一, principi de la tecnologia PWM: implementació de control analògic amb senyals digitals
El PWM controla la brillantor dels LED de retroil·luminació canviant periòdicament els nivells alts i baixos i ajustant la potència de sortida mitjana mitjançant el cicle de treball (la relació entre el temps de nivell-alt i el període). Per exemple, a una freqüència d'1 kHz i un cicle de treball del 50%, el LED funciona al 50% de potència per aconseguir la meitat de la brillantor de la pantalla. Els seus avantatges principals es troben en:
Eficient i estalvi d'energia-: en comparació amb l'atenuació analògica (ajustant la brillantor canviant el corrent), el PWM encara pot mantenir una temperatura de color del LED estable amb una brillantor baixa sense pèrdua d'energia addicional.
Disseny sense parpelleig: quan la freqüència PWM supera la freqüència crítica de fusió de parpelleig (CFFF, uns 60 Hz) de l'ull humà, el parpelleig visual es pot eliminar completament. Els escenaris industrials solen utilitzar freqüències superiors a 100 Hz per garantir la comoditat durant l'ús-a llarg termini.
Resposta dinàmica ràpida: PWM pot aconseguir un canvi de brillantor de nivell de mil·lisegons, adaptant-se als requisits de visualització de dades que canvien ràpidament dels instruments industrials.
2, Disseny de maquinari: lògica de selecció de MCU a xip de controlador dedicat
1. Solució d'accionament directe MCU
Adequat per a instruments industrials amb recompte de segments baix i pantalla senzilla (com ara instruments digitals monocroms). Prenent STM32F031C6T6 com a exemple:
Configuració del port COM: s'adopta el mode d'alta impedància GPIO, combinat amb un circuit de filtratge RC per generar una tensió de punt mitjà (com ara 2,5 V), per evitar el biaix de CC que provoqui l'envelliment de la pantalla LCD.
Configuració del port SEG: mode de sortida push-pull, invertit amb senyal COM per controlar la pantalla. Per exemple, quan escaneja COM, el SEG que es mostrarà genera un nivell alt, i viceversa, un nivell baix.
Circuit divisor de tensió: genereu una tensió de polarització d'1/3 a través d'una xarxa de resistències (com ara una combinació de 150K, 10K, 100K, 47K) per garantir una sortida de tensió de punt mitjà estable des del port COM quan estigui en estat d'alta resistència.
Avantatges: Baix cost, petita àrea de PCB, adequada per a sistemes encastats amb recursos limitats.
2. Solució de xip de controlador dedicat
Per a instruments complexos, com ara pantalles de diverses línies i comptadors intel·ligents amb control de retroil·luminació, es recomana utilitzar MCU amb controlador LCD-integrat (com la sèrie Renesas RL78/RA4M1):
Disseny integrat: integreu registres de dades de visualització, control del rellotge i circuits de reforç (com els registres VLCD) per reduir el nombre de components perifèrics.
Configuració flexible: admet múltiples combinacions de Duty (1/2, 1/3, 1/4) i Bias (1/2, 1/3, 1/4) per adaptar-se a diferents especificacions de LCD.
Optimització de baixa potència: en aturar les funcions del rellotge innecessàries (com els registres OSMC), es redueix el consum d'energia i s'allarga la durada de la bateria.
Aplicació típica: el controlador LCD de Renesas RA4M1 pot conduir LCD de 4 × 40 segments, alhora que controla la brillantor de la llum de fons mitjançant mòduls PWM per aconseguir una gestió coordinada de la pantalla i la llum de fons.
3. Pràctica de la indústria: optimització de tot el procés des del disseny fins a la producció en massa
1. Disseny personalitzat
La demanda de LCD en instruments industrials és diversa i s'ha de personalitzar segons els escenaris d'aplicació
Mida i nombre de segments: si l'equip mèdic necessita mostrar dades de temperatura, freqüència cardíaca i temps en un espai de 40 mm × 20 mm, cal un esquema innovador de disposició dels elèctrodes.
Adaptabilitat al medi ambient: la fiabilitat de grau industrial s'assegura mitjançant una prova d'inici a baixa-temperatura-de 40 graus, una prova d'envelliment a alta temperatura de 85 graus i una prova d'il·luminació contínua de 2000 hores.
Mode òptic: la pantalla positiva (fons negre amb text blanc) és adequada per a entorns interiors, mentre que la pantalla negativa (fons blanc amb text negre) millora la llegibilitat exterior; El mode semitransparent i semi reflectant és compatible tant amb la llum de fons com amb la llum reflectida.
2. Producció i proves
Línia de producció intel·ligent: adoptant una doble garantia de detecció d'AOI en línia i reinspecció manual, tot el procés, des del tall de vidre conductor ITO fins al segellat de cristall, està automatitzat.
Coincidència d'IC del controlador: per a requisits de baixa-potència, trieu solucions d'accionament d'ultra-potència (com ara CI de controlador personalitzat de Xuda Electronics) per allargar la durada de la bateria.
Integració de la llum de fons: per als instruments que requereixen una visualització nocturna, integreu mòduls de retroil·luminació EL o LED i ajusteu la brillantor mitjançant l'atenuació PWM (com ara l'atenuació del nivell 1024 de Tesla Model 3).
