一, Selecció tècnica: adequació dels requisits bàsics dels instruments de mesura
1. El tipus de pantalla coincideix amb els paràmetres
L'efecte de visualització de la pantalla LCD segmentada ve determinat pel tipus de LCD, els paràmetres de conducció i el mode òptic:
Tipus LCD: el tipus TN (tipus nemàtic retorçat) té un cost baix i una resposta ràpida, adequat per a una visualització digital senzilla; El tipus STN (tipus nemàtic súper retorçat) té un contrast més alt i admet la visualització de diverses files; El tipus VATN (disposat i alineat verticalment) té un angle de visió de fins a 160 graus, el que el fa adequat per a equipaments a l'aire lliure. Per exemple, una determinada marca de bomba d'infusió electrònica adopta una pantalla de codi de segment de tipus STN, que encara pot mostrar clarament la velocitat d'infusió i la quantitat restant sota una llum forta.
Paràmetres de la unitat: la tensió de treball (normalment 3,0 V ~ 3,6 V), el cicle de treball (1/4 ~ 1/32 de servei) i la tensió de polarització (1/3 ~ 1/5 BIAS) s'han de combinar amb el xip de control principal. Per exemple, quan es condueix una pantalla de codi de segment de 4 bits amb un microcontrolador STM32F103, s'han de configurar 1/4 Duty i 1/3 BIAS per evitar els fantasmes.
Modes òptics: reflectants (sense llum de fons, depenent de la llum ambiental), semitransparents i semireflectants (admeten la llum de fons i la commutació de la llum ambiental) i totalment transparent (que requereix llum de fons) segons l'escenari d'ús. Per exemple, els sensors agrícoles a l'aire lliure utilitzen pantalles de codi de segment semitransparents i semi reflectants, que reflecteixen la llum solar durant el dia i encenen la il·luminació de fons a la nit.
2. Interfície i personalització d'embalatge
Les limitacions espacials dels instruments de mesura requereixen mòduls de visualització altament integrats
Mètodes de connexió: ratlles de zebra (baix-cost, fàcil de muntar), agulles metàl·liques (forta resistència als cops), COG (Chip On Glass, embalatge ultra-fin) són opcions habituals. Per exemple, un analitzador d'espectre portàtil utilitza embalatge COG i uneix directament el xip del controlador a un substrat de vidre amb un gruix de només 1,2 mm.
Dimensions: Personalitzeu el substrat de vidre segons la mida d'obertura del quadre d'instruments, amb una mida mínima de 10 mm × 10 mm. Per exemple, una determinada bàscula electrònica en miniatura aconsegueix una perfecta integració de l'àrea de visualització i la disposició dels botons mitjançant la personalització d'una pantalla de codi de segment de 20 mm × 40 mm.
Color i retroil·luminació: els retroil·luminació monocroms, com ara el groc verd, el blau i el gris, poden distingir diferents estats (com ara normal/alarma), mentre que els retroil·luminació RGB admeten advertències de diversos-nivells. Per exemple, un manòmetre industrial utilitza una llum de fons vermella que canvia automàticament quan la pressió supera un llindar.
2, Disseny de la interfície: dels requisits funcionals a la presentació visual
1. Planificació de l'arquitectura de la informació
La interfície de visualització dels instruments de mesura hauria de prioritzar la presentació de dades clau per evitar la sobrecàrrega d'informació:
Àrea de visualització principal: mostra els valors de mesura bàsics (com ara la tensió, la temperatura, el cabal) amb números de lletra grans (com ara l'alçada del tub digital de 7 segments superior o igual a 5 mm). Per exemple, l'àrea de visualització principal d'un determinat multímetre digital utilitza dígits de 14 mm d'alçada per garantir una lectura clara des de 5 metres de distància.
Àrea de visualització auxiliar: unitats de visualització, icones d'estat (com ara el nivell de la bateria, l'estat de la comunicació) o les fletxes de tendència. Per exemple, un determinat dispositiu de control ambiental mostra unitats "PM2,5 μ g/m³" i una fletxa de tendència "↑" a l'àrea auxiliar.
Àrea d'avís interactiu: utilitzeu icones o text per demanar als usuaris que facin servir (com ara el mode de calibratge "CAL", la retenció de dades "HOLD"). Per exemple, quan un determinat telèmetre làser prem el botó "Mesura", l'àrea de visualització mostra breument el missatge "MESURA".
2. Tècniques d'optimització visual
Millora del contrast: utilitzant el mode de visualització negatiu (fons negre amb text blanc) o augmentant l'angle del polaritzador per millorar la visibilitat sota llum intensa. Per exemple, quan es va provar un indicador de temperatura de l'aigua muntat en un cotxe sota la llum del sol, el contrast es va augmentar un 30% ajustant l'angle del polaritzador.
Disseny antiparpelleig: utilitzeu el codi gris per actualitzar les dades de visualització línia per línia, reduint el parpelleig de la vora del caràcter. Per exemple, un determinat rellotge electrònic utilitza la conversió de codi gris per fer que els canvis digitals siguin més suaus en actualitzar l'hora.
Lògica de visualització dinàmica: ajusteu la precisió de la pantalla de manera dinàmica en funció del rang de mesura. Per exemple, un termòmetre mostra una precisió de 0,1 graus entre -10 graus i 10 graus i una precisió d'1 grau entre 10 graus i 100 graus.
3, Desenvolupament de controladors: des de la connexió de maquinari fins a la implementació de programari
1. Esquema de connexió de maquinari
Selecció de MCU: trieu un microcontrolador de baixa-potència i alta integració (com la sèrie STM32L0) amb un mòdul de controlador LCD-integrat que es pugui connectar directament a la pantalla de codi de segment. Per exemple, un determinat comptador d'aigua intel·ligent utilitza STM32L051 per conduir una pantalla de codi de segment de 3 dígits mitjançant la interfície SPI, amb un consum d'energia de només 5 μ A.
Gestió d'energia: utilitzeu xips reguladors de tensió LDO (com ara AMS1117-3.3) per proporcionar una tensió estable i afegiu condensadors de filtrat (com ara 10 μ F+0.1 μ F) per suprimir el soroll de potència. Per exemple, un determinat tacòmetre industrial està connectat en paral·lel amb un condensador electrolític de 100 μ F a l'extrem d'entrada de potència per fer que la pantalla sigui més estable.
Protecció EMC: afegiu anells magnètics entre les línies de senyal i les línies elèctriques i seguiu el principi de "línies de senyal curtes, línies de terra amples" a la disposició de la PCB. Per exemple, un determinat monitor mèdic va millorar la capacitat anti-interferència de la pantalla del codi de segment en un 20% optimitzant la disposició de la PCB.
2. Implementació del controlador de programari
Configuració d'inicialització: configureu els paràmetres del controlador (com ara el cicle de treball i la tensió de polarització) segons el manual de dades. Per exemple, el codi d'inicialització del xip del controlador HT1621 s'ha de configurar amb BIAS=1/3 i DUTY=1/4.
Algorisme d'actualització dinàmica: utilitzant la tecnologia de "multiplexació per divisió de temps-per actualitzar la visualització de diverses línies. Per exemple, una determinada pantalla de codi de segment de 4 dígits aconsegueix una visualització sense parpelleig actualitzant alternativament COM1~COM4.
Mode de baixa potència: apagueu la llum de fons i entreu al mode de repòs quan estigui inactiu. Per exemple, una determinada bàscula electrònica apaga automàticament la llum de fons després de 30 segons d'inactivitat, reduint el consum d'energia de 15 mA a 2 μ A.
4, Optimització de l'adaptabilitat ambiental: validació del laboratori al lloc
1. Prova de temperatura àmplia
Selecció de material: s'utilitzen materials de cristall líquid d'ample temperatura (com ara -30 graus ~+85 graus) i pel·lícules polaritzants resistents a baixes temperatures. Per exemple, un determinat equip d'investigació científica de l'Àrtic garanteix el funcionament normal en entorns extrems mitjançant la personalització d'una pantalla de codi de segment de -40 graus ~+85 graus.
Prova d'envelliment: s'executa contínuament durant 1000 hores en un entorn d'alta temperatura i humitat elevada (85 graus / 85% HR) per verificar l'estabilitat de la pantalla. Per exemple, després de superar la prova d'envelliment, l'atenuació del contrast d'una determinada pantalla de codi de segment del quadre de comandament del cotxe és només del 5%.
2. Protecció contra vibracions i impactes
Reforç estructural: ompliu escuma de silicona (com ara PORON 4701-30-2000F) entre la pantalla i la carcassa i afegiu suports de fixació metàl·lics. Per exemple, a la prova de vibració d'un tauler de màquines de túnel d'escut, l'impacte va ser absorbit per l'escuma de silicona i no va mostrar cap desviació.
Enfortiment del pin: s'aplica un tractament de xapat d'or a les agulles metàl·liques i s'afegeix una protecció per a tubs retràctils. Per exemple, les agulles de la pantalla de codi d'un panell d'instruments d'aviació es tracten amb un xapat d'or, la qual cosa augmenta la seva resistència a la corrosió tres vegades.
5, Anàlisi de casos típics: tot el procés, des de la demanda fins a la producció en massa
Cas: personalització de la interfície de visualització per a una determinada marca de voltímetre industrial
Anàlisi de requisits:
Interval de visualització: 0 ~ 1000 V, precisió 0,1 V.
Adaptabilitat ambiental: -20 graus ~+70 graus, nivell de vibració IEC 60068-2-6.
Requisit d'interacció: admet la retenció de dades "HOLD" i el mode de calibratge "CAL".
Solució:
Selecció tècnica: Adopció de pantalla de codi de segment tipus STN (angle de visió de 120 graus), mode òptic semi transparent i semi reflectant, embalatge COG (gruix 1,5 mm).
Disseny de la interfície:
Àrea de visualització principal: valor de tensió de visualització de 4 dígits (mida de la lletra 12 mm).
Àrea de visualització auxiliar: mostra la unitat "V" i les icones d'estat ("HOLD" "CAL").
Àrea d'avís interactiu: el nom de la funció es mostra breument quan es prem el botó.
Desenvolupament del controlador:
Utilitzant el controlador STM32F103C8T6, comuniqueu-vos amb el xip HT1621 mitjançant la interfície SPI.
Algorisme d'actualització dinàmica: actualitzeu les dades de visualització cada 100 ms per evitar el parpelleig.
Proves ambientals:
Prova de temperatura àmplia: prova cíclica de -20 graus ~ +70 graus, que mostra l'atenuació del contrast<10%.
Prova de vibració: després de vibrar de 10 Hz a 500 Hz, la resistència de contacte del pin canvia en menys de 0,1 Ω.
Verificació de l'efecte:
Després de la producció en massa, la taxa de rendiment va arribar al 99,5% i els comentaris dels clients van mostrar una pantalla clara i un funcionament intuïtiu.
Funcioneu contínuament durant 6 mesos sense cap mal funcionament en un lloc de construcció del nord a -15 graus.
