一, Osnove tehničke saradnje: pogonske karakteristike i zahtjevi za obradu analognog signala pokvarenog LCD-a
1. Pokretačka suština LCD-a sa slomljenim kodom: AC kontrola električnog polja
Svaki segment displeja slomljenog kodnog LCD-a se sastoji od prozirnih elektroda, a njegov princip rada se zasniva na karakteristikama reakcije električnog polja molekula tečnih kristala: kada se primeni određena frekvencija i amplituda AC električnog polja, raspored molekula tečnih kristala se menja, a propusnost svetlosti se menja u skladu sa tim, čime se postiže prikaz. Ova karakteristika nameće stroge zahtjeve za signal vožnje:
Raspon napona: obično 3V do 5V (TN tip) ili više (STN tip zahtijeva 10V ili više);
Zahtjev za frekvencijom: Tipična frekvencija pokretanja je 32Hz do 256Hz kako bi se izbjegle komponente jednosmjerne struje koje uzrokuju elektrohemijsku degradaciju tečnog kristala;
Simetrija valnog oblika: amplituda pozitivnih i negativnih impulsa mora biti striktno jednaka kako bi se osiguralo da je neto DC bias nula.
2. Osnovni zadatak obrade analognog signala
Kolum za obradu analognog signala treba da ispuni tri glavne funkcije:
Kondicioniranje signala: Pojačajte slab signal koji izlazi senzora (kao što je signal termoelementa nivoa mV) do opsega napona potrebnog za pokretanje LCD-a;
Suzbijanje buke: Eliminišite smetnje frekvencije napajanja (50Hz/60Hz) ili visoko{2}}šuma kroz filterska kola;
Konverzija nivoa: Pretvorite ne-nestandardne signale (kao što su industrijski signali od 0-10V) u logičke nivoe prepoznatljive po LCD upravljačkim čipovima.
2, Dizajn ključnog kruga: Kompletan signalni lanac od senzora do LCD-a
1. Sklop za akviziciju i pojačanje signala
Uzimajući sistem mjerenja temperature kao primjer, tipičan signalni lanac je sljedeći:
Interfejs senzora: PT100 platinasti otpornik je povezan na kolo izvora konstantne struje preko trožilnog sistema kako bi se eliminisale greške otpora elektrode;
Instrument pojačalo: korištenje niskošumnih operativnih pojačala kao što je AD620 za pojačavanje malih promjena napona (kao što je 0-100mV što odgovara 0-100 stepeni) na 0-5V;
Filtriranje protiv aliasinga: Butterworthov nisko-filter drugog-reda (niskopropusni{-frekvencija 10Hz) potiskuje visoko-šume i izbjegava namještanje uzorkovanja.
2. Analogno digitalna konverzija i logička obrada
Izbor ADC-a: ADC tipa 12 bita SAR (kao što je ADS7841) pruža dovoljnu rezoluciju za pretvaranje analognih signala u digitalne veličine;
Mikrokontrolerska obrada: STM32F103 i drugi MCU-ovi pretvaraju vrijednosti temperature u LCD upravljačke kodove pomoću metode traženja tablice, istovremeno implementirajući funkcije kao što su alarmi prekoračenja;
Izvor referentnog napona: Precizni referentni izvori kao što je ADR434 daju referentni napon od 4,096 V kako bi se osigurala tačnost ADC konverzije.
3. Generisanje signala LCD drajvera
Specijalizovani upravljački čip: HT1621 i drugi upravljački IC-ovi integrišu pumpe punjenja, koje mogu povećati logički napon od 3,3 V na 15 V za pokretanje LCD tipa STN;
Generisanje talasnog oblika komunikacije: komplementarni PWM signali izlaze kroz MCU tajmere, a kvadratni talasi sa potrebnom frekvencijom i radnim ciklusom se sintetišu internom logikom pogonskog čipa;
Skeniranje pozadinske ploče: upravljački čip aktivira COM terminal na način -podjele vremena i sarađuje sa signalom SEG terminala kako bi se postigao višebitni prikaz.
4. Krug za upravljanje napajanjem
Dizajn višenaponskog domena: LDO (kao što je AM11117-3.3) obezbeđuje digitalno napajanje od 3,3V, a pumpa za punjenje (kao što je SGM3209) generiše -5V prednapona zadnje ploče;
Drajver za pozadinsko osvjetljenje: Pojačani krug (kao što je AP3603) povećava ulaz od 5V na 18V za pokretanje LED pozadinskog osvjetljenja, podržavajući PWM zatamnjenje za smanjenje potrošnje energije.
3, Tipični scenariji primjene: Praktični slučajevi industrijskih instrumenata i medicinske opreme
1. Industrijski transmiter pritiska
Signalni lanac: piezorezistivni senzor → instrumentacijsko pojačalo → 24-bitni Δ - ∑ ADC → MCU → LCD drajver;
Dizajn ključa:
Korištenje strujne petlje od 4-20mA za prijenos signala i poboljšanje mogućnosti zaštite od smetnji;
Čip drajvera ima ugrađeno-kolo za kompenzaciju temperature da eliminiše uticaj temperaturnih promena na karakteristike odziva tečnog kristala;
Implementirajte digitalno filtriranje putem softvera (kao što je algoritam pokretnog prosjeka) kako biste dodatno poboljšali stabilnost prikaza.
2. Prijenosni elektronski mjerač krvnog tlaka
Signalni lanac: piezoelektrični senzor → pojačivač punjenja → propusni filter (0,5-5Hz) → ADC → MCU → LCD drajver;
Dizajn ključa:
Korištenje arhitekture dvostrukog operativnog pojačala (kao što je OPA2350) za postizanje konverzije napona punjenja i poboljšanje odnosa signala-/{2}}šuma;
Čip upravljačkog programa podržava parcijalne modove prikaza, aktivirajući samo segmente vezane za krvni pritisak kako bi se smanjila potrošnja energije;
Integrirani nadzorni krug za sprječavanje pada sistema i abnormalnosti prikaza.
4, Tehnički izazovi i rješenja
1. Prikažite kašnjenje odgovora u okruženju niskih{1}}temperatura
Problem: Viskoznost tečnog kristala raste sa smanjenjem temperature, što rezultira dužim vremenom odziva;
Rješenje:
Čip vozača pruža funkciju prekomjerne vožnje, primjenjujući kratki visoki napon za ubrzanje poravnanja tečnih kristala tokom prebacivanja ekrana;
Koristeći materijale sa tečnim kristalima široke temperature (kao što je VA), opseg radne temperature je proširen na -40 stepeni do +85 stepeni.
2. Prikažite iskrivljene znakove uzrokovane elektromagnetnim smetnjama
Problem: Buka koju stvaraju prekidači napajanja ili motora ulazi u signalnu liniju kroz prostornu spregu;
Rješenje:
Postavite TVS diode (kao što je SMAJ5.0A) blizu LCD konektora da apsorbuju prolazni visoki napon;
Korištenje magnetnih perli (kao što je BLM18PG121SN1) za izolaciju digitalnih i analognih izvora napajanja;
Ključni signalni vod (kao što je SEG terminal) je povezan serijski sa otpornikom od 22 Ω da formira RC nisko-filter.
3. Optimizacija dizajna male snage
Problem: Prijenosni uređaji zahtijevaju-dugotrajan rad i osjetljivi su na potrošnju energije;
Rješenje:
Drajverski čip podržava režim mirovanja, a statička struja se može smanjiti na ispod 1 μ A;
Usvajanje reflektivnog LCD-a (nije potrebno pozadinsko osvjetljenje), u kombinaciji sa senzorom ambijentalnog svjetla za postizanje automatske kontrole pozadinskog osvjetljenja;
MCU ulazi u način rada isključivanja i ažurira podatke samo putem RTC-a vremenskog buđenja{0}}.
