поле, под действием которого в подвижной части двойного электрического слоя, принадлежащей электролиту, происходит быстрое перераспределение (миграция) ионов, что вызывает изменение от точки к точке вдоль границы раздела скачка потенциала в двойном электрическом слое. Это, в свою очередь, приводит к изменениям поверхностного натяжения в соответствии с основным соотношением для электрокапиллярных явлений. В результате появляется равнодействующая сил поверхностного натяжения, под действием которой капля ртути 4 приходит в движение. При этом капля ртути 4 движется в электролите как целое, а внутри ее возникает сложное вихревое течение, подобное сферическому вихрю Хилла, обусловленное граничными условиями равенством тангенциальных составляющих скоростей в обеих жидкостях на границе их раздела и наличием неподвижных стенок корпуса 1.
Тангенциальная составляющая скорости в электролите у боковой поверхности ртути вызывает конвективный перенос ионов в подвижной части двойного электрического слоя, который направлен против их перемещения в электрическом поле. Это ослабляет результирующую сил поверхностного натяжения и уменьшает скорость движения ртути.
Если напряжение на управляющих электродах 7 изменяется скачком, то через малое время, необходимое для завершения процесса миграции ионов, капля начинает двигаться равноускоренно.
Затем по мере увеличения ее скорости возрастает сила сопротивления движению, обусловленная вязкостью обеих жидкостей и тормозящим действием конвекционного переноса ионов. В результате быстро устанавливается стационарное движение капли.
В показанном на фиг. 1 и 2 крайнем левом положении капля ртути перекрывает путь световым лучам, идущим от осветителя, находящегося за индикатором.
Смещаясь под действием управляющего напряжения вправо, капля ртути приоткрывает путь свету вплоть до максимального открытия окна 5 при крайнем правом положении капли ртути 4.
Вместо ртути в индикаторе могут быть использованы другие жидкие металлы, например сплав галлия с индием. В качестве электролита могут использоваться водные растворы галогенных щелочных металлов NaCl, NaF и др.
Во избежание электролитических эффектов управляющее напряжение должно быть переменным.
Главным преимуществом данного индикатора является его быстродействие.
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНДИКАТОР, содержащий корпус с прозрачным окном, внутри корпуса расположен заполненный электролитом капилляр, в торцах которого установлены управляющие электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия индикатора, он содержит каплю ртути, размещенную в капилляре, и гальванически контактируемый с ней зарядный электрод.