一, PWM-technologieprincipe: analoge besturing implementeren met digitale signalen
PWM regelt de helderheid van achtergrondverlichtings-LED's door periodiek hoge en lage niveaus te schakelen en het gemiddelde uitgangsvermogen aan te passen met behulp van de duty-cycle (de verhouding tussen de tijd van het hoge- niveau en de periode). Bij een frequentie van 1 kHz en een inschakelduur van 50% werkt de LED bijvoorbeeld op 50% vermogen om een weergave met halve helderheid te bereiken. De belangrijkste voordelen liggen in:
Efficiënt en energie-besparend: vergeleken met analoog dimmen (de helderheid aanpassen door de stroom te veranderen), kan PWM nog steeds een stabiele LED-kleurtemperatuur behouden bij lage helderheid, zonder extra stroomverlies.
Niet-flikkerend ontwerp: Wanneer de PWM-frequentie de kritische flikkerfusiefrequentie (CFFF, ongeveer 60 Hz) van het menselijk oog overschrijdt, kan visuele flikkering volledig worden geëlimineerd. Industriële scenario's gebruiken doorgaans frequenties boven 100 Hz om comfort te garanderen tijdens langdurig gebruik-.
Snelle dynamische respons: PWM kan helderheidswisselingen op millisecondenniveau bereiken, en past zich aan de snel veranderende vereisten voor gegevensweergave van industriële instrumenten aan.
2, Hardwareontwerp: selectielogica van MCU tot speciale driverchip
1. MCU directe aandrijfoplossing
Geschikt voor industriële instrumenten met een laag aantal segmenten en een eenvoudige weergave (zoals monochrome digitale instrumenten). Neem STM32F031C6T6 als voorbeeld:
COM-poortconfiguratie: gebruik van de GPIO-modus met hoge impedantie, gecombineerd met een RC-filtercircuit om middelpuntspanning te genereren (zoals 2,5 V), om DC-voorspanning te voorkomen die LCD-veroudering veroorzaakt.
SEG-poortconfiguratie: push-pull-uitvoermodus, omgekeerd met COM-signaal om het display te bedienen. Wanneer COM bijvoorbeeld scant, geeft de weer te geven SEG een hoog niveau weer, en omgekeerd een laag niveau.
Spanningsdelercircuit: Genereer 1/3 voorspanning via een weerstandsnetwerk (zoals een combinatie van 150K, 10K, 100K, 47K) om een stabiele middelpuntspanningsuitgang van de COM-poort te garanderen wanneer deze zich in een hoge weerstandstoestand bevindt.
Voordelen: Lage kosten, klein PCB-oppervlak, geschikt voor embedded systemen met beperkte middelen.
2. Speciale driverchip-oplossing
Voor complexe instrumenten zoals meerregelige displays en slimme meters met achtergrondverlichting wordt aanbevolen om MCU te gebruiken met ingebouwde-in LCD-controller (zoals de Renesas RL78/RA4M1-serie):
Geïntegreerd ontwerp: Integreer displaydataregisters, klokbesturing en boostcircuits (zoals VLCD-registers) om het aantal randcomponenten te verminderen.
Flexibele configuratie: Ondersteunt meerdere combinaties van Duty (1/2, 1/3, 1/4) en Bias (1/2, 1/3, 1/4) om zich aan te passen aan verschillende specificaties van LCD's.
Optimalisatie van laag energieverbruik: Door onnodige klokfuncties (zoals OSMC-registers) te stoppen, wordt het stroomverbruik verminderd en wordt de levensduur van de batterij verlengd.
Typische toepassing: De LCD-controller van Renesas RA4M1 kan LCD's met 4 x 40 segmenten aansturen, terwijl de helderheid van de achtergrondverlichting wordt geregeld via PWM-modules om een gecoördineerd beheer van display en achtergrondverlichting te bereiken.
3. Industriepraktijk: volledige procesoptimalisatie, van ontwerp tot massaproductie
1. Aangepast ontwerp
De vraag naar LCD-schermen in industriële instrumenten is divers en moet worden aangepast aan de toepassingsscenario's
Grootte en aantal segmenten: Als medische apparatuur temperatuur-, hartslag- en tijdgegevens moet weergeven in een ruimte van 40 mm x 20 mm, is een innovatief elektrode-opstellingsschema vereist.
Aanpasbaarheid aan de omgeving: Betrouwbaarheid van industriële kwaliteit wordt gegarandeerd door een -starttest bij een lage- temperatuur bij 40 graden-, een verouderingstest bij een hoge temperatuur van 85 graden en een continue verlichtingstest van 2000 uur.
Optische modus: Positieve weergave (zwarte achtergrond met witte tekst) is geschikt voor binnenomgevingen, terwijl negatieve weergave (witte achtergrond met zwarte tekst) de leesbaarheid buitenshuis verbetert; De semi-transparante en semi-reflecterende modus is compatibel met zowel tegenlicht als gereflecteerd licht.
2. Productie en testen
Intelligente productielijn: Door gebruik te maken van een dubbele garantie van online AOI-detectie en handmatige herinspectie, is het hele proces van ITO-geleidend glassnijden tot kristalafdichting geautomatiseerd.
Matching van stuurprogramma-IC's: kies voor lage-stroomvereisten ultra- aandrijfoplossingen met laag vermogen (zoals aangepaste stuurprogramma-IC's van Xuda Electronics) om de levensduur van de batterij te verlengen.
Integratie van achtergrondverlichting: Voor instrumenten die nachtelijke weergave vereisen, kunt u EL- of LED-achtergrondverlichtingsmodules integreren en de helderheid aanpassen via PWM-dimmen (zoals het dimmen van Tesla Model 3 op 1024 niveaus).
