一, Osnove tehničke suradnje: Pogonske karakteristike i zahtjevi obrade analognog signala pokvarenog LCD-a
1. Pokretačka suština LCD-a s neispravnim kodom: kontrola izmjeničnog električnog polja
Svaki segment LCD-a s isprekidanim kodom sastoji se od prozirnih elektroda, a njegov princip rada temelji se na karakteristikama odziva električnog polja molekula tekućeg kristala: kada se primijeni određena frekvencija i amplituda izmjeničnog električnog polja, mijenja se raspored molekula tekućeg kristala, a propusnost svjetlosti se mijenja u skladu s tim, čime se postiže prikaz. Ova karakteristika postavlja stroge zahtjeve na signal vožnje:
Raspon napona: obično 3V do 5V (TN tip) ili više (STN tip zahtijeva 10V ili više);
Frekvencijski zahtjev: Tipična pogonska frekvencija je 32Hz do 256Hz kako bi se izbjegle komponente istosmjerne struje koje uzrokuju elektrokemijsku degradaciju tekućeg kristala;
Simetrija valnog oblika: amplituda pozitivnih i negativnih impulsa mora biti strogo jednaka kako bi se osiguralo da je neto DC prednapon jednak nuli.
2. Temeljni zadatak analogne obrade signala
Krug za obradu analognog signala mora ispuniti tri glavne funkcije:
Kondicioniranje signala: Pojačajte izlaz slabog signala senzora (kao što je signal termopara razine mV) do raspona napona potrebnog za pokretanje LCD-a;
Potiskivanje buke: Uklonite smetnje frekvencije napajanja (50Hz/60Hz) ili visoko{2}}buku frekvencije kroz krugove za filtriranje;
Pretvorba razine: Pretvorite ne-standardne signale (kao što su 0-10V industrijski signali) u logičke razine koje prepoznaju LCD pogonski čipovi.
2, Dizajn ključnog kruga: Kompletan lanac signala od senzora do LCD-a
1. Sklop za prikupljanje i pojačanje signala
Uzimajući sustav mjerenja temperature kao primjer, tipični lanac signala je sljedeći:
Sučelje senzora: PT100 platinasti otpornik spojen je na strujni krug izvora konstantne struje preko trožilnog sustava kako bi se uklonile pogreške u otporu vodiča;
Instrumentalno pojačalo: korištenje -niskošumnih operativnih pojačala kao što je AD620 za pojačavanje malih promjena napona (kao što je 0-100mV što odgovara 0-100 stupnjeva) na 0-5V;
Anti-aliasing filtriranje: Butterworth niskopropusni-filtar drugog-reda (prekidna-frekvencija 10Hz) potiskuje visoko-šumove frekvencije i izbjegava uzorkovanje aliasinga.
2. Analogno digitalna pretvorba i logička obrada
Izbor ADC-a: 12-bitni ADC tipa SAR (kao što je ADS7841) pruža dovoljnu rezoluciju za pretvaranje analognih signala u digitalne veličine;
Obrada mikrokontrolera: STM32F103 i drugi mikrokontroleri pretvaraju temperaturne vrijednosti u LCD upravljačke kodove pomoću metode tablice pretraživanja, dok također implementiraju funkcije kao što su alarmi prekoračenja ograničenja;
Izvor referentnog napona: Precizni referentni izvori kao što je ADR434 daju referentni napon od 4,096 V kako bi se osigurala točnost ADC pretvorbe.
3. Generiranje signala LCD drajvera
Specijalizirani upravljački čip: HT1621 i drugi upravljački sklopovi integriraju pumpe za punjenje, koje mogu povećati logički napon od 3,3 V na 15 V za pogon STN tipa LCD-a;
Generiranje komunikacijskog valnog oblika: komplementarni PWM signali izlaze kroz MCU tajmere, a kvadratni valovi sa potrebnom frekvencijom i radnim ciklusom sintetizirani su internom logikom pogonskog čipa;
Skeniranje stražnje ploče: upravljački čip aktivira COM terminal na vremenski-način i surađuje sa signalom SEG terminala kako bi se postigao višebitni prikaz.
4. Krug upravljanja napajanjem
Dizajn domene s više napona: LDO (kao što je AM11117-3.3) osigurava digitalno napajanje od 3,3 V, a pumpa za punjenje (kao što je SGM3209) generira -5 V prednapon na stražnjoj ploči;
Upravljački program za pozadinsko osvjetljenje: krug za pojačavanje (kao što je AP3603) pojačava ulaz od 5 V na 18 V za pokretanje LED pozadinskog osvjetljenja, podržavajući PWM zatamnjivanje radi smanjenja potrošnje energije.
3, Tipični scenariji primjene: Praktični slučajevi industrijskih instrumenata i medicinske opreme
1. Industrijski transmiter tlaka
Signalni lanac: piezorezistivni senzor → instrumentacijsko pojačalo → 24 bit Δ - ∑ ADC → MCU → LCD driver;
Ključni dizajn:
Korištenje strujne petlje od 4-20mA za prijenos signala i poboljšanje mogućnosti zaštite od smetnji;
Pogonski čip ima ugrađen-krug temperaturne kompenzacije za uklanjanje utjecaja temperaturnih promjena na karakteristike odziva tekućeg kristala;
Implementirajte digitalno filtriranje putem softvera (kao što je algoritam pomičnog prosjeka) kako biste dodatno poboljšali stabilnost prikaza.
2. Prijenosni elektronički tlakomjer
Lanac signala: piezoelektrični senzor → pojačalo naboja → pojasni filtar (0,5-5Hz) → ADC → MCU → LCD driver;
Ključni dizajn:
Korištenje arhitekture dvostrukog operacijskog pojačala (kao što je OPA2350) za postizanje pretvorbe napona punjenja i poboljšanje omjera-na-šumu;
Pogonski čip podržava djelomične načine prikaza, aktivirajući samo segmente povezane s krvnim tlakom kako bi se smanjila potrošnja energije;
Integrirani nadzorni krug za sprječavanje pada sustava i abnormalnosti prikaza.
4, Tehnički izazovi i rješenja
1. Prikaz kašnjenja odgovora u okruženju niske-temperature
Problem: Viskoznost tekućeg kristala raste s padom temperature, što rezultira duljim vremenom odziva;
Otopina:
Pokretački čip pruža funkciju prekomjerne vožnje, primjenjujući kratki visoki napon za ubrzavanje poravnanja tekućih kristala tijekom prebacivanja zaslona;
Korištenjem materijala s tekućim kristalima širokog temperaturnog tipa (kao što je tip VA), radni temperaturni raspon je proširen na -40 stupnjeva do +85 stupnjeva.
2. Prikaz iskrivljenih znakova uzrokovanih elektromagnetskim smetnjama
Problem: buka koju stvaraju prekidački izvori napajanja ili motori ulazi u signalnu liniju kroz prostornu spregu;
Otopina:
Postavite TVS diode (kao što je SMAJ5.0A) blizu LCD konektora da apsorbiraju prolazni visoki napon;
Korištenje magnetskih kuglica (kao što je BLM18PG121SN1) za izolaciju digitalnih i analognih izvora napajanja;
Linija ključnog signala (kao što je SEG terminal) spojena je u seriju s otpornikom od 22 Ω kako bi se formirao RC niskopropusni-filtar.
3. Optimizacija dizajna male snage
Problem: Prijenosni uređaji zahtijevaju dugotrajan-rad i osjetljivi su na potrošnju energije;
Otopina:
Pogonski čip podržava način mirovanja, a statička struja može se smanjiti ispod 1 μ A;
Usvajanje reflektirajućeg LCD-a (nije potrebno pozadinsko osvjetljenje), u kombinaciji sa senzorom ambijentalnog svjetla za postizanje automatske kontrole pozadinskog osvjetljenja;
MCU ulazi u način isključivanja i ažurira podatke samo putem RTC buđenja-.
