一, Sélection technique : répondre aux exigences fondamentales des instruments de mesure
1. Le type d'affichage correspond aux paramètres
L'effet d'affichage de l'écran LCD segmenté est déterminé par le type d'écran LCD, les paramètres de pilotage et le mode optique :
Type LCD : le type TN (type nématique torsadé) a un faible coût et une réponse rapide, adapté à un affichage numérique simple ; Le type STN (type nématique super torsadé) a un contraste plus élevé et prend en charge l'affichage sur plusieurs lignes ; Le type TVAN (disposé et aligné verticalement) a un angle de vision allant jusqu'à 160 degrés, ce qui le rend adapté aux équipements extérieurs. Par exemple, une certaine marque de pompe à perfusion électronique adopte un écran de code segment de type STN, qui peut toujours afficher clairement la vitesse de perfusion et la quantité restante sous une forte lumière.
Paramètres d'entraînement : la tension de fonctionnement (généralement 3,0 V ~ 3,6 V), le cycle de service (1/4 ~ 1/32 Duty) et la tension de polarisation (1/3 ~ 1/5 BIAS) doivent être adaptés à la puce de contrôle principale. Par exemple, lors du pilotage d'un écran de code de segment de 4 bits avec un microcontrôleur STM32F103, 1/4 Duty et 1/3 BIAS doivent être configurés pour éviter les images fantômes.
Les modes optiques : réfléchissant (sans rétroéclairage, en fonction de la lumière ambiante), semi-transparent et semi-réfléchissant (prenant en charge la commutation du rétroéclairage et de la lumière ambiante) et entièrement transparent (nécessitant un rétroéclairage) doivent être sélectionnés en fonction du scénario d'utilisation. Par exemple, les capteurs agricoles extérieurs utilisent des écrans à code segmenté semi-transparents et semi-réfléchissants, qui réfléchissent la lumière du soleil pendant la journée et activent le rétroéclairage la nuit.
2. Personnalisation de l’interface et du packaging
Les limitations spatiales des instruments de mesure nécessitent des modules d'affichage hautement intégrés
Méthodes de connexion : les rayures zébrées (faible-coût, facile à assembler), les broches métalliques (forte résistance aux chocs), le COG (Chip On Glass, emballage ultra-fin) sont des choix courants. Par exemple, un analyseur de spectre portable utilise un emballage COG et lie directement la puce pilote à un substrat de verre d'une épaisseur de seulement 1,2 mm.
Dimensions : Personnalisez le substrat en verre en fonction de la taille d'ouverture du tableau de bord, avec une taille minimale de 10 mm × 10 mm. Par exemple, une certaine balance électronique miniature réalise une intégration parfaite de la zone d'affichage et de la disposition des boutons en personnalisant un écran de code segmenté de 20 mm × 40 mm.
Couleur et rétroéclairage : les rétroéclairages monochromes tels que le jaune, le vert, le bleu et le gris peuvent distinguer différents états (tels que normal/alarme), tandis que les rétroéclairages RVB prennent en charge les avertissements à plusieurs-niveaux. Par exemple, un manomètre industriel utilise un rétroéclairage rouge qui s'allume automatiquement lorsque la pression dépasse un seuil.
2, Conception d'interface : des exigences fonctionnelles à la présentation visuelle
1. Planification de l'architecture de l'information
L’interface d’affichage des instruments de mesure doit donner la priorité à la présentation des données clés pour éviter une surcharge d’informations :
Zone d'affichage principale : affichez les valeurs de mesure de base (telles que la tension, la température, le débit) en utilisant de grands chiffres de police (telles qu'une hauteur de tube numérique à 7 segments supérieure ou égale à 5 mm). Par exemple, la zone d'affichage principale d'un certain multimètre numérique utilise des chiffres de 14 mm de haut pour garantir une lisibilité claire à 5 mètres.
Zone d'affichage auxiliaire : unités d'affichage, icônes d'état (telles que le niveau de la batterie, l'état de la communication) ou flèches de tendance. Par exemple, un certain dispositif de surveillance de l'environnement affiche les unités « PM2,5 μ g/m ³ » et une flèche de tendance « ↑ » dans la zone auxiliaire.
Zone d'invite interactive : utilisez des icônes ou du texte pour inviter les utilisateurs à opérer (comme le mode d'étalonnage « CAL », la conservation des données « HOLD »). Par exemple, lorsqu'un certain télémètre laser appuie sur le bouton « Mesurer », la zone d'affichage affiche brièvement l'invite « MESURE ».
2. Techniques d'optimisation visuelle
Amélioration du contraste : utilisation du mode d'affichage négatif (fond noir avec texte blanc) ou augmentation de l'angle du polariseur pour améliorer la visibilité sous une forte lumière. Par exemple, lorsqu'une jauge de température d'eau montée sur une voiture a été testée sous la lumière du soleil, le contraste a été augmenté de 30 % en ajustant l'angle du polariseur.
Conception anti-scintillement : utilisez le code gris pour actualiser les données d'affichage ligne par ligne, réduisant ainsi le scintillement des bords des caractères. Par exemple, une certaine horloge électronique utilise la conversion du code Gray pour rendre les changements numériques plus fluides lors de la mise à jour de l'heure.
Logique d'affichage dynamique : ajustez la précision de l'affichage de manière dynamique en fonction de la plage de mesure. Par exemple, un thermomètre affiche une précision de 0,1 degré entre -10 degrés et 10 degrés, et une précision de 1 degré entre 10 degrés et 100 degrés.
3, Développement de pilotes : de la connexion matérielle à la mise en œuvre du logiciel
1. Schéma de connexion matérielle
Sélection MCU : choisissez un microcontrôleur à faible-puissance et haute intégration (tel que la série STM32L0) avec un module pilote LCD intégré-qui peut être directement connecté à l'écran de code de segment. Par exemple, un certain compteur d'eau intelligent utilise STM32L051 pour piloter un écran de code segment à 3 chiffres via l'interface SPI, avec une consommation électrique de seulement 5 μA.
Gestion de l'alimentation : utilisez des puces de régulateur de tension LDO (telles que AMS1117-3.3) pour fournir une tension stable et ajoutez des condensateurs de filtrage (tels que 10 μ F+0.1 μ F) pour supprimer le bruit d'alimentation. Par exemple, un certain tachymètre industriel est connecté en parallèle avec un condensateur électrolytique de 100 µF à l'extrémité d'entrée d'alimentation pour rendre l'affichage plus stable.
Protection EMC : ajoutez des anneaux magnétiques entre les lignes de signal et les lignes électriques, et suivez le principe des « lignes de signal courtes, lignes de terre larges » dans la disposition des PCB. Par exemple, un certain moniteur médical a amélioré de 20 % la capacité anti-interférence de l'écran de code de segment en optimisant la disposition du PCB.
2. Implémentation du pilote logiciel
Configuration d'initialisation : définissez les paramètres du pilote (tels que le rapport cyclique et la tension de polarisation) conformément au manuel de données. Par exemple, le code d'initialisation de la puce du pilote HT1621 doit être configuré avec BIAS=1/3 et DUTY=1/4.
Algorithme d'actualisation dynamique : utilisation de la technologie de "multiplexage temporel-pour mettre à jour l'affichage multiligne. Par exemple, un certain écran de code de segment à 4 chiffres permet un affichage sans scintillement en actualisant alternativement COM1~COM4.
Mode faible consommation : éteignez le rétroéclairage et passez en mode veille lorsque vous êtes inactif. Par exemple, une certaine balance électronique éteint automatiquement le rétroéclairage après 30 secondes d'inactivité, réduisant ainsi la consommation électrique de 15 mA à 2 μ A.
4, Optimisation de l'adaptabilité environnementale : validation du laboratoire au site
1. Test de température large
Sélection des matériaux : des matériaux à cristaux liquides à large température (tels que -30 degrés ~+85 degrés) et des films polarisants résistants aux basses températures sont utilisés. Par exemple, un certain équipement de recherche scientifique dans l'Arctique garantit un fonctionnement normal dans des environnements extrêmes en personnalisant un écran de code de segment de -40 degrés ~ +85 degrés.
Test de vieillissement : exécutez en continu pendant 1 000 heures dans un environnement à haute température et humidité élevée (85 degrés/85 % RH) pour vérifier la stabilité de l'affichage. Par exemple, après avoir réussi le test de vieillissement, l'atténuation du contraste d'un certain écran de code de segment du tableau de bord d'une voiture n'est que de 5 %.
2. Protection contre les vibrations et les chocs
Renfort structurel : Remplissez de mousse de silicone (type PORON 4701-30-2000F) entre l'écran et la coque, et ajoutez des équerres de fixation métalliques. Par exemple, lors du test de vibration du tableau de bord d’un tunnelier à bouclier, l’impact a été absorbé par la mousse de silicone et n’a montré aucune déviation.
Renforcement des broches : un traitement de placage à l'or est appliqué aux broches métalliques et une protection par gaine thermorétractable est ajoutée. Par exemple, les broches de l'écran de code d'un certain tableau de bord d'aviation sont traitées avec un placage en or, ce qui multiplie par trois leur résistance à la corrosion.
5, Analyse de cas typique : l'ensemble du processus, de la demande à la production de masse
Cas : Personnalisation de l'interface d'affichage pour une certaine marque de voltmètre industriel
Analyse des besoins :
Plage d'affichage : 0 ~ 1000 V, précision 0,1 V.
Adaptabilité environnementale : -20 degrés ~+70 degrés, niveau de vibration CEI 60068-2-6.
Exigence d'interaction : prend en charge la conservation des données « HOLD » et le mode d'étalonnage « CAL ».
Solution:
Sélection technique : adoption d'un écran de code de segment de type STN (angle de vision de 120 degrés), mode optique semi-transparent et semi-réfléchissant, emballage COG (épaisseur 1,5 mm).
Conception des interfaces :
Zone d'affichage principale : valeur de tension d'affichage à 4 chiffres (taille de police 12 mm).
Zone d'affichage auxiliaire : affiche l'unité "V" et les icônes d'état ("HOLD" "CAL").
Zone d'invite interactive : le nom de la fonction s'affiche brièvement lorsque vous appuyez sur le bouton.
Développement de pilotes :
À l'aide du pilote STM32F103C8T6, communiquez avec la puce HT1621 via l'interface SPI.
Algorithme de rafraîchissement dynamique : mettez à jour les données d'affichage toutes les 100 ms pour éviter le scintillement.
Tests environnementaux :
Test de température large : test cyclique de -20 degrés à +70 degrés, montrant l'atténuation du contraste<10%.
Test de vibration : Après une vibration de 10 Hz à 500 Hz, la résistance de contact de la broche change de moins de 0,1 Ω.
Vérification des effets :
Après la production en série, le taux de rendement a atteint 99,5 % et les commentaires des clients ont montré un affichage clair et un fonctionnement intuitif.
Fonctionner en continu pendant 6 mois sans aucun dysfonctionnement sur un chantier de construction nordique à -15 degrés.
