一, Zasada technologii PWM: Implementacja sterowania analogowego za pomocą sygnałów cyfrowych
PWM steruje jasnością diod LED podświetlenia poprzez okresowe przełączanie wysokiego i niskiego poziomu oraz dopasowywanie średniej mocy wyjściowej przy użyciu cyklu pracy (stosunek czasu-wysokiego poziomu do okresu). Na przykład przy częstotliwości 1 kHz i cyklu pracy 50% dioda LED działa z mocą 50%, aby uzyskać połowę jasności wyświetlacza. Jego podstawowe zalety polegają na:
Wydajność i-oszczędność energii: w porównaniu do przyciemniania analogowego (regulacja jasności poprzez zmianę prądu) PWM może nadal utrzymywać stabilną temperaturę barwową diod LED przy niskiej jasności bez dodatkowej utraty mocy.
Konstrukcja bez migotania: Gdy częstotliwość PWM przekracza krytyczną częstotliwość fuzji migotania (CFFF, około 60 Hz) ludzkiego oka, można całkowicie wyeliminować migotanie wizualne. W scenariuszach przemysłowych zazwyczaj wykorzystuje się częstotliwości powyżej 100 Hz, aby zapewnić komfort podczas długotrwałego-użytkowania.
Szybka reakcja dynamiczna: PWM może osiągnąć przełączanie jasności na poziomie milisekundowym, dostosowując się do szybko zmieniających się wymagań dotyczących wyświetlania danych w instrumentach przemysłowych.
2, projekt sprzętu: logika wyboru z MCU na dedykowany układ sterownika
1. Rozwiązanie z napędem bezpośrednim MCU
Nadaje się do instrumentów przemysłowych z małą liczbą segmentów i prostym wyświetlaczem (takich jak monochromatyczne instrumenty cyfrowe). Biorąc za przykład STM32F031C6T6:
Konfiguracja portu COM: zastosowanie trybu wysokiej impedancji GPIO w połączeniu z obwodem filtrującym RC w celu wygenerowania napięcia środkowego (np. 2,5 V), aby uniknąć polaryzacji prądu stałego powodującego starzenie się wyświetlacza LCD.
Konfiguracja portu SEG: tryb wyjścia push-pull, odwrócony sygnałem COM do sterowania wyświetlaczem. Na przykład, podczas skanowania COM, SEG, który ma zostać wyświetlony, generuje wysoki poziom i odwrotnie, generuje niski poziom.
Obwód dzielnika napięcia: Wygeneruj napięcie polaryzacji 1/3 poprzez sieć rezystorów (np. kombinacja 150 K, 10 K, 100 K, 47 K), aby zapewnić stabilne napięcie wyjściowe punktu środkowego z portu COM w stanie wysokiej rezystancji.
Zalety: Niski koszt, mała powierzchnia PCB, odpowiednia dla systemów wbudowanych o ograniczonych zasobach.
2. Dedykowane rozwiązanie układu sterownika
W przypadku skomplikowanych instrumentów, takich jak wyświetlacze wieloliniowe i inteligentne liczniki z kontrolą podświetlenia, zaleca się użycie MCU z wbudowanym-kontrolerem LCD (takim jak seria Renesas RL78/RA4M1):
Zintegrowany projekt: Zintegruj rejestry danych wyświetlacza, sterowanie zegarem i obwody wzmacniające (takie jak rejestry VLCD), aby zmniejszyć liczbę elementów peryferyjnych.
Elastyczna konfiguracja: obsługuje wiele kombinacji obciążenia (1/2, 1/3, 1/4) i odchylenia (1/2, 1/3, 1/4), aby dostosować się do różnych specyfikacji wyświetlaczy LCD.
Optymalizacja niskiego zużycia energii: Zatrzymanie niepotrzebnych funkcji zegara (takich jak rejestry OSMC) zmniejsza zużycie energii i wydłuża żywotność baterii.
Typowe zastosowanie: Kontroler LCD Renesas RA4M1 może sterować wyświetlaczami LCD 4 × 40 segmentów, jednocześnie kontrolując jasność podświetlenia za pomocą modułów PWM, aby uzyskać skoordynowane zarządzanie wyświetlaczem i podświetleniem.
3. Praktyka branżowa: Optymalizacja całego procesu od projektu po masową produkcję
1. Indywidualny projekt
Zapotrzebowanie na wyświetlacze LCD w instrumentach przemysłowych jest zróżnicowane i należy je dostosować do scenariuszy zastosowań
Rozmiar i liczba segmentów: Jeśli sprzęt medyczny musi wyświetlać dane dotyczące temperatury, tętna i czasu na przestrzeni 40 mm × 20 mm, wymagany jest innowacyjny schemat rozmieszczenia elektrod.
Możliwość dostosowania do środowiska: niezawodność klasy przemysłowej jest gwarantowana poprzez test rozruchu w -40-stopniowej-niskiej-temperaturze-testie, test starzenia w wysokiej temperaturze 85 stopni oraz test ciągłego oświetlenia przez 2000 godzin.
Tryb optyczny: Wyświetlacz pozytywowy (czarne tło z białym tekstem) nadaje się do użytku w pomieszczeniach, natomiast wyświetlacz negatywowy (białe tło z czarnym tekstem) zwiększa czytelność na zewnątrz; Tryb półprzezroczysty i półodblaskowy jest kompatybilny zarówno z podświetleniem, jak i światłem odbitym.
2. Produkcja i testowanie
Inteligentna linia produkcyjna: Dzięki podwójnej gwarancji wykrywania AOI online i ręcznej ponownej kontroli cały proces, od przewodzącego cięcia szkła ITO po uszczelnianie kryształów, jest zautomatyzowany.
Dopasowanie układu scalonego sterownika: w przypadku niskich-wymagań dotyczących zasilania wybierz rozwiązania dyskowe o bardzo-niskim poborze mocy (takie jak niestandardowe układy scalone sterownika firmy Xuda Electronics), aby wydłużyć żywotność baterii.
Integracja podświetlenia: W przypadku instrumentów wymagających wyświetlania w nocy, zintegruj moduły podświetlenia EL lub LED i dostosuj jasność poprzez przyciemnianie PWM (takie jak przyciemnianie poziomu 1024 w Tesli Model 3).
