一 การเลือกทางเทคนิค: ตรงกับข้อกำหนดหลักของเครื่องมือวัด
1. ประเภทการแสดงผลตรงกับพารามิเตอร์
ผลการแสดงผลของ LCD แบบแบ่งส่วนถูกกำหนดโดยประเภท LCD พารามิเตอร์การขับขี่ และโหมดออปติคอล:
ประเภท LCD: ประเภท TN (ประเภท nematic แบบบิด) มีต้นทุนต่ำและตอบสนองรวดเร็ว เหมาะสำหรับจอแสดงผลดิจิตอลธรรมดา ประเภท STN (ประเภท Nematic แบบบิดเกลียวพิเศษ) มีคอนทราสต์สูงกว่าและรองรับการแสดงผลหลายแถว ประเภท VATN (จัดเรียงและจัดแนวในแนวตั้ง) มีมุมมองภาพสูงถึง 160 องศา ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์กลางแจ้ง ตัวอย่างเช่น ปั๊มแช่อิเล็กทรอนิกส์บางยี่ห้อใช้หน้าจอรหัสส่วนประเภท STN ซึ่งยังคงสามารถแสดงความเร็วของการแช่และปริมาณคงเหลือได้อย่างชัดเจนภายใต้แสงจ้า
พารามิเตอร์ของไดรฟ์: แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน (ปกติ 3.0V ~ 3.6V), รอบการทำงาน (1/4 ~ 1/32 หน้าที่) และแรงดันไบแอส (1/3 ~ 1/5 BIAS) จะต้องจับคู่กับชิปควบคุมหลัก ตัวอย่างเช่น เมื่อขับเคลื่อนหน้าจอโค้ดส่วน 4 บิตด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32F103 จะต้องกำหนดค่า 1/4 Duty และ 1/3 BIAS เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโกสต์
โหมดออปติคัล: จำเป็นต้องเลือกแบบสะท้อนแสง (ไม่มีแสงพื้นหลัง ขึ้นอยู่กับแสงโดยรอบ) กึ่งโปร่งใสและกึ่งสะท้อนแสง (รองรับแสงพื้นหลังและการสลับแสงโดยรอบ) และแบบโปร่งใสเต็มที่ (ต้องใช้แสงพื้นหลัง) ตามสถานการณ์การใช้งาน ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์การเกษตรกลางแจ้งใช้หน้าจอโค้ดแบ่งส่วนแบบกึ่งโปร่งใสและกึ่งสะท้อนแสง ซึ่งสะท้อนแสงแสงแดดในตอนกลางวันและเปิดไฟแบ็คไลท์ในเวลากลางคืน
2. การปรับแต่งอินเทอร์เฟซและบรรจุภัณฑ์
ข้อจำกัดด้านพื้นที่ของเครื่องมือวัดจำเป็นต้องมีโมดูลการแสดงผลที่มีการผสานรวมในระดับสูง
วิธีการเชื่อมต่อ: ลายทางม้าลาย (ต้นทุนต่ำ- ประกอบง่าย) หมุดโลหะ (ทนทานต่อแรงกระแทกสูง) COG (ชิปบนกระจก บรรจุภัณฑ์บางพิเศษ-) เป็นตัวเลือกทั่วไป ตัวอย่างเช่น เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมแบบมือถือใช้บรรจุภัณฑ์ COG และเชื่อมโยงชิปไดรเวอร์กับพื้นผิวแก้วที่มีความหนาเพียง 1.2 มม. โดยตรง
ขนาด: ปรับแต่งพื้นผิวกระจกตามขนาดช่องเปิดของแผงหน้าปัด โดยมีขนาดขั้นต่ำ 10 มม. × 10 มม. ตัวอย่างเช่น เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กบางรุ่นสามารถบูรณาการพื้นที่แสดงผลและเค้าโครงปุ่มได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยการปรับแต่งหน้าจอโค้ดส่วนขนาด 20 มม. × 40 มม.
สีและแสงพื้นหลัง: แสงพื้นหลังแบบขาวดำ เช่น สีเหลืองสีเขียว สีฟ้า และสีเทา สามารถแยกแยะสถานะที่แตกต่างกันได้ (เช่น ปกติ/สัญญาณเตือน) ในขณะที่ไฟแบ็คไลท์ RGB รองรับการเตือนหลาย-ระดับ ตัวอย่างเช่น เกจวัดความดันทางอุตสาหกรรมใช้ไฟพื้นหลังสีแดงที่จะสลับโดยอัตโนมัติเมื่อความดันเกินเกณฑ์
2 การออกแบบส่วนต่อประสาน: จากข้อกำหนดด้านการทำงานไปจนถึงการนำเสนอด้วยภาพ
1. การวางแผนสถาปัตยกรรมสารสนเทศ
อินเทอร์เฟซการแสดงผลของเครื่องมือวัดควรจัดลำดับความสำคัญในการนำเสนอข้อมูลสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดข้อมูล:
พื้นที่แสดงผลหลัก: แสดงค่าการวัดหลัก (เช่น แรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ การไหล) โดยใช้ตัวเลขแบบอักษรขนาดใหญ่ (เช่น ความสูงของท่อดิจิทัล 7 ส่วน มากกว่าหรือเท่ากับ 5 มม.) ตัวอย่างเช่น พื้นที่แสดงผลหลักของมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัลบางรุ่นใช้ตัวเลขสูง 14 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถอ่านได้ชัดเจนจากระยะ 5 เมตร
พื้นที่แสดงผลเสริม: หน่วยแสดงผล ไอคอนสถานะ (เช่น ระดับแบตเตอรี่ สถานะการสื่อสาร) หรือลูกศรแนวโน้ม ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ตรวจสอบสภาพแวดล้อมบางชนิดจะแสดงหน่วย "PM2.5 μ g/m ³" และลูกศรแนวโน้ม "↑" ในพื้นที่เสริม
พื้นที่พร้อมท์โต้ตอบ: ใช้ไอคอนหรือข้อความเพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ดำเนินการ (เช่น โหมดการสอบเทียบ "CAL", การเก็บรักษาข้อมูล "HOLD") ตัวอย่างเช่น เมื่อเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์บางตัวกดปุ่ม "การวัด" พื้นที่แสดงผลจะแสดงข้อความ "การวัด" เป็นเวลาสั้นๆ
2. เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพการมองเห็น
การปรับปรุงคอนทราสต์: การใช้โหมดการแสดงผลเชิงลบ (พื้นหลังสีดำพร้อมข้อความสีขาว) หรือการเพิ่มมุมของโพลาไรเซอร์เพื่อเพิ่มการมองเห็นภายใต้แสงจ้า ตัวอย่างเช่น เมื่อทดสอบเกจวัดอุณหภูมิน้ำที่ติดตั้งในรถยนต์ภายใต้แสงแดด ความเปรียบต่างจะเพิ่มขึ้น 30% โดยการปรับมุมของโพลาไรเซอร์
การออกแบบป้องกันการสั่นไหว: ใช้โค้ดสีเทาเพื่อรีเฟรชข้อมูลที่แสดงทีละบรรทัด ซึ่งช่วยลดการกะพริบของขอบอักขระ ตัวอย่างเช่น นาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์บางรุ่นใช้การแปลงรหัสสีเทาเพื่อทำให้การเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลราบรื่นขึ้นเมื่ออัปเดตเวลา
ตรรกะการแสดงผลแบบไดนามิก: ปรับความแม่นยำในการแสดงผลแบบไดนามิกตามช่วงการวัด ตัวอย่างเช่น เทอร์โมมิเตอร์จะแสดงความแม่นยำ 0.1 องศา ระหว่าง -10 องศาถึง 10 องศา และความแม่นยำ 1 องศา ระหว่าง 10 องศาถึง 100 องศา
3 การพัฒนาไดรเวอร์: จากการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ไปจนถึงการใช้งานซอฟต์แวร์
1. รูปแบบการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์
การเลือก MCU: เลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีการผสานรวมสูง- (เช่น ซีรีส์ STM32L0) ที่มี-โมดูลไดรเวอร์ LCD ในตัว ซึ่งสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับหน้าจอรหัสส่วน ตัวอย่างเช่น มิเตอร์น้ำอัจฉริยะบางรุ่นใช้ STM32L051 เพื่อขับเคลื่อนหน้าจอรหัสส่วน 3 หลักผ่านอินเทอร์เฟซ SPI โดยใช้พลังงานเพียง 5 μ A
การจัดการพลังงาน: ใช้ชิปควบคุมแรงดันไฟฟ้า LDO (เช่น AMS1117-3.3) เพื่อให้แรงดันไฟฟ้ามีเสถียรภาพ และเพิ่มตัวเก็บประจุกรอง (เช่น 10 μ F+0.1 μ F) เพื่อลดสัญญาณรบกวนจากพลังงาน ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดความเร็วรอบทางอุตสาหกรรมบางรุ่นเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 100 μ F ที่ปลายด้านอินพุตกำลังไฟ เพื่อทำให้จอแสดงผลมีเสถียรภาพมากขึ้น
การป้องกัน EMC: เพิ่มวงแหวนแม่เหล็กระหว่างสายสัญญาณและสายไฟ และปฏิบัติตามหลักการของ "สายสัญญาณสั้น สายกราวด์กว้าง" ในรูปแบบ PCB ตัวอย่างเช่น เครื่องมอนิเตอร์ทางการแพทย์บางตัวได้ปรับปรุงความสามารถในการป้องกัน-การรบกวนของหน้าจอรหัสส่วนขึ้น 20% โดยการปรับเค้าโครง PCB ให้เหมาะสม
2. การใช้งานไดรเวอร์ซอฟต์แวร์
การกำหนดค่าเริ่มต้น: ตั้งค่าพารามิเตอร์ของไดรเวอร์ (เช่น รอบการทำงานและแรงดันไบแอส) ตามคู่มือข้อมูล ตัวอย่างเช่น รหัสการเริ่มต้นสำหรับชิปไดรเวอร์ HT1621 จะต้องได้รับการกำหนดค่าด้วย BIAS=1/3 และ DUTY=1/4
อัลกอริธึมการรีเฟรชแบบไดนามิก: การใช้เทคโนโลยี "เวลา-การแบ่งมัลติเพล็กซ์" เพื่ออัปเดตการแสดงผลแบบหลายบรรทัด ตัวอย่างเช่น หน้าจอรหัสส่วน 4 หลักบางหน้าจอทำให้สามารถแสดงผลได้โดยไม่สั่นไหวโดยการรีเฟรช COM1~COM4 สลับกัน
โหมดพลังงานต่ำ: ปิดไฟแบ็คไลท์และเข้าสู่โหมดสลีปเมื่อไม่ได้ใช้งาน ตัวอย่างเช่น เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์บางตัวจะปิดไฟแบ็คไลท์โดยอัตโนมัติหลังจากไม่มีการใช้งานเป็นเวลา 30 วินาที ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานจาก 15mA เหลือ 2 μA
4 การเพิ่มประสิทธิภาพการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม: การตรวจสอบจากห้องปฏิบัติการไปยังไซต์งาน
1. การทดสอบอุณหภูมิกว้าง
การเลือกใช้วัสดุ: ใช้วัสดุคริสตัลเหลวที่มีอุณหภูมิกว้าง (เช่น -30 องศา ~+85 องศา ) และฟิล์มโพลาไรซ์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำถูกนำมาใช้ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของอาร์กติกบางชิ้นรับประกันการทำงานปกติในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงโดยการปรับแต่งหน้าจอรหัสส่วน -40 องศา ~+85 องศา
การทดสอบอายุ: ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีความชื้นสูง (85 องศา /85% RH) เพื่อตรวจสอบความเสถียรของจอแสดงผล ตัวอย่างเช่น หลังจากผ่านการทดสอบอายุ การลดทอนคอนทราสต์ของหน้าจอรหัสส่วนแดชบอร์ดของรถยนต์บางรายการจะอยู่ที่ 5% เท่านั้น
2. ป้องกันการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก
การเสริมแรงโครงสร้าง: เติมโฟมซิลิโคน (เช่น PORON 4701-30-2000F) ระหว่างตะแกรงและเปลือก และเพิ่มฉากยึดโลหะ ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบการสั่นสะเทือนของแผงหน้าปัดเครื่องเจาะอุโมงค์ แรงกระแทกถูกดูดซับด้วยโฟมซิลิโคนและไม่แสดงค่าเบี่ยงเบน
การเสริมความแข็งแกร่งของพิน: การชุบทองถูกนำไปใช้กับพินโลหะ และเพิ่มการป้องกันท่อหดด้วยความร้อน ตัวอย่างเช่น หมุดของหน้าจอรหัสของแผงหน้าปัดการบินบางอันได้รับการชุบทอง ซึ่งเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนถึงสามเท่า
5 การวิเคราะห์กรณีทั่วไป: กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่ความต้องการไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก
กรณี: การปรับแต่งอินเทอร์เฟซการแสดงผลสำหรับโวลต์มิเตอร์อุตสาหกรรมบางยี่ห้อ
การวิเคราะห์ความต้องการ:
ช่วงการแสดงผล: 0 ~ 1000V ความแม่นยำ 0.1V
ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม: -20 องศา ~+70 องศา ระดับการสั่นสะเทือน IEC 60068-2-6
ข้อกำหนดในการโต้ตอบ: รองรับการเก็บรักษาข้อมูล "HOLD" และโหมดการสอบเทียบ "CAL"
สารละลาย:
การเลือกทางเทคนิค: การใช้หน้าจอรหัสส่วนประเภท STN (มุมมอง 120 องศา) โหมดแสงกึ่งโปร่งใสและกึ่งสะท้อนแสง บรรจุภัณฑ์ COG (ความหนา 1.5 มม.)
การออกแบบส่วนต่อประสาน:
พื้นที่แสดงผลหลัก: ค่าแรงดันไฟฟ้าจอแสดงผล 4 หลัก (ขนาดตัวอักษร 12 มม.)
พื้นที่แสดงผลเสริม: แสดงหน่วย "V" และไอคอนสถานะ ("HOLD" "CAL")
พื้นที่พร้อมท์โต้ตอบ: ชื่อฟังก์ชันจะปรากฏขึ้นชั่วครู่เมื่อกดปุ่ม
การพัฒนาไดร์เวอร์:
ใช้ไดรเวอร์ STM32F103C8T6 สื่อสารกับชิป HT1621 ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI
อัลกอริธึมการรีเฟรชแบบไดนามิก: อัปเดตข้อมูลที่แสดงทุกๆ 100 มิลลิวินาทีเพื่อหลีกเลี่ยงการกะพริบ
การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม:
การทดสอบอุณหภูมิกว้าง: -20 องศา ~+70 การทดสอบแบบวนองศา แสดงการลดทอนคอนทราสต์<10%.
การทดสอบการสั่นสะเทือน: หลังจากการสั่นสะเทือนตั้งแต่ 10Hz ถึง 500Hz ความต้านทานหน้าสัมผัสของพินจะเปลี่ยนน้อยกว่า 0.1 Ω
การตรวจสอบผลกระทบ:
หลังจากการผลิตจำนวนมาก อัตราผลตอบแทนสูงถึง 99.5% และความคิดเห็นของลูกค้าแสดงให้เห็นถึงการแสดงผลที่ชัดเจนและการดำเนินงานที่ใช้งานง่าย
ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 6 เดือนโดยไม่มีความผิดปกติใด ๆ ที่สถานที่ก่อสร้างภาคเหนือที่อุณหภูมิ -15 องศา
