一, Grundvallaratriði tæknilegrar samvinnu: Aksturseiginleikar og hliðstæða merkjavinnslukröfur brotinn LCD
1. Aksturskjarni LCD með brotnum kóða: AC rafsviðsstýring
Hver skjáhluti brotins kóða LCD er samsettur af gagnsæjum rafskautum og vinnureglan hans er byggð á rafsviðssvörunareiginleikum fljótandi kristalsameinda: þegar ákveðinni tíðni og amplitude AC rafsviðs er beitt breytist fyrirkomulag fljótandi kristalsameinda og ljósgeislunin breytist í samræmi við það, þannig að skjárinn næst. Þessi eiginleiki setur strangar kröfur til akstursmerkisins:
Spennasvið: venjulega 3V til 5V (TN gerð) eða hærra (STN gerð krefst 10V eða hærri);
Tíðniþörf: Dæmigerð aksturstíðni er 32Hz til 256Hz til að forðast jafnstraumshluta sem valda rafefnafræðilegu niðurbroti fljótandi kristalsins;
Samhverfa bylgjulögunar: Magn jákvæðra og neikvæðra púlsa verður að vera nákvæmlega jöfn til að tryggja að nettó DC skekkjan sé núll.
2. Kjarnaverkefni hliðræns merkjavinnslu
Hliðræna merkjavinnslurásin þarf að ljúka þremur meginaðgerðum:
Merkjaskilyrði: Magnaðu veikt merki framleiðsla skynjarans (svo sem mV-stig hitabeltismerki) í spennusviðið sem þarf til að keyra LCD;
Hávaðabæling: Fjarlægðu truflun á afltíðni (50Hz/60Hz) eða há-tíðni hávaða í gegnum síunarrásir;
Stigbreyting: Umbreyttu ó-stöðluðum merkjum (eins og 0-10V iðnaðarmerkjum) í rökfræðileg stig sem hægt er að þekkja með LCD-drifsflögum.
2, Key Circuit Design: Heill merkjakeðja frá skynjara til LCD
1. Merkjaöflun og mögnunarrás
Með því að taka hitamælingakerfið sem dæmi er dæmigerð merkjakeðja sem hér segir:
Skynjaraviðmót: PT100 platínuviðnám er tengt við stöðuga straumgjafarásina í gegnum þriggja víra kerfi til að útrýma blýviðnámsvillum;
Hljóðfæramagnari: að nota lágvaða- rekstrarmagnara eins og AD620 til að magna litlar spennubreytingar (eins og 0-100mV sem samsvarar 0-100 gráðum) í 0-5V;
Anti aliasing síun: Önnur-skipan Butterworth lág-passasía (cut-off frequency 10Hz) bælir há-tíðni hávaða og forðast samnöfnun sýnatöku.
2. Analog við stafræn viðskipti og rökfræðivinnsla
ADC val: 12 bita SAR gerð ADC (eins og ADS7841) veitir nægilega upplausn til að breyta hliðstæðum merkjum í stafrænt magn;
Vinnsla örstýringar: STM32F103 og aðrir MCUs umbreyta hitastigsgildum í LCD ökumannskóða með uppflettitöfluaðferð, en útfæra einnig aðgerðir eins og viðvörun um yfirmörk;
Viðmiðunarspennugjafi: Nákvæmar viðmiðunargjafar eins og ADR434 veita viðmiðunarspennu 4,096V til að tryggja nákvæmni ADC umbreytinga.
3. LCD bílstjóri merki kynslóð
Sérhæfður ökumannsflís: HT1621 og önnur IC ökumanns samþætta hleðsludælur, sem geta aukið 3,3V rökspennu í 15V til að keyra STN gerð LCD;
Myndun samskiptabylgjuforms: viðbótar PWM merki eru gefin út í gegnum MCU tímamælir og ferhyrningsbylgjur með nauðsynlegri tíðni og vinnulotu eru myndaðar af innri rökfræði akstursflíssins;
Skönnun á bakplani: Ökumannsflísinn virkjar COM-útstöðina á tíma-deilingarhátt og vinnur með SEG-útstöðvarmerkinu til að ná fram margra bita skjá.
4. Rafmagnsstjórnunarrás
Fjölspennu lénshönnun: LDO (eins og AM11117-3.3) veitir 3.3V stafræna aflgjafa og hleðsludæla (eins og SGM3209) framleiðir -5V bakplansskekkjuspennu;
Baklýsingadrifi: Boost hringrás (eins og AP3603) eykur 5V inntak í 18V til að knýja LED baklýsingu, styður PWM dimming til að draga úr orkunotkun.
3, Dæmigert notkunarsvið: Hagnýt tilfelli af iðnaðartækjum og lækningatækjum
1. Iðnaðarþrýstingssendir
Merkjakeðja: piezoresistive skynjari → tækjabúnaðarmagnari → 24 bita Δ - ∑ ADC → MCU → LCD bílstjóri;
Lykilhönnun:
Notkun 4-20mA straumlykkju til að senda merki og auka getu gegn truflunum;
Drifkubburinn er með innbyggða-hitajöfnunarrás til að koma í veg fyrir áhrif hitastigsbreytinga á svörunareiginleika fljótandi kristalsins;
Innleiða stafræna síun í gegnum hugbúnað (eins og reiknirit með hreyfanlegu meðaltali) til að bæta skjástöðugleika enn frekar.
2. Færanleg rafræn blóðþrýstingsmælir
Merkjakeðja: piezoelectric skynjari → hleðslumagnari → bandpass sía (0,5-5Hz) → ADC → MCU → LCD bílstjóri;
Lykilhönnun:
Notkun tvíþætts magnaraarkitektúrs (eins og OPA2350) til að ná hleðsluspennuumbreytingu og bæta merki-til-suðshlutfalls;
Ökumannsflísinn styður hlutaskjástillingu, virkjar aðeins blóðþrýstingstengda hluti til að draga úr orkunotkun;
Innbyggt varðhundarás til að koma í veg fyrir kerfishrun og sýna frávik.
4, Tæknilegar áskoranir og lausnir
1. Sýna svarseinkun í lágu-hitaumhverfi
Vandamál: Seigja fljótandi kristalsins eykst með lækkandi hitastigi, sem leiðir til lengri viðbragðstíma;
Lausn:
Ökumannsflísin býður upp á yfirakstursvirkni, beitir stuttri háspennu til að flýta fyrir röðun fljótandi kristals við skiptingu á skjá;
Með því að nota fljótandi kristal efni af víðfeðma hitastigi (eins og VA gerð) er vinnuhitastigið stækkað í -40 gráður til +85 gráður.
2. Birta skakka stafi af völdum rafsegultruflana
Vandamál: Hávaði sem myndast við að skipta um aflgjafa eða mótor fer inn í merkjalínuna í gegnum staðbundna tengingu;
Lausn:
Settu TVS díóða (eins og SMAJ5.0A) nálægt LCD tenginu til að gleypa skammvinn háspennu;
Að nota segulmagnaðir perlur (eins og BLM18PG121SN1) til að einangra stafrænar og hliðstæðar aflgjafa;
Lyklamerkjalínan (eins og SEG tengi) er tengd í röð með 22 Ω viðnám til að mynda RC lág-síu.
3. Lágt afl hönnun hagræðingu
Vandamál: Færanleg tæki þurfa-langtíma notkun og eru viðkvæm fyrir orkunotkun;
Lausn:
Ökumannsflísinn styður svefnstillingu og hægt er að minnka stöðustrauminn niður fyrir 1 μA;
Samþykkja hugsandi LCD (engin baklýsing nauðsynleg), ásamt umhverfisljósskynjara til að ná sjálfvirkri baklýsingu stjórna;
MCU fer í lokunarham og uppfærir aðeins gögn í gegnum RTC tímasetta vöku-.
