Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №8

Интеллектуальные кнопочные переключатели Smartswitch с ЖК-дисплеем и многоцветной подсветкой

Вариади Виктор


В данной статье хотелось бы обратить внимание читателей на новую для нашего рынка продукцию в области коммутационных компонентов. Речь идет об интеллектуальных кнопочных переключателях с ЖК-дисплеем и многоцветной подсветкой.

Японская производственная компания Nihon Kaiheiki Ind. Co., Ltd. (сокращенно — NIKKAI; ЖК-дисплеем и многоцветной подсветкой (далее LCD-переключатели). В настоящий момент это единственная известная автору компания, серийно выпускающая данную продукцию.

Продукция достаточно быстро обрела популярность (преимущественно на рынке США) в области авиационного, медицинского, военного и энергетического машиностроения. Данная продукция крайне интересна для разработчиков и конструкторов панелей управления в таких областях как телевидение и радио, медицина, автомобильная промышленность, бытовая и компьютерная техника, авиационная промышленность и т. п.

Рис. 1. Устройство LCD-переключателя

Схематичное устройство LCD-переключателя показано на рис. 1. Основные характеристики таких переключателей:

  • Встроенный ЖК-дисплей обеспечивает высококонтрастное изображение с широким углом обзора. Он программируется на отображение графики, цифробуквенных символов и анимационных последовательностей. Размер экрана 15,0x10,8 мм с матрицей 36424 точки изображения.
  • RGB-подсветка обеспечивает 8 различных цветов.
  • Механический срок службы не менее 1,0 млн нажатий.
  • Хорошо выраженный тактильный эффект.
  • Герметизированные эпоксидной смолой выводы.

На рис. 2б представлена функциональная схема внутренней организации LCD-переключателя IS1 5ABFP4RGB.

Рис. 2.

а) внешний вид LCD-переключателя IS1 5ABFP4RGB;

б) функциональная схема внутренней организации LCD-переключателя IS1 5ABFP4RGB

1, 2: SW — выводы переключателя, нормально разомкнутого;
3: BL-LED(–) — вывод светодиодной подсветки, катод красного светодиода;
4: BL-LED (–) — вывод светодиодной подсветки, катод синего светодиода;
5: Dout — шина выходных данных;
6: FLM — строб-маркер первой строки данных;
7: LP — тактовая частота управления регистром данных;
8: SCP — тактовая частота;
9: Din — шина входных данных;
10: GND — общая шина;
11: VDD питание логики;
12: VLC — питание LCD-драйвера;
13: BL-LED(+) — питание светодиодной подсветкой, анод;
14: BL-LED — питание светодиодной подсветки, катод зеленого светодиода
Рис. 3. Диаграмма сигналов управления
Характеристики сигналов управления
Перечень Символ Минимум Максимум
Тактовая частота f SCP   6,0 MГц
Импульс подхвата данных f LP   50 кГц
Длительность тактового импульса высокого уровня t CWH 70 нс  
Длительность тактового импульса низкого уровня t CWL 70 нс  
Длительность фиксации данных t DSD 45 нс  
Длительность удержания данных t DHD 50 нс  
Длительность задержки выходных данных t PDO   25 нс
Длительность запичи данных t DSL 50 нс  
Длительность удержания данных t DHL 50 нс  
Длительность импульса высокого уровня подхвата данных t LWH 200 нс  
Длительность строба FLM t DSF 50 нс  
Длительность удержания импульса FLM t DHF 50 нс  
Длительность нарастания импульсов SCP, LP t r/t f   15 нс

В таблицах 1–3 приведены варианты подсветки информации на экранах дисплеев при использовании светодиодов стандартной интенсивности, супер-ярких и RGB. В таблице 4 приведены основные электромеханические характеристики переключателей. В таблице 5 приведены характеристики ЖКИ-дисплея переключателя.

Таблица 1. Стандартная светодиодная подсветка
Код изделия Описание контактной группы Цвет светодиодов
IS15AACP4CF Однополюсный. Без фиксации. Золоченые контакты. Для установки на ПП Красный/зеленый

Таблица 2. Супер-яркая светодиодная подсветка
Код изделия Описание контактной группы Цвет светодиодов
S15ABCP4CF Однополюсный.

Без фиксации.

Золоченые контакты.

Для установки на ПП

Красный/зеленый

IS15ABCP4E Желтый

IS15ABCP4EF Желтый/зеленый

IS15ABDP4E Желтый

IS15ABDP4EG Желтый/синий

IS15ABDP4B Белый

IS15ABFP4B Белый

Таблица 3. RGB светодиодная подсветка
Код изделия Описание контактной группы Цвет светодиодов
IS15ABFP4RGB Однополюсный. Без фиксации. Золоченые контакты. Для установки на ПП Красный/зеленый/синий

Таблица 4. Спецификация
Цепь SPST нормально разомкнут
Мощность 120 мА, 12 В (постоянный ток)
Сопротивление контактов 200 мОм при 20 мВ, 10 мА
Сопротивление изоляции 100 Мом при 100 В (постоянный ток)
Механический срок службы 1 млн минимум
Электрический срок службы 1 млн минимум
Усилие нажатия 2,2 N
Ход толкателя 1,.8 мм
Рабочая температура 0...+40 °С
Температура хранения –10...+60 °С

Таблица 5. Спецификация ЖК-дисплея
Тип дисплея FSTN
Угол обзора регулируемый
Видимая область экрана 15,0 x 10,8 мм
Формат пикселей 36 х 24 точки
Размер пикселей 0,36 х 0,36 мм
Светодиодная подсветка красный/зеленый/синий

Пример принципиальной схемы включения одного LCD-переключателя на базе контроллера PIC16C73 представлен на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема включения одного LCD-переключателя на базе контроллера PIC16C73

Наряду с LCD-переключателями для удобства разработки панелей управления компания NIKKAI также производит аналогичные по размерам ЖК-индикаторы (рис. 5).

Рис. 5. ЖК-индикаторы компании NIKKAI

Высокая информативность LCD-переключателей позволяет создать значительно более дружественную и легкую в понимании панель управления. В наши дни человеку постоянно приходится сталкиваться с различными электронными приборами и устройствами, такими как компьютер, телефон, факс, бытовая техника, содержащими множество клавиш управления. При этом производители данной техники постоянно борются с противоречиями. С одной стороны, необходима миниатюризация электронных компонентов и устройств с целью уменьшения веса и габаритов, с другой — все возрастающая функциональная насыщенность изделий требует более громоздких панелей управления. Число клавиш управления растет, а уменьшение размеров клавиш имеет предел.

Одним из широко известных способов решения этой проблемы является применение сенсорных дисплеев. Но, как оказалось, сенсорные дисплеи не лишены серьезных недостатков. У оператора, управляющего ответственным процессом с помощью такого устройства возникает чувство страха и неуверенности из-за боязни ошибочного касания не той области экрана и активации недопустимой функции. Кроме того, отсутствие тактильного эффекта также способствует некоторой неуверенности. Этих недостатков лишены панели управления, построенные на основе программируемых интеллектуальных LCD-переключателей. Емкость внутренней памяти LCD-переключателя позволяет хранить восемь изображений экрана, то есть одной кнопкой можно реализовать восемь функций, которые представляются на экране дисплея в текстовом или графическом виде. Дополнительную информацию несут восемь программируемых цветов подсветки экрана. Возможные цвета подсветки: красный, зеленый, янтарный, синий, желтый, пурпурный, фиолетовый и белый. Кроме того, можно запрограммировать мерцание подсветки, что может служить средством привлечения внимания оператора.

Удобство и экономическую эффективность LCD-переключателей можно оценить на следующем примере. Центр управления современной атомной или гидроэлектростанции может содержать 1600 различных переключателей. Все эти переключатели можно заменить панелью управления из 116 LCD-переключателей. Панель содержит пять рядов. В верхнем 16 штук и четыре ряда по 25 штук. Верхние 16 переключателей программируются на определенные функции, каждая из которых активирует 100 нижних переключателей. Каждая из 100 кнопок посылает сигнал в соответствии с запрограммированной функцией, которая отображается на дисплее в виде текста или графической картинки.

Весьма актуальны LCD-переключатели для разработчиков измерительных приборов и аппаратуры связи. Панели управления измерительных приборов часто перенасыщены органами управления. Для примера приведем фотографии лицевых панелей анализатора спектра Advantest R3765CG и сигнального генератора Rohde&Schwarz (рис. 6).

Рис. 6. Лицевые панели

а) анализатора спектра Advantest R3765CG

б) сигнального генератора Rohde&Schwarz

Как видно, на лицевых панелях обоих приборов содержаться кнопочные клавиатуры для ввода цифровых данных, задающих значение частоты. Данную клавиатуру можно заменить всего одним LCD переключателем и обычной микрокнопкой ввода. Путем последовательного нажатия оператор выбирает необходимую цифру на экране дисплея и поддверждает ввод нажатием кнопки ввода. Улучшить дизайн лицевой панели можно, применив вместо индикаторного табло индикаторы IS01, т. к. и LCD переключатели и индикаторы выполнены в едином дизайнерском формате.

Можно привести более очевидный пример.

Разместив на корпусе системного блока компьютера один LCD-переключатель, можно выводить на экран дисплея переключателя информацию о температуре процессора, тактовой частоте, емкости жесткого диска и критических ошибках.

Кроме того, с помощью LCD-переключателей можно создать многоязыковую панель управления. Одна и та же команда может быть запрограммирована в каждой кнопке на 8 языках. Пользователь выбирает язык с помощью одного LCD-переключателя — и все команды на клавиатуре отображаются на нужном языке. Данная функция очень полезна для упомянутых выше измерительных приборов, так как в основном меню управления запрограммировано на языке производителя и перепрограммирование прибора, например, с французского на русский, может быть достаточно трудоемко.

В заключение ознакомим читателя со вспомогательными устройствами и аксессуарами, разработанными и производимыми компанией NIKKAI для облегчения конструкторам и разработчикам создания собственных панелей управления на базе LCD-переключателей. На сегодняшний день от разработчиков не требуется глубокого знания микропроцессорной техники для создания собственных клавиатур на базе LCD-переключателей. С помощью компьютера, платы контроллера и USB-интерфейса пользователь без трудаможет создавать свои изображения на дисплее кнопки, управлять подсветкой дисплея и мерцающим режимом (рис. 7).

Рис. 7. Фотографии с экрана монитора, иллюстрирующие программное обеспечение

Ряд выпускаемых компанией NIKKAI комплектов программирования и редактирования позволяет пользователю с помощью компьютера создавать свои символы и записывать их в память переключателя (рис. 8).

Рис. 8. Демонстрационное устройство программирования LCD-переключателя или индикатора

После этого достаточно объединить переключатели в клавиатуру. (Контроллер для организации клавиатуры из 16 переключателей предлагается.) Батарейный модуль (рис. 9) позволяет автономно демонстрировать запрограммированный LCD-переключатель или индикатор. Ротационный переключатель позволяет в циклическом режиме просматривать запрограммированные изображения.

Рис. 9. Батарейный модуль

Демонстрационное устройство программирования двух LCD-переключателей c красно-зеленой подсветкой (рис. 10) наглядно демонстрирует взаимосвязь переключателей, объединенных в клавиатуру.

Рис. 10. Демонстрационное устройство программирования двух LCD-переключателей c красно-зеленой подсветкой

Контроллер управления клавиатурой из 16 LCD-переключателей (рис. 11) позволяет отображать на дисплеях переключателей информацию как из памяти, так и в режиме реального времени.

Рис. 11. Контроллер управления клавиатурой из 16 LCD-переключателей

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке