отправка...Интеллектуальные кнопочные переключатели Smartswitch с ЖК-дисплеем и многоцветной подсветкой
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.
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 15,0×10,8 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.
- 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
- 4: BL-LED (–) — вывод светодиодной подсветки, катод синего светодиода;
| 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.
| Код изделия | Описание контактной группы | Цвет светодиодов |
| IS15AACP4CF | Однополюсный. Без фиксации. Золоченые контакты. Для установки на ПП | Красный/зеленый
   |
| 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
 |
| Код изделия | Описание контактной группы | Цвет светодиодов |
| IS15ABFP4RGB | Однополюсный. Без фиксации. Золоченые контакты. Для установки на ПП | Красный/зеленый/синий
 |
| 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 |
| 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.
Наряду с LCD-переключателями для удобства разработки панелей управления компания NIKKAI также производит аналогичные по размерам ЖК-индикаторы (рис. 5).
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).
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).
Ряд выпускаемых компанией NIKKAI комплектов программирования и редактирования позволяет пользователю с помощью компьютера создавать свои символы и записывать их в память переключателя (рис. 8).
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.
Демонстрационное устройство программирования двух LCD-переключателей c красно-зеленой подсветкой (рис. 10) наглядно демонстрирует взаимосвязь переключателей, объединенных в клавиатуру.
Контроллер управления клавиатурой из 16 LCD-переключателей (рис. 11) позволяет отображать на дисплеях переключателей информацию как из памяти, так и в режиме реального времени.
17 января, 2021