一, Tehniskā izvēle: atbilstība mērinstrumentu pamatprasībām
1. Displeja veids atbilst parametriem
Segmentētā LCD displeja efektu nosaka LCD tips, braukšanas parametri un optiskais režīms:
LCD tips: TN tipam (vītā nematiskā tipa) ir zemas izmaksas un ātra reakcija, piemērots vienkāršam digitālajam displejam; STN tipam (super twisted nematic type) ir lielāks kontrasts un tas atbalsta vairāku rindu displeju; VATN tipa (vertikāli sakārtots un izlīdzināts) skata leņķis ir līdz 160 grādiem, tāpēc tas ir piemērots āra aprīkojumam. Piemēram, noteikta zīmola elektroniskais infūzijas sūknis izmanto STN tipa segmenta koda ekrānu, kas joprojām var skaidri parādīt infūzijas ātrumu un atlikušo daudzumu spēcīgā apgaismojumā.
Piedziņas parametri: darba spriegums (parasti 3.0V ~ 3.6V), darba cikls (1/4~1/32 Duty) un nobīdes spriegums (1/3~1/5 BIAS) ir jāsaskaņo ar galveno vadības mikroshēmu. Piemēram, vadot 4 bitu segmenta koda ekrānu ar mikrokontrolleri STM32F103, ir jākonfigurē 1/4 Duty un 1/3 BIAS, lai izvairītos no dubļu veidošanās.
Optiskie režīmi: atstarojošs (bez fona apgaismojuma, atkarīgs no apkārtējās gaismas), daļēji caurspīdīgs un daļēji atstarojošs (atbalsta fona apgaismojumu un apkārtējās gaismas pārslēgšanu) un pilnībā caurspīdīgs (nepieciešams fona apgaismojums) ir jāizvēlas atbilstoši lietošanas scenārijam. Piemēram, āra lauksaimniecības sensori izmanto daļēji caurspīdīgus un daļēji atstarojošus segmentu koda ekrānus, kas dienas laikā atstaro saules gaismu un naktī ieslēdz fona apgaismojumu.
2. Interfeisa un iepakojuma pielāgošana
Mērinstrumentu telpiskajiem ierobežojumiem ir nepieciešami ļoti integrēti displeja moduļi
Savienojuma metodes: zebras svītras (zemas-izmaksas, viegli montējamas), metāla tapas (spēcīga triecienizturība), COG (Chip On Glass, īpaši{1}}plāns iepakojums) ir izplatīta izvēle. Piemēram, rokas spektra analizators izmanto COG iepakojumu un tieši saista draivera mikroshēmu ar stikla substrātu, kura biezums ir tikai 1,2 mm.
Izmēri: pielāgojiet stikla pamatni atbilstoši instrumentu paneļa atvēruma izmēram ar minimālo izmēru 10 mm × 10 mm. Piemēram, noteikta miniatūra elektroniskā svari nodrošina perfektu displeja apgabala un pogu izkārtojuma integrāciju, pielāgojot 20 mm × 40 mm segmenta koda ekrānu.
Krāsa un fona apgaismojums: vienkrāsains fona apgaismojums, piemēram, dzeltenzaļš, zils un pelēks, var atšķirt dažādus stāvokļus (piemēram, parasto/trauksmes signālu), savukārt RGB fona apgaismojums atbalsta vairāku{0}līmeņu brīdinājumus. Piemēram, rūpnieciskais manometrs izmanto sarkanu fona apgaismojumu, kas automātiski pārslēdzas, kad spiediens pārsniedz slieksni.
2, saskarnes dizains: no funkcionālajām prasībām līdz vizuālai prezentācijai
1. Informācijas arhitektūras plānošana
Lai izvairītos no informācijas pārslodzes, mērinstrumentu displeja saskarnei par prioritāti ir jānosaka galveno datu uzrādīšana:
Galvenais displeja apgabals: parāda galveno mērījumu vērtības (piemēram, spriegumu, temperatūru, plūsmu), izmantojot lielus fontu skaitļus (piemēram, 7 segmentu digitālās caurules augstums ir lielāks par vai vienāds ar 5 mm). Piemēram, noteikta digitālā multimetra galvenajā displeja apgabalā tiek izmantoti 14 mm augsti cipari, lai nodrošinātu skaidru lasāmību no 5 metru attāluma.
Papildu displeja apgabals: displeja vienības, statusa ikonas (piemēram, akumulatora uzlādes līmenis, sakaru statuss) vai tendenču bultiņas. Piemēram, noteikta vides uzraudzības ierīce parāda "PM2,5 μg/m ³" vienības un "↑" tendences bultiņu palīgapgabalā.
Interaktīvā uzvednes apgabals: izmantojiet ikonas vai tekstu, lai mudinātu lietotājus darboties (piemēram, "CAL" kalibrēšanas režīms, "HOLD" datu saglabāšana). Piemēram, kad noteikts lāzera attāluma mērītājs nospiež pogu "Mērīt", displeja apgabalā īsi tiek parādīta uzvedne "MĒRĪŠANA".
2. Vizuālās optimizācijas metodes
Kontrasta uzlabošana: izmantojiet negatīvu displeja režīmu (melns fons ar baltu tekstu) vai polarizatora leņķa palielināšana, lai uzlabotu redzamību spēcīgā apgaismojumā. Piemēram, kad automašīnā uzstādīts ūdens temperatūras mērītājs tika pārbaudīts saules gaismā, kontrasts tika palielināts par 30%, pielāgojot polarizatora leņķi.
Pretmirgojošs dizains: izmantojiet pelēko kodu, lai atsvaidzinātu displeja datus pēc rindas, samazinot rakstzīmju malu mirgošanu. Piemēram, noteikts elektroniskais pulkstenis izmanto pelēkā koda konvertēšanu, lai padarītu digitālās izmaiņas vienmērīgākas, atjauninot laiku.
Dinamiskā displeja loģika: dinamiski pielāgojiet displeja precizitāti, pamatojoties uz mērījumu diapazonu. Piemēram, termometra precizitāte ir 0,1 grādi no -10 grādiem līdz 10 grādiem un 1 grāda precizitāti no 10 grādiem līdz 100 grādiem.
3, draiveru izstrāde: no aparatūras savienojuma līdz programmatūras ieviešanai
1. Aparatūras savienojuma shēma
MCU izvēle: izvēlieties mazjaudas, augstas integrācijas mikrokontrolleri (piemēram, STM32L0 sēriju) ar iebūvētu-LCD draivera moduli, ko var tieši savienot ar segmenta koda ekrānu. Piemēram, noteikts viedais ūdens skaitītājs izmanto STM32L051, lai vadītu 3 ciparu segmenta koda ekrānu, izmantojot SPI interfeisu, un enerģijas patēriņš ir tikai 5 μA.
Strāvas pārvaldība: izmantojiet LDO sprieguma regulatora mikroshēmas (piemēram, AMS1117-3.3), lai nodrošinātu stabilu spriegumu, un pievienojiet filtrēšanas kondensatorus (piemēram, 10 μ F+0.1 μ F), lai slāpētu strāvas troksni. Piemēram, noteikts rūpnieciskais tahometrs ir savienots paralēli 100 μF elektrolītiskajam kondensatoram jaudas ievades galā, lai displejs būtu stabilāks.
EMC aizsardzība: pievienojiet magnētiskos gredzenus starp signāla līnijām un strāvas līnijām un ievērojiet principu "īsas signāla līnijas, platas zemējuma līnijas" PCB izkārtojumā. Piemēram, noteikts medicīniskais monitors uzlaboja segmenta koda ekrāna pret-traucējumu spēju par 20%, optimizējot PCB izkārtojumu.
2. Programmatūras draivera ieviešana
Inicializācijas konfigurācija: iestatiet draivera parametrus (piemēram, darba ciklu un nobīdes spriegumu) saskaņā ar datu rokasgrāmatu. Piemēram, HT1621 draivera mikroshēmas inicializācijas kods ir jākonfigurē ar BIAS=1/3 un DUTY=1/4.
Dinamiskās atsvaidzināšanas algoritms: izmantojot "laika dalīšanas{0}} multipleksēšanas" tehnoloģiju, lai atjauninātu vairāku rindu displeju. Piemēram, noteikts 4 ciparu segmenta koda ekrāns nodrošina displeju bez mirgošanas, pārmaiņus atsvaidzinot COM1~COM4.
Mazjaudas režīms: izslēdziet fona apgaismojumu un pārejiet miega režīmā, kad tas ir dīkstāvē. Piemēram, noteiktas elektroniskās svari automātiski izslēdz fona apgaismojumu pēc 30 sekunžu neaktivitātes, samazinot enerģijas patēriņu no 15mA līdz 2 μA.
4, Vides pielāgojamības optimizācija: validācija no laboratorijas uz vietu
1. Plaša temperatūras pārbaude
Materiālu izvēle: tiek izmantoti plaša temperatūras šķidro kristālu materiāli (piemēram, -30 grādi ~+85 grādi) un zemas temperatūras izturīgas polarizācijas plēves. Piemēram, noteikta Arktikas zinātniskās izpētes iekārta nodrošina normālu darbību ekstremālos apstākļos, pielāgojot -40 grādu ~+85 grādu segmenta koda ekrānu.
Novecošanas tests: nepārtraukti darbiniet 1000 stundas augstā temperatūrā un augsta mitruma (85 grādi /85% RH) vidē, lai pārbaudītu displeja stabilitāti. Piemēram, pēc novecošanas testa izturēšanas noteikta automašīnas paneļa segmenta koda ekrāna kontrasta vājināšanās ir tikai 5%.
2. Aizsardzība pret vibrācijām un triecieniem
Struktūras pastiprināšana: starp ekrānu un apvalku iepildiet silikona putas (piemēram, PORON 4701-30-2000F) un pievienojiet metāla stiprinājuma kronšteinus. Piemēram, vairoga tunelēšanas mašīnas paneļa vibrācijas testā triecienu absorbēja silikona putas, un tas neuzrādīja nekādu novirzi.
Tapas stiprināšana: metāla tapām tiek uzklāta apzeltīšana un pievienota termosarūkošās caurules aizsardzība. Piemēram, noteikta aviācijas instrumentu paneļa koda ekrāna tapas ir apstrādātas ar zelta pārklājumu, kas trīs reizes palielina to izturību pret koroziju.
5, tipiska gadījuma analīze: viss process no pieprasījuma līdz masveida ražošanai
Gadījums: displeja saskarnes pielāgošana noteiktas rūpnieciskā voltmetra zīmolam
Prasību analīze:
Displeja diapazons: 0-1000V, precizitāte 0,1V.
Vides pielāgošanās spēja: -20 grādi ~+70 grādi, vibrācijas līmenis IEC 60068-2-6.
Mijiedarbības prasība: atbalsta "HOLD" datu saglabāšanas un "CAL" kalibrēšanas režīmu.
Risinājums:
Tehniskā izvēle: Adoptēts STN tipa segmenta koda ekrāns (skata leņķis 120 grādi), daļēji caurspīdīgs un daļēji atstarojošs optiskais režīms, COG iepakojums (biezums 1,5 mm).
Interfeisa dizains:
Galvenais displeja apgabals: 4 ciparu displeja sprieguma vērtība (fonta izmērs 12 mm).
Papildu displeja apgabals: parāda vienību "V" un statusa ikonas ("HOLD" "CAL").
Interaktīvā uzvednes zona: funkcijas nosaukums tiek īsi parādīts, kad tiek nospiesta poga.
Draiveru izstrāde:
Izmantojot STM32F103C8T6 draiveri, sazinieties ar HT1621 mikroshēmu, izmantojot SPI interfeisu.
Dinamiskā atsvaidzināšanas algoritms: atjauniniet displeja datus ik pēc 100 ms, lai izvairītos no mirgošanas.
Vides pārbaude:
Plašs temperatūras tests: -20 grādi ~+70 grādi ciklisks tests, kas parāda kontrasta vājināšanos<10%.
Vibrācijas tests: pēc vibrācijas no 10Hz līdz 500Hz, tapas kontakta pretestība mainās par mazāk nekā 0,1 Ω.
Efekta pārbaude:
Pēc masveida ražošanas ražas līmenis sasniedza 99,5%, un klientu atsauksmes parādīja skaidru displeju un intuitīvu darbību.
Darbojas nepārtraukti 6 mēnešus bez darbības traucējumiem ziemeļu būvlaukumā -15 grādu temperatūrā.
