一, Techninio bendradarbiavimo pagrindai: sugedusio LCD vairavimo charakteristikos ir analoginio signalo apdorojimo reikalavimai
1. Skystųjų kristalų ekrano su sugadintu kodu varomoji esmė: kintamosios srovės elektrinio lauko valdymas
Kiekvienas sulaužyto kodo LCD ekrano segmentas yra sudarytas iš skaidrių elektrodų, o jo veikimo principas pagrįstas skystųjų kristalų molekulių elektrinio lauko atsako charakteristikomis: esant tam tikram kintamosios srovės elektrinio lauko dažniui ir amplitudei, keičiasi skystųjų kristalų molekulių išsidėstymas ir atitinkamai keičiasi šviesos pralaidumas, taip pasiekiamas ekranas. Ši charakteristika kelia griežtus reikalavimus važiavimo signalui:
Įtampos diapazonas: paprastai nuo 3 V iki 5 V (TN tipas) arba didesnis (STN tipui reikia 10 V ar daugiau);
Dažnio reikalavimas: įprastas važiavimo dažnis yra nuo 32 Hz iki 256 Hz, kad būtų išvengta nuolatinės srovės komponentų, sukeliančių elektrocheminį skystųjų kristalų skilimą;
Bangos formos simetrija: teigiamų ir neigiamų impulsų amplitudė turi būti griežtai lygi, kad būtų užtikrinta, jog grynosios nuolatinės srovės poslinkis būtų lygus nuliui.
2. Pagrindinis analoginio signalo apdorojimo uždavinys
Analoginio signalo apdorojimo grandinė turi atlikti tris pagrindines funkcijas:
Signalo kondicionavimas: sustiprinkite silpną jutiklio išvestį signalą (pvz., mV lygio termoporos signalą) iki įtampos diapazono, reikalingo LCD ekranui valdyti;
Triukšmo slopinimas: pašalinkite galios dažnio trikdžius (50 Hz / 60 Hz) arba aukšto dažnio triukšmą per filtravimo grandines;
Lygių konvertavimas: konvertuokite ne{0}standartinius signalus (pvz., 0–10 V pramoninius signalus) į loginius lygius, atpažįstamus LCD tvarkyklės lustais.
2, raktų grandinės dizainas: visa signalo grandinė nuo jutiklio iki LCD
1. Signalo gavimo ir stiprinimo grandinė
Kaip pavyzdį imant temperatūros matavimo sistemą, tipinė signalų grandinė yra tokia:
Jutiklio sąsaja: PT100 platinos rezistorius yra prijungtas prie nuolatinės srovės šaltinio grandinės per trijų laidų sistemą, kad būtų pašalintos laido varžos klaidos;
Prietaiso stiprintuvas: naudojant mažo-triukšmo operacinius stiprintuvus, pvz., AD620, siekiant sustiprinti nedidelius įtampos pokyčius (pvz., 0–100 mV, atitinkančius 0–100 laipsnių) iki 0–5 V;
Anti slapyvardžio filtravimas: antrojo-užsakymo Butterworth žemo dažnio-filtras (10 Hz atjungimo
2. Analoginis skaitmeninis konvertavimas ir loginis apdorojimas
ADC pasirinkimas: 12 bitų SAR tipo ADC (pvz., ADS7841) užtikrina pakankamą skiriamąją gebą analoginiams signalams konvertuoti į skaitmeninius kiekius;
Mikrovaldiklio apdorojimas: STM32F103 ir kiti MCU konvertuoja temperatūros reikšmes į LCD tvarkyklės kodus, taikydami paieškos lentelės metodą, taip pat įgyvendindami tokias funkcijas kaip perviršio pavojaus signalai;
Etaloninės įtampos šaltinis: tikslūs atskaitos šaltiniai, tokie kaip ADR434, suteikia 4,096 V etaloninę įtampą, kad būtų užtikrintas ADC konvertavimo tikslumas.
3. LCD tvarkyklės signalo generavimas
Specializuotas tvarkyklės lustas: HT1621 ir kitose tvarkyklės IC integruoti įkrovimo siurbliai, kurie gali padidinti 3,3 V loginę įtampą iki 15 V, kad būtų galima valdyti STN tipo LCD;
Ryšio bangos formų generavimas: papildomi PWM signalai išvedami per MCU laikmačius, o kvadratinės bangos su reikiamu dažniu ir darbo ciklu sintezuojamos pagal vidinę vairavimo lusto logiką;
Nuskaitymas atgal: tvarkyklės lustas suaktyvina COM terminalą laiko padalijimo būdu{0}} ir bendradarbiauja su SEG terminalo signalu, kad būtų rodomas kelių bitų vaizdas.
4. Galios valdymo grandinė
Kelių įtampos domeno dizainas: LDO (pvz., AM11117-3.3) teikia 3,3 V skaitmeninį maitinimą, o įkrovimo siurblys (pvz., SGM3209) generuoja -5 V užpakalinės plokštės poslinkio įtampą;
Foninio apšvietimo tvarkyklė: padidinimo grandinė (pvz., AP3603) padidina 5 V įvestį iki 18 V, kad įjungtų LED foninį apšvietimą, palaiko PWM pritemdymą, kad sumažintų energijos suvartojimą.
3, Tipiniai taikymo scenarijai: Pramoninių instrumentų ir medicinos įrangos praktiniai atvejai
1. Pramoninis slėgio siųstuvas
Signalo grandinė: pjezorezistinis jutiklis → prietaisų stiprintuvas → 24 bitų Δ - ∑ ADC → MCU → LCD tvarkyklė;
Pagrindinis dizainas:
Naudojant 4-20 mA srovės kilpą signalams perduoti ir pagerinti apsaugos nuo trukdžių galimybes;
Vairuotojo lustas turi įmontuotą{0}}temperatūrinio kompensavimo grandinę, kad būtų pašalinta temperatūros pokyčių įtaka skystųjų kristalų atsako charakteristikoms;
Įdiekite skaitmeninį filtravimą naudodami programinę įrangą (pvz., slankiojo vidurkio algoritmą), kad toliau pagerintumėte ekrano stabilumą.
2. Nešiojamas elektroninis kraujospūdžio matuoklis
Signalo grandinė: pjezoelektrinis jutiklis → įkrovos stiprintuvas → dažnių juostos filtras (0,5-5Hz) → ADC → MCU → LCD tvarkyklė;
Pagrindinis dizainas:
Dviejų operacinių stiprintuvų architektūros (pvz., OPA2350) naudojimas siekiant konvertuoti įkrovimo įtampą ir pagerinti signalo -ir -triukšmo santykį;
Vairuotojo lustas palaiko dalinio rodymo režimus, suaktyvindamas tik su kraujospūdžiu susijusius segmentus, kad sumažintų energijos sąnaudas;
Integruota stebėjimo grandinė, skirta išvengti sistemos gedimų ir ekrano sutrikimų.
4, Techniniai iššūkiai ir sprendimai
1. Ekrano atsako delsa esant žemai -temperatūrai
Problema: skystųjų kristalų klampumas didėja mažėjant temperatūrai, todėl atsako laikas ilgėja;
Sprendimas:
Vairuotojo lustas užtikrina perjungimo funkciją, trumpą aukštą įtampą, kad pagreitintų skystųjų kristalų išlygiavimą ekrano perjungimo metu;
Naudojant plačios temperatūros skystųjų kristalų medžiagas (pvz., VA tipo), darbinės temperatūros diapazonas išplečiamas iki -40 laipsnių iki +85 laipsnių.
2. Rodyti iškraipytus simbolius, kuriuos sukelia elektromagnetiniai trukdžiai
Problema: triukšmas, atsirandantis perjungiant maitinimo šaltinius arba variklius, patenka į signalo liniją per erdvinę jungtį;
Sprendimas:
Prie LCD jungties pastatykite TVS diodus (pvz., SMAJ5.0A), kad sugertų trumpalaikę aukštą įtampą;
Magnetinių karoliukų (pvz., BLM18PG121SN1) naudojimas skaitmeniniams ir analoginiams maitinimo šaltiniams izoliuoti;
Rakto signalo linija (pvz., SEG gnybtas) nuosekliai sujungta su 22 Ω rezistoriumi, kad būtų suformuotas RC žemųjų dažnių filtrą.
3. Mažos galios dizaino optimizavimas
Problema: nešiojamieji įrenginiai reikalauja ilgalaikio{0}} veikimo ir yra jautrūs energijos suvartojimui;
Sprendimas:
Vairuotojo lustas palaiko miego režimą, o statinę srovę galima sumažinti iki žemiau 1 μ A;
Pritaikyti atspindintį skystųjų kristalų ekraną (nereikia foninio apšvietimo), kartu su aplinkos šviesos jutikliu, kad būtų galima automatiškai valdyti foninį apšvietimą;
MCU pereina išjungimo režimą ir atnaujina duomenis tik per RTC laikmatį pabudus{0}}.
