一, Технический отбор: соответствие основным требованиям средств измерений
1. Тип дисплея соответствует параметрам
Эффект отображения сегментированного ЖК-дисплея определяется типом ЖК-дисплея, параметрами управления и оптическим режимом:
Тип ЖК-дисплея: тип TN (витой нематический тип) имеет низкую стоимость и быстрый отклик, подходит для простого цифрового дисплея; Тип STN (суперскрученный нематический тип) имеет более высокую контрастность и поддерживает многострочное отображение; Тип ВАТН (вертикально расположенный и выровненный) имеет угол обзора до 160 градусов, что делает его пригодным для наружного оборудования. Например, электронная инфузионная помпа определенной марки оснащена экраном сегментного кода типа STN, который по-прежнему может четко отображать скорость инфузии и оставшийся объем при ярком освещении.
Параметры привода: рабочее напряжение (обычно 3,0–3,6 В), рабочий цикл (1/4–1/32 нагрузки) и напряжение смещения (1/3–1/5 смещения) должны быть согласованы с основным чипом управления. Например, при управлении экраном с 4-битным сегментным кодом с помощью микроконтроллера STM32F103 необходимо настроить 1/4 Duty и 1/3 BIAS, чтобы избежать двоения.
Оптические режимы: отражающий (без подсветки, в зависимости от окружающего освещения), полупрозрачный и полуотражающий (поддержка подсветки и переключения окружающего освещения) и полностью прозрачный (требующая подсветки) необходимо выбирать в соответствии со сценарием использования. Например, в уличных сельскохозяйственных датчиках используются полупрозрачные и полуотражающие сегментные кодовые экраны, которые отражают солнечный свет днем и включают подсветку ночью.
2. Кастомизация интерфейса и упаковки.
Пространственные ограничения измерительных приборов требуют высокоинтегрированных модулей отображения.
Методы подключения: обычно выбираются полоски «зебра» (низкая-стоимость, простота сборки), металлические штыри (высокая ударопрочность), COG (чип на стекле, сверх{1}}тонкая упаковка). Например, портативный анализатор спектра использует упаковку COG и напрямую прикрепляет чип драйвера к стеклянной подложке толщиной всего 1,2 мм.
Размеры: Настройте стеклянную подложку в соответствии с размером проема приборной панели, минимальный размер 10 мм × 10 мм. Например, некоторые миниатюрные электронные весы обеспечивают идеальную интеграцию области дисплея и расположения кнопок за счет настройки сегментного экрана кода размером 20×40 мм.
Цвет и подсветка. Монохромная подсветка, например желто-зеленая, синяя и серая, позволяет различать различные состояния (например, нормальное или тревожное), а подсветка RGB поддерживает многоуровневые-предупреждения. Например, промышленный манометр использует красную подсветку, которая автоматически включается, когда давление превышает пороговое значение.
2. Дизайн интерфейса: от функциональных требований к визуальному представлению
1. Планирование информационной архитектуры
Интерфейс дисплея средств измерений должен отдавать приоритет представлению ключевых данных, чтобы избежать информационной перегрузки:
Основная область дисплея: отображение значений основных измерений (таких как напряжение, температура, расход) с использованием крупных цифр шрифта (например, 7-сегментной цифровой высоты трубки, превышающей или равной 5 мм). Например, в основной области дисплея определенного цифрового мультиметра используются цифры высотой 14 мм, что обеспечивает четкое считывание показаний на расстоянии 5 метров.
Вспомогательная область дисплея: единицы отображения, значки состояния (например, уровень заряда батареи, состояние связи) или стрелки тенденций. Например, определенное устройство мониторинга окружающей среды отображает единицы «PM2,5 мкг/м³» и стрелку тренда «↑» во вспомогательной области.
Область интерактивных подсказок: используйте значки или текст для подсказки пользователям о необходимости действий (например, режим калибровки «CAL», сохранение данных «HOLD»). Например, когда определенный лазерный дальномер нажимает кнопку «Измерить», в области дисплея на короткое время отображается подсказка «ИЗМЕРЕНИЕ».
2. Методы визуальной оптимизации
Повышение контрастности: использование режима негативного отображения (черный фон с белым текстом) или увеличение угла поляризатора для улучшения видимости при ярком освещении. Например, когда датчик температуры воды, установленный на автомобиле, тестировался под солнечным светом, контраст увеличился на 30% за счет регулировки угла поляризатора.
Дизайн с защитой от мерцания: используйте код Грея для обновления отображаемых данных построчно, уменьшая мерцание краев символов. Например, некоторые электронные часы используют преобразование кода Грея, чтобы сделать цифровые изменения более плавными при обновлении времени.
Логика динамического отображения: динамическая регулировка точности отображения в зависимости от диапазона измерения. Например, термометр отображает точность 0,1 градуса между -10 и 10 градусами и точность 1 градус между 10 и 100 градусами.
3. Разработка драйверов: от подключения оборудования до реализации программного обеспечения.
1. Схема подключения оборудования
Выбор микроконтроллера: выберите микроконтроллер с низким-мощным уровнем интеграции (например, серия STM32L0) со встроенным-модулем драйвера ЖК-дисплея, который можно напрямую подключить к экрану сегментного кода. Например, определенный интеллектуальный счетчик воды использует STM32L051 для управления экраном с трехзначным сегментным кодом через интерфейс SPI с потребляемой мощностью всего 5 мкА.
Управление питанием. Используйте микросхемы стабилизатора напряжения LDO (например, AMS1117-3.3) для обеспечения стабильного напряжения и добавьте фильтрующие конденсаторы (например, 10 мкФ+0.1 мкФ) для подавления силового шума. Например, определенный промышленный тахометр подключается параллельно электролитическому конденсатору емкостью 100 мкФ на конце входного питания, чтобы сделать дисплей более стабильным.
Защита от ЭМС: добавьте магнитные кольца между сигнальными линиями и линиями питания и следуйте принципу «короткие сигнальные линии, широкие линии заземления» при разводке печатной платы. Например, в одном медицинском мониторе помехозащищенность экрана сегментного кода повышена на 20 % за счет оптимизации компоновки печатной платы.
2. Реализация программного драйвера.
Конфигурация инициализации: установите параметры драйвера (такие как рабочий цикл и напряжение смещения) в соответствии с руководством по эксплуатации. Например, код инициализации микросхемы драйвера HT1621 должен быть настроен с использованием BIAS=1/3 и DUTY=1/4.
Алгоритм динамического обновления: использование технологии мультиплексирования с временным-делением для обновления многострочного отображения. Например, определенный экран с 4-значным сегментным кодом обеспечивает отображение без мерцания за счет поочередного обновления COM1~COM4.
Режим низкого энергопотребления: выключение подсветки и переход в спящий режим в режиме ожидания. Например, определенные электронные весы автоматически отключают подсветку через 30 секунд бездействия, снижая потребляемую мощность с 15 мА до 2 мкА.
4. Оптимизация экологической адаптации: проверка от лаборатории до объекта.
1. Широкий температурный тест
Выбор материала: используются жидкокристаллические материалы с широким диапазоном температур (например, -30 градусов ~ +85 градусов) и низкотемпературные поляризационные пленки. Например, определенное арктическое научно-исследовательское оборудование обеспечивает нормальную работу в экстремальных условиях за счет настройки экрана сегментного кода -40 градусов ~+85 градусов.
Испытание на старение: непрерывная работа в течение 1000 часов в условиях высокой температуры и высокой влажности (85 градусов/85% относительной влажности) для проверки стабильности дисплея. Например, после прохождения теста на старение снижение контрастности определенного сегмента экрана приборной панели автомобиля составляет всего 5%.
2. Защита от вибрации и ударов.
Структурное усиление: заполните силиконовую пену (например, PORON 4701-30-2000F) между экраном и оболочкой и добавьте металлические крепежные кронштейны. Например, при испытании на вибрацию панели щита туннелепроходческой машины удар поглощался силиконовой пеной и отклонений не наблюдалось.
Укрепление штифтов: на металлические штыри наносится позолота и добавляется защита термоусадочной трубки. Например, контакты кодового экрана определенной авиационной приборной панели обработаны позолотой, что повышает их коррозионную стойкость в три раза.
5. Анализ типичного случая: весь процесс от спроса до массового производства.
Кейс: Настройка интерфейса дисплея под определенную марку промышленного вольтметра
Анализ требований:
Диапазон отображения: 0 ~ 1000 В, точность 0,1 В.
Адаптивность к окружающей среде: -20 градусов ~+70 градусов, уровень вибрации IEC 60068-2-6.
Требование к взаимодействию: Поддержка сохранения данных «HOLD» и режима калибровки «CAL».
Решение:
Технический выбор: использование экрана сегментного кода типа STN (угол обзора 120 градусов), полупрозрачный и полуотражающий оптический режим, упаковка COG (толщина 1,5 мм).
Дизайн интерфейса:
Основная область дисплея: 4-значное значение напряжения (размер шрифта 12 мм).
Область вспомогательного дисплея: отображает единицу измерения «V» и значки состояния («HOLD», «CAL»).
Область интерактивных подсказок: название функции кратковременно отображается при нажатии кнопки.
Разработка драйверов:
Используя драйвер STM32F103C8T6, свяжитесь с чипом HT1621 через интерфейс SPI.
Алгоритм динамического обновления: обновляйте данные дисплея каждые 100 мс, чтобы избежать мерцания.
Экологические испытания:
Широкий температурный тест: циклический тест -20 градусов ~+70 градусов, показывающий затухание контраста.<10%.
Испытание на вибрацию: после вибрации от 10 Гц до 500 Гц контактное сопротивление контакта изменяется менее чем на 0,1 Ом.
Проверка эффекта:
После массового производства доходность достигла 99,5%, а отзывы клиентов свидетельствуют о четком отображении и интуитивно понятном управлении.
Работать непрерывно 6 месяцев без каких-либо сбоев на северной стройке при -15 градусах.
