Декодирование сигналов мультиплексированного ЖКИ / Habr

В этой статье я расскажу о том, как работает жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) с точки зрения сигналов, как эти сигналы декодировать и использовать для своих целей.

Иногда возникают вопросы, связанные с эксплуатацией ЖКИ. Например, потек экран устройства, а заменить не на что:

Или экран ЖКИ очень маленький, в темноте его не видно, и стоит задача преобразовать вывод вместо ЖКИ на светодиодный или другой дисплей.

Встречал еще такую проблему: имеется кондиционер, и для улучшения его эксплуатационных характеристик необходимо включать дополнительный вентилятор при появлении на экране символа «снежинка».

Таких вопросов, думаю, придумать можно много, и стоит общая задача — научиться декодировать информацию, выводящуюся на ЖКИ, и использовать по своему назначению.

Жидкокристаллические индикаторы ввиду своих физических особенностей требуют выполнения двух главных требований:

1. Напряжение между электродами должно быть не менее трех вольт.
2. На электроды необходимо подавать переменное напряжение без какой-либо постоянной составляющей.

Если не выполнить первое требование и подать между общим и сегментным электродами напряжение меньше, чем 3 вольта, то сегмент просто не будет виден.

Если же не выполнить второе требование, то индикатор может довольно быстро деградировать (испортятся жидкие кристаллы). Индикаторы первых выпусков особенно сильно страдали от невыполнения второго требования, и вполне могла возникнуть ситуация, когда у пользователя на индикаторе навсегда оставалось время, когда в часах села батарейка.

В жидкокристаллическом индикаторе используются общие и сегментные электроды. Сегментные электроды находятся с одной стороны ЖКИ, общие — с противоположной. Между ними расположены жидкие кристаллы. Если подать переменное напряжение, то жидкие кристаллы изменят свою плоскость поляризации и, с учетом поляризационных фильтров по сторонам индикатора, не будут пропускать сквозь себя свет, и сегмент будет отображаться черным цветом.

Вот фотография индикатора калькулятора, где видны электроды.

Как я говорил, между сегментным и общими электродами необходимо подавать переменное напряжение. Его частота должна быть более 30 герц. Вместо синусоиды подают либо сигналы специальной формы, либо меандр (меандр — это периодический сигнал прямоугольной формы, в котором длительности импульса и паузы равны), который тоже можно с некоторым допущением считать упрощенной синусоидой.

Самые простые ЖКИ имеют один общий электрод. Количество выводов в индикаторе равно количеству сегментов плюс общий вывод.

На общий вывод подается меандр. А на сегментные — тоже меандр. Отличие состоит в том, что если сегмент должен отображаться, то меняются местами импульс и интервал (фаза, относительно сигнала общего электрода). Если сегмент не должен отображаться, то фазы совпадают.

С точки зрения индикатора, когда совпадают фазы, то между электродами напряжение всегда 0 вольт. А если фазы не совпадают, то между электродами напряжение всегда переменное и равно 3 вольтам.

Вывод на индикатор с одним общим электродом довольно прост, но если количество сегментов велико, то соответственно увеличиваются затраты как на разводку индикатора, так и на резервирование соответствующего количества выводных портов на контроллере.

Чтобы уменьшить количество сегментов используют два или более общих электродов. С одной стороны это в разы уменьшает количество сегментных выводов, но с другой стороны усложняет вывод с точки зрения генерации сигналов. Идея в мультиплексировании сигналов заключается в том, что один сегментный вывод отвечает за отображение двух и более сегментов.

Если в индикаторе с одним общим сигналом один сегмент управляется постоянно, то при мультиплексировании количество интервалов времени, когда управляется один сегмент, делится на количество общих сигналов. То есть сначала управляются (отображаются или гасятся) сегменты с общим сигналом COM1, в следующий интервал времени управляются сегменты, связанные с общим сигналом COM2 и т. д. по количеству общих сигналов.

Поскольку интервалы времени, когда управляется один сегмент, сокращается, то соответственно сокращается время его отображения, и чем больше общих сигналов, тем меньше контрастность изображения в целом.

Вместо простого меандра при нескольких общих сигналов необходимо подавать сигналы специальной формы с промежуточными напряжениями. Промежуточные напряжения нужны для того, чтобы выполнялись те два требования, которые я описал выше.

Я снял небольшое видео, где можно на осциллографе посмотреть осциллограммы с реальных часов с одним общим электродом и калькулятора с тремя общими.

Это часть схемы микрокалькулятора «Электроника МК-62». В индикаторе используются три общих электрода. На схеме видна разводка общих и сегментных электродов.

Полная схема доступна по ссылке.

Для удобства я расцветил область ответственности общих электродов. На схеме общие электроды обозначены как О1, О2 и О3.

Сегментные я тоже раскрасил, чтобы было удобно видеть, за какие сегменты отвечают сегментные выводы.

Эпюры формы импульсов сигналов, подаваемые на сегментные и общие выводы, на первый взгляд кажутся жуткими. Но если разобраться, то можно понять, как это работает:

Первые три эпюры соответствуют общим электродам. Я их расцветил соответственно рисунку индикатора на схеме.

Нас будут интересовать только раскрашенные «полочки» сигналов, уровни которых находятся на вершинах осциллограмм. Это те моменты, когда управляются (отображаются или гаснут) сегментные выводы.

В этих эпюрах видно, что сначала внизу «работает» общий О2, затем полочка у О1, потом у О3. После этого полочки так же (только наверху) сначала у О2, затем у О1 и дальше — О3. Так они и чередуются, соблюдая условие переменного напряжения.

Теперь, когда «расшифрованы» эпюры общих сигналов, можно посмотреть на эпюры сегментных сигналов, которые я тоже раскрасил. Эти эпюры от реального отображения на индикаторе цифры 0. (с точкой) в первом знакоместе.

Форма импульсов сегментных и общих сигналов выбрана с расчетом выполнения первого требования — напряжение между электродами должно быть равно трем вольтам. Жидкие кристаллы и поляризационные фильтры проектируются с таким расчетом, чтобы отображаться только при трех вольтах, а если напряжение ниже, то сегменты не будут видны.

Вы можете самостоятельно разобраться, какие конкретно сегменты будут показываться или гаснуть при приходе соответствующих им общих сигналов.

Теперь — после того, как мы разобрались с принципом отображения сегментов, можно сделать довольно простой декодер.

Когда я писал, что между электродами необходимо подавать переменное напряжение, это верно и правильно, но только с точки зрения электродов. Воспользуемся открытием великого Эйнштейна, которое гласит: «все относительно», и привяжемся к одному из полюсу сигналов (отрицательному). Все остальные уровни автоматически станут положительными.

На показанной выше схеме разработчики уже ушли от разнополярного напряжения и сделали сигналы с уровнями 0 и -3 вольта.

Поскольку логика нашего устройства — положительная, то будем считать, что напряжение, показанное в схеме как -3 вольта, в нашей схеме будет равно нулю, а напряжение 0 вольт — плюс три вольта.

В нашей схеме, когда приходит нижняя полочка, то это будет 0 вольт (сигнал GND — земля). Когда приходит верхняя полочка — это +3 вольта. А остальные напряжения сделаны для формирования синусоиды, и мы будем их игнорировать.

Нам необходимо применить два компаратора. Компаратор работает просто: у него есть два входа (положительный и отрицательный) и один выход. Когда напряжение на положительном входе больше, чем на отрицательном, на выходе появляется единица, и наоборот — когда на положительном выходе напряжение меньше, чем на отрицательном, то на выходе — ноль.

Первый компаратор (зеленая линия) будет отслеживать приход верхней полочки общего сигнала. Второй компаратор (красная линия) будет отслеживать приход сегментного сигнала. Уровень зеленой линии подается на отрицательный вход первого компаратора, а уровень красной линии — на отрицательный вход второго компаратора. На положительные же входы компараторов подаются соответственно общий сигнал и сегментный сигнал. Уровень общего сигнала выбран наверху, а сегментного — в нижней части — для того, чтобы «поймать» момент, когда сегмент отображается (те самые 3 вольта). В других случаях он не отображается. Обратите внимание на самую нижнюю эпюру в схеме калькулятора — те моменты, когда остальные сегменты не горят — там сигналы не доходят ни до верхнего, ни до нижнего уровня.

В результате в момент желтой вертикальной линии на выходах компараторов мы поймаем три вольта разницы между сигналами, когда сегмент горит, и 0 вольт, когда не горит.

Итак, мы поймали момент, когда нужный сегмент отображается (или гасится). Теперь этот момент надо зафиксировать. Для фиксирования этого момента будем использовать регистр с защелкой типа 74HC374. На вход регистра подадим сигнал от компаратора № 2, где отследили сегментный сигнал, а на тактовый вход защелки — выход с компаратора № 1, где начнется логическая единица в момент прихода нужного нам общего сигнала.

После того, как регистр защелкнется по положительному скачку входа CLK, на его выходе сигнал не будет изменяться до нового прихода положительной полочки нужного нам общего сигнала.

Для отслеживания одного сегмента (пусть это символ снежинки) схема будет выглядеть так:

Здесь на схеме компаратор U1 отслеживает нижнюю полочку сегментного сигнала, у которого уровень будет ниже, чем установлено на переменном резисторе RP1, и ставит ноль на его выходе. Второй компаратор отслеживает приход верхней полочки общего сигнала и положительным фронтом защелкивает регистр.

Конденсатор C1 необходим, чтобы немного задержать детектирование общего уровня и сместить момент фиксации не в самом начале общего уровня (в это время сегментный может запоздать или будут какие-то переходные процессы), а немного спустя (на рисунке — желтая линия в середине полочки). На выходе регистра будет логический ноль, когда сегмент отображается, и логическая единица, когда сегмент не отображается.

Такая схема нужна для детектирования каждого сегмента. Основная сложность такой схемы — для каждого сегментного и общего сигнала необходим отдельный компаратор, и количество выходов регистров равно количеству сегментов. Но с другой стороны все эти компараторы и регистры сейчас стоят копейки.

Чтобы упростить работу и проверить работоспособность всего, что я написал, я смастерил небольшую платку, на которой развел несколько компараторов и регистров.

Схема: habrastorage.org/webt/wk/1i/kg/wk1ikgqdavyjnxcqsqlr2174jke.jpeg

Описание схемы такое же, как и для одного сегмента, только умноженное на 16 сегментных и один-два общих сигнала (количество выбирается перемычкой).

В плате предусмотрены транзитные входы-выходы питания и уровней компараторов, чтобы сэкономить на деталях и настройке.

Вот еще одно видео, где описывается работа этой платы и показывается, как работает детектирование:

Детектирование калькулятора интересно только в академических целях, а для себя на базе этих плат сделал реальное устройство — светодиодные часы на базе советских часов «Электроника 55».

В часах довольно много сегментов, и пришлось использовать четыре платы.

Эти платы также позволяют мультиплексировать выходы регистров. То есть выходы каждого регистра можно объединить в одну 8-битовую шину. В платах предусмотрено отключение выходов (нога 1 у каждого регистра). Для отключения на каждый регистр подается логическая единица (например, с микросхемы-мультиплексора типа 74HC137), а на тот регистр, с которого надо снимать данные — логический ноль. Тогда, поочередно выбирая нужный регистр, можно считывать данные с шины ЖКИ, например, другим микроконтроллером, и дальше обрабатывать по своему усмотрению. Причем выборку можно производить асинхронно от схемы декодирования с любой скоростью.

Вот таким образом можно считывать информацию с LCD и использовать в своих целях. Спасибо за внимание.

РадиоКот :: Управление ЖКИ без контроллера: цифровой термометр, цифровой дисплей.

РадиоКот >Статьи >

Управление ЖКИ без контроллера: цифровой термометр, цифровой дисплей.

Сегодня использованием в каком-либо микроконтроллерном устройстве жидкокристаллического индикатора (ЖКИ, LCD) никого не удивишь. Однако то, что обычно встречается в таких устройствах, представляет собой модуль, в котором интегрированы собственно ЖК-панель и специальный драйвер, который помимо реализации интерфейса занимается еще и формированием управляющих напряжений для экрана. Нас же будут интересовать простые ЖКИ без контроллера, как ими управлять и вообще, насколько они применимы в любительских конструкциях.

Сначала немножко теории. Сегмент ЖКИ (будь то точка или часть семисегментного знакоместа) представляет собой конденсатор, пространство между обкладками которого заполнено жидкими кристаллами (ЖК, это группа веществ, названных так потому, что они одновременно демонстрируют свойства, характерные как для жидкостей, так и для кристаллов).

Под действием электрического поля между обкладками молекулы ЖК выстраиваются определенным образом так, что происходит поляризация проходящего через элемент света, что в купе с применением внешних поляризаторов (специальные полимерные пленки, нанесенные на дисплей) приводит к засвечиванию сегмента. В невозбужденном состоянии ячейки молекулы ЖК расположены хаотично, поляризации нет, сегмент «выключен». Это весьма упрощенное описание процессов в ЖКИ, поэтому заинтересовавшихся прошу самостоятельно ознакомиться с материалами на эту тему, найти их не сложно, например, многие вопросы достаточно подробно рассмотрены здесь.

Казалось бы, в таком случае, для управления индикатором достаточно подать на обкладки постоянное напряжение и вот оно, счастье. Но не все так просто, поскольку при приложении к обкладкам постоянного напряжения в среде между ними начинают протекать электрохимические процессы, что приводит к деградации электродов и самих ЖК и выходу индикатора из строя через некоторое непродолжительное время. Поэтому в простейшем случае для управления сегментом используется меандр, причем если на электроды подается синфазный сигнал – сегмент выключен, а если противофазный – засвечен, что и проиллюстрировано на рисунке выше. Собственно, на этом с теории пока что хватит, посмотрим, что же у нас есть по факту…

А есть у нас следующее: в общем случае ЖКИ бывают с простым управлением (когда на все сегменты ЖКИ приходится один общий электрод) и с мультиплексированием (когда существует несколько общих электродов, а сегменты объединены в группы – образуется матрица столбцов-общих и строк-сегментов). Мультиплексные индикаторы мы пока отложим в сторону и, возможно, вернемся к ним в следующих статьях (страждущие могут ознакомиться с аппнотом AN563 от Микрочипа, описаниями встроенных контроллеров LCD некоторых МК MSP-серии от Texas Instr. или отладочным комплектом AVR Butterfly на Atmega169), а мы пока поподробнее пообщаемся с более простыми представителями этого славного семейства.

Первое, что попало в руки – пара индикаторов от мультиметров M890G (или их клонов, уж не знаю) и дисплей от какого-то мультиметра Uni-T. Все индикаторы способны отображать «3,5» разряда, т.е. имеют 3 полных 7-ми сегментных знакоместа и еще одну «1» старшего разряда, а также массу специальных символов, характерных для мультиметров: Ом, кОм, мА, V и т.д., и т.п.

Конструктивно представляют собой собственно стекло индикатора, закрепленное в пластиковой рамке с креплениями к печатной плате и снабженное контактным элементом из токопроводящей резины, предназначенным для электрического соединения с той же самой платой. Первый контакт индикатора (отсчитываем слева направо в рабочем положении индикатора) является общим, остальные несколько десятков контактов – сегменты. Индикаторы от M890G пока ждут своего часа, а для Uni-T’овского дисплея была изготовлена переходная плата следующего вида:

Как видно, ничего особенного, просто способ закрепить индикатор и сделать доступными для пайки все его контакты. Та часть дорожек, которая непосредственно контактирует с индикатором (верхняя половина платы), залужена для обеспечения лучшего контакта. Плата полностью симметрична. Для определения назначения выводов использовался метод высоконаучного тыка, поскольку с документацией на такие компоненты, сами понимаете, дела обстоят довольно грустно. Для «прозвонки» можно использовать и обычный мультиметр, но, как мы уже выяснили, это не сильно полезно для индикаторов (хотя можно не обращать на это внимание при столь непродолжительном воздействии), к тому же, сегменты могут быть неконтрастными либо довольно быстро «рассасываться» (постепенное, но достаточно быстрое пропадание изображения). Поэтому была написана простейшая (даже приводить ее здесь не буду) программа для МК, которая с частотой 100Гц выдавала на два вывода контроллера противофазный меандр: одним из этих выводов касаемся первого контакта индикатора, вторым – поочередно всех остальных, записывая то, что индикатор нам показывает. Всей работы минут на пять.

Ну ладно, индикатор мы как-то подключили, что-то он у нас даже показывает, что дальше? А дальше, поскольку абстрактными изысканиями я заниматься не очень люблю, решено было изготовить на основе (или при участии? 🙂 этого индикатора простейший комнатный термометр. Собственно, контроллер – AТmega8515, датчик – TMP101 (и то, и другое выбрано исходя из наличия), схема – на рисунке:

Конструктивно это оформлено в виде «бутерброда» из платы с индикатором и платы контроллера, на которой также установлен термодатчик; питается все от внешнего 5В сетевого адаптера (а-ля зарядник для сотового, опять же, ну вот много их у меня 🙂 , а с батарейками не было нужды связываться). Один нюанс: по плате видно, что в данном случае мы не используем многие из сегментов ЖКИ. Такие сегменты лучше соединить с общим электродом ЖКИ, тогда на них будет синфазный с общим сигнал и они никогда не будут засвечены. Если этого не сделать, то при прикосновении к таким выводам или при существенном уровне внешних помех возможна нежелательная паразитная засветка сегментов. На плате разведен ряд дополнительных элементов (кварц, разъем питания с LC-фильтром), которые в конечной версии не используются, что видно на фотографии платы. Устройство упаковано в пластиковый корпус и вроде как вполне пристойно смотрится:

Программа для МК написана на Си в среде WinAVR, тоже не отличается сложностью, занимается обслуживанием датчика по шине I2C, расчетом температуры, подготовкой данных для вывода на ЖКИ и, собственно, их выводом. Процедура вывода представляет собой инвертирование портов, подключенных к ЖКИ, в теле прерывания по переполнению таймера с частотой около 100Гц. Визуально я не увидел разницы между частотами от 50 до 400Гц, ну а поскольку рекомендаций производителя для этих ЖКИ я не знаю, остановился на 100. Прошивку с исходниками можно заполучить в конце статьи, схему и платы – там же.

Да, при отрицательных температурах термометр работать отказался по причине банального замерзания индикатора, а при температурах 1-2 градуса выше нуля что-то еще показывал, ме-е-е-е-е-дленно так обновляя показания… Ну да не беда, он все же позиционируется как комнатный.

Далее был приобретен индикатор ITS-E0808 производства Intech: габаритный размер 50.80 x 22.86 мм, видимая область 45.72 x 12.70 мм, 4,5 разряда и немножко спецсимволов: данных по нему тоже не густо, но хоть распиновку угадывать не пришлось – и на том спасибо. Этот индикатор имеет проволочные выводы и может впаиваться непосредственно в печатную плату. Поскольку выводов у него тоже довольно много, в качестве разнообразия решено было для управления им использовать сдвиговые регистры 74HC4094. 5 последовательно соединенных регистров дали искомые 40 линий управления (схему рисовать не буду: стандартное каскадное включение сдвиговых регистров можно подсмотреть во многих конструкциях на нашем сайте, так что это останется домашним заданием), управление осуществляется с помощью МК по трем проводам: Data (загружаем последовательные данные), Clock (тактовая частота) и Strobe (установка данных на выходах регистров). Плата разработана односторонней, все перемычки выполнены проволокой (обрезками от выводов резисторов). Получилась вот такая штука:

А если заглянуть под индикатор…

Программу полностью приводить не буду, поскольку она «заточена» под конкретную макетную плату, но тем не менее, достаточный для понимания принципов работы и повторения конструкции исходник на Си доступен для скачивания в конце статьи. Да и принципы-то не изменились: теперь мы в прерывании не просто инвертируем состояние портов МК, подключенных к ЖКИ, а загружаем в регистры специальным образом подготовленные данные. Только и всего.

К преимуществам описанных ЖКИ можно отнести достаточно простое управление, контрастность изображения, а главное — низкое энергопотребление, которое открывает широкие перспективы по применению подобных индикаторов в портативных устройствах с батарейным питанием. Но об этом мы поговорим уже в следующий раз.

Файлы:
Схема термометра SPlan 6.0
Плата термометра Layout 5.0
Исходники (Си, WinAVR) и прошивка термометра
Плата для ITS-E0808 Layout 5.0
Исходники (Си) для ITS-E0808

Ну а все вопросы, как всегда, в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Способ проверки годности жидкокристаллических индикаторов по обрывам и коротким замыканиям

 

Изобретение относится к жидкокристаллическим индикаторам (ЖКИ). Сущность изобретения: перед визуальным контролем готового ЖКИ производят проверку годности по обрывам не заполненного жидкостью пакета пластин путем подключения его к источнику питания последовательно с эталонным ЖКИ, а затем, подключая к ним параллельный пакету второй эталонный ЖКИ, и по совпадению информации на обоих эталонных ЖКИ судят о наличии обрывов в проверяемом пакете. Технический результат состоит в повышении надежности контроля ЖКИ, увеличении процента выхода годных ЖКИ и экономии дорогостоящих расходуемых материалов. 1 ил.

Изобретение относится к жидкокристаллическим индикаторам (ЖКИ), а именно к способам их контроля по обрывам и коротким замыканиям (КЗ).

Известен способ испытаний ЖКИ на отсутствие обрывов и КЗ между сегментами (ПАТН. 433811.018 ТУ. Технические условия на ЖКИ), при котором индикатор подключают к источнику питания переменного напряжения звуковой частоты. При подаче напряжения на все выводы знаковой и сигнальной пластин должны появиться изображения всех сегментов знаковой пластины, что говорит о годности ЖКИ. Признаком забракования ЖКИ по обрывам и КЗ является оцениваемое визуально появление изображения сегментов, не подключенных к источнику питания, либо исчезновение изображений сегментов, подключенных к нему. К недостаткам данного способа следует отнести низкий процент выхода годных изделий (порядка 60%), что приводит к потере дорогостоящей жидкости и других материалов. Техническая задача, поставленная перед изобретением, состоит в повышении надежности контроля ЖКИ по обрывам и КЗ, увеличении процента выхода годных изделий и экономии дорогостоящих материалов. Данная техническая задача решается тем, что в способе проверки годности ЖКИ по обрывам и КЗ путем визуального контроля изображений сегментов знаковых и сигнальных электродов при подключении ЖКИ к источнику переменного напряжения звуковой частоты предварительно проводят проверку годности по обрывам и КЗ не заполненного жидкостью пакета пластин путем подключения его отдельных сегментов или их групп к источнику питания последовательно с эталонным ЖКИ, по изображению сегментов которого судят о наличии или отсутствии обрывов по сегментам знаковой или сигнальной пластины пакета, затем, не отключая последовательный ЖКИ, параллельно пакету подключают второй эталонный ЖКИ и по совпадению или несовпадению изображений сегментов на обоих эталонных ЖКИ судят о наличии или отсутствии КЗ между пластинами или между сегментами знаковой или сигнальной пластин, после чего заполняют пакет жидкостью и проводят упомянутый визуальный контроль ЖКИ. Такая дополнительная проверка не заполненного жидкостью пакета позволяет довести процент выхода годных ЖКИ практически до 100% и существенно экономить дорогостоящую жидкость и другие расходуемые материалы. Сущность изобретения поясняется функциональной схемой, изображенной на чертеже, где 1 — не заполненный жидкостью пакет сигнальной и знаковой пластин; 2 — эталонный по обрывам и КЗ ЖКИ-1, включенный последовательно с пакетом; 3 — эталонный по обрывам и КЗ ЖКИ-2, включенный параллельно пакету; 4 — источник питания напряжения звуковой частоты, звуковой генератор ЗГ; 1К — группа двойных ключей для подключения к ЗГ сигнальных сегментов пакета 1, ЖКИ-1, ЖКИ-2; 2К — группа ключей для подключения знаковых сегментов ЖКИ-1 последовательно знаковым сегментам пакета 1; 3К — многопозиционный ключ для одновременного подключения знаковых сегментов ЖКИ-2 параллельно знаковым сегментам пакета 1. Проверка производится следующим образом. Включают один двойной ключ из группы 1К и один ключ из группы 2К. На ЖКИ-1 через пакет 1 подается питающее напряжение от 3Г и на ЖКИ-1 отображается один, выбранный ключами на 1К и 2К, сегмент. Если этого не происходит, то это означает наличие обрыва по этому сегменту в пакете 1 по знаковой или сигнальной пластине пакета. Если сегмент на ЖКИ-1 отображается, подключают ключом 3К одновременно все знаковые сегменты параллельно ЖКИ-2. На него подается питание только на сегмент, определяемый ключом из группы 1К и ключом из группы 2К. При этом отображается на нем только сегмент, аналогичный сегменту на ЖКИ-1. Если этого не происходит, то имеется короткое замыкание в пакете 1 между знаковой и сигнальной пластинами по этому сегменту. Если сегмент отображается, но одновременно отображаются дополнительные сегменты, то это означает наличие короткого замыкания в пакете 1 между знаковыми или сигнальными сегментами, через которое подается напряжение на другие сегменты ЖКИ-2. Аналогичная операция проводится по каждому ключу из группы 1К и 2К поочередно. Допускается одновременное включение нескольких ключей из групп 1К и 2К, если эти комбинации однозначно определяют наличие КЗ и обрывов в пакете 1. Затем пакет заполняют жидкостью и проводят контрольную проверку готового ЖКИ по описанному выше способу визуального контроля в соответствии с ТУ. Данный способ позволяет получить 100%-ную гарантию выхода годных ЖКИ и сэкономить дорогостоящие расходуемые материалы. Исключения могут составить из-за некачественной жидкости или дефектам по приклеенным после проверки выводам.

Формула изобретения

Способ проверки годности жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) по обрывам и коротким замыканиям (КЗ) путем визуального контроля изображений сегментов знаковых и сигнальных электродов при подключении ЖКИ к источнику переменного напряжения звуковой частоты, отличающийся тем, что предварительно производят проверку годности по обрывам и КЗ не заполненного жидкостью пакета пластин путем подключения его отдельных сегментов или их групп к источнику питания последовательно с эталонным ЖКИ, по изображению сегментов которого судят о наличии или отсутствии обрывов по сегментам знаковой или сигнальной пластин пакета, затем, не отключая последовательный ЖКИ, параллельно пакету подключают второй эталонный ЖКИ и по совпадению или несовпадению изображений сегментов на обоих эталонных ЖКИ судят о наличии или отсутствии КЗ между пластинами или между сегментами знаковой или сигнальной пластин, после чего заполняют пакет жидкостью и проводят упомянутый визуальный контроль готового ЖКИ.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Прибор для проверки модулей ЖКИ на основе контроллера HD44780

Р/л технология

Главная  Радиолюбителю  Р/л технология

---

Популярные у радиолюбителей буквенно-цифровые модули ЖКИ в большинстве своём собраны на основе контроллера HD44780 фирмы Hitachi, который можно считать промышленным стандартом. Аналоги этого контроллера и модули на их основе производят многие фирмы. Предлагается прибор для оперативной проверки работоспособности таких модулей и содержимого их знакогенераторов.

На рис. 1 представлен самый распространённый в нашей стране, но не единственный, вариант таблицы кодов знакогенератора модуля ЖКИ, содержащей не только латинские, но и русские буквы. Получив каждый из этих кодов (двузначное шестнадцатеричное число), модуль выводит на свой экран соответствующий символ. Например, код 0х4Е (десятичное значение 78) — латинская буква N, а код ОхВО (десятичное значение 176) — русская буква Ю.

Рис. 1. Таблицы кодов знакогенератора модуля ЖКИ

Символы разделены на две группы. Первая (коды с 0x20 по 0x7F) содержит цифры, буквы латинского алфавита и спецсимволы. Эта группа всегда одинакова, и коды находящихся в ней символов соответствуют известной кодовой таблице ASCII. Во второй группе (коды с 0хА0 по 0xFF) в рассматриваемом случае находятся буквы русского алфавита и различные значки. Однако в модификациях даже однотипных модулей ЖКИ, выпускаемых для разных стран, здесь вместо русских букв могут находиться буквы других национальных алфавитов и вообще любые символы. Коды с 0x00 по 0x07 отданы программистам для создания собственных символов, изображения которых можно загружать в память модуля специальными командами.

Если в руки радиолюбителю попал модуль ЖКИ без «опознавательных знаков» или такой, на который невозможно найти справочные данные (например, бывший в употреблении или даже купленный в интернет-магазине), неплохо иметь прибор для быстрой проверки его работоспособности и определения содержимого знакогенератора.

Такой прибор, схема которого представлена на рис. 2, построен на микроконтроллере DD1 (PIC16F84A-04/P, описание которого можно найти по адресу http://datasheet.su/ datasheet/Microchip/ PIC16F84A-04/P). Он позволяет проверять модули символьных ЖКИ со встроенным контроллером HD44780 и следующими комбинациями числа знакомест в строке (первый сомножитель) и числа строк (второй множитель) на экране: 8×1, 8×2, 16×1, 16×2, 16×4, 20×1, 20×2, 20×4, 32×2, 40×2.

Рис. 2. Схема прибора

Резистор R1 поддерживает высокий логический уровень на входе MCLR микроконтроллера. Это предотвращает влияние на этот высокоомный вход наводок, способных вызвать нежелательные перезапуски микроконтроллера. Резистор R2 и конденсатор C2 — частотозадающие элементы встроенного в микроконтроллер тактового RC-генератора. Сопротивление резистора R2 может лежать в пределах 5…100 кОм, аёмкость конденсатора C2 должна быть не менее 20 пФ. При их номиналах, указанных на схеме, получена тактовая частота около 4 МГц. Её стабильность, конечно, хуже, чем у кварцевого генератора, но в рассматриваемом случае она и не требуется. От этой частоты зависит только скорость автоматического повторения «нажатий» на кнопку SB1 при её удержании нажатой. Резистором R3 регулируют контрастность символов на экране проверяемого модуля ЖКИ HG1. Резисторы R1 и R3 могут иметь сопротивление 1…10 кОм.

Ввиду простоты схемы печатная плата для прибора не разрабатывалась, он собран на макетной. Кнопка SB1 — КМ 1-1В или любая другая. Резисторы R1 и R2 — МЛТ-0,125, R3 — СП3-4, конденсаторы — любые керамические.

Микроконтроллер PIC16F84A-04/P можно заменить на PIC16F84A-20/P или на PIC16F84 с такими же индексами после дефиса. Можно применить аналогичные микроконтроллеры с индексом /SO (в корпусе для поверхностного монтажа), но тогда и другие детали прибора желательно заменить на предназначенные для поверхностного монтажа.

Источник питания прибора должен давать стабилизированное напряжение 5 В при токе нагрузки не менее 100 мА.

При подаче на прибор с подключённым проверяемым модулем ЖКИ напряжения питания должны стать видимыми все элементы изображения во всех знакоместах экрана, как показано на рис. 3. Этим проверяют их целостность и общую работоспособность модуля.

Рис. 3. При подаче на прибор с подключённым проверяемым модулем ЖКИ напряжения питания должны стать видимыми все элементы изображения во всех знакоместах экрана

Учтите, что у большинства модулей ЖКИ плюс напряжения питания (V_dd) следует подавать на вывод 1, а минус (V_ss) — на вывод 2. Однако бывает и наоборот. Например, у модуля Wh2602D-TML-CT Если подать питание в неправильной полярности, модуль работать не станет, а через некоторое время будет безвозвратно испорчен. У автора был такой печальный опыт. Но кратковременную (несколько секунд) переполюсовку модуль всё-таки выдерживает. Поэтому, если на подачу питающего напряжения модуль не реагирует, прибор необходимо незамедлительно отключить от источника питания и искать причину неработоспособности модуля.

Первое после включения питания нажатие на кнопку SB1 погасит прямоугольники на экране, а в его верхней строке будет выведена надпись «z 122». Это значит, что в знакогенераторе контроллера модуля имеется символ «z» с кодом 122 (здесь и далее значения кодов десятичные). При дальнейших нажатиях или при удержании кнопки нажатой на экран поочерёдно выводятся символы с кодами 123-255, затем цикл бесконечно повторяется, начиная с кода 122. Это даёт возможность просмотреть все символы, содержащиеся во второй части кодовой таблицы, и узнать их коды для использования в разрабатываемых программах.

На рис. 4 на экран модуля ЖКИ 20×4 фирмы OPTREX, знакогенератор которого не содержит русских букв, выведена надпись «в 226». А на рис. 5 на экран русифицированного модуля ЖКИ 16×2 неизвестного типа выведена надпись «Щ 226». Это подтверждает, что у модулей разных модификаций одному и тому же коду из второй части таблицы могут соответствовать разные символы.

Рис. 4. На экран модуля ЖКИ 20×4 фирмы OPTREX, знакогенератор которого не содержит русских букв, выведена надпись «в 226»

Рис. 5. Экран русифицированного модуля ЖКИ 16×2 неизвестного типа выведена надпись «Щ 226»

Программу микроконтроллера можно скачать здесь.

Автор: Г. Нюхтилин, г. Ковров Владимирской обл.

Дата публикации: 09.11.2015

Мнения читателей

• Назим / 09.02.2016 — 19:53
  «Учтите, что у большинства модулей ЖКИ плюс напряжения питания (Vdd) следует подавать на вывод 1, а минус (Vss) — на вывод 2. Однако бывает и наоборот. Например, у модуля Wh2602D-TML-CT» раза содержит ошибку, должно быть так: «Учтите, что у большинства модулей ЖКИ плюс напряжения питания (Vdd) следует подавать на вывод 2, а минус (Vss) — на вывод 1. Однако бывает и наоборот. Например, у модуля Wh2602D-TML-CT» http://www.winstar.com.tw/products_detail_ov.php?lang=ru&ProID=24 Вам в подтверждение.
• Николай / 17.11.2015 — 12:10
  А программы (или прошивки) под PIC16F628 (почти аналог) не предвидится?

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Жидкокристаллические алфавитно-цифровые индикаторы | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 31 декабря, 2014

И так. Недавно пришли из Китая, через eBay заказанные и купленные, жидкокристаллические алфавитно-цифровые индикаторы на платформе контроллеров HD44780 или KS0066

.

Они давно уже пользуются большой популярностью у радиолюбителей. Марку сих девайсов определить не удалось. Смотрим фото. Кроме того, что они имеют две строки и в каждой по 16 символов – больше ничего. Такие ЖКИ имеют простую схему управления, например, для отображения информация на таком дисплее достаточно всего шести линий микроконтроллера, а так же они имеют относительно небольшую стоимость. Большинство таких индикаторов имеют подсветку, что позволяет использовать их в условиях плохой видимости или в полной темноте.

Индикаторы имеют однорядную или двух рядную разводку выводов при строго определённой последовательности их нумерации (рис. 2). Но из практического опыта использования ЖКИ-индикаторов необходимо констатировать, что выводы 1 и 2 (питание) зачастую могут иметь обратную полярность. Поэтому перед подключением обязательно убедитесь, как в вашем индикаторе разведено питание. Сделать это очень просто – вывод питания «минус» соединён с металлической рамкой, которая прижимает собственно сам дисплей к печатной плате. При неправильной полярности можно вывести индикатор из строя.

ЖКИ — индикаторы позволяют отображать символы латинского алфавита, цифры, при наличии соответствующего знакогенератора – кириллические (русские буквы), а так же специальные символы. Существуют знакогенераторы и с символами других алфавитов. Таблица знакогенератора «двуязычного» индикатора, или как её называют «Epson раскладка Russian» приведена в таблице ниже.

Для того что бы отобразить, допустим символ русской буквы Ш, необходимо указать позицию символа на индикаторе (например, для моего 2-х строчного 16-ти символьного индикатора первая строка имеет адресацию в интервале 80h – 8Fh, вторая строка С0h-CFh), а затем код отображаемого символа Ш – AСh (А – «координата» по горизонтали, С – по вертикали таблицы знакогенератора).
Все это хорошо, но в купленных мною индикаторах, мало того, что нет знакогенератора русских букв, но в нем нет значка градуса, часто необходимого при разработке термометров и т.п. Но в этих LCD предусмотрена запись в знакогенератор семи своих «самодельных» символов. Как это сделать я расскажу. Для начала, чтобы лишить себя удовольствия определения кода каждой точки в матрице, состоящей из 5×8 точек, скачайте программу, она свободно распространяется в сети. Смотрим скриншот этой программы.

Нажатием на ячейки матрицы, мы рисуем нужный символ, в данном случае это символьный значок градуса. Внизу нам программа сразу пишет коды выбранных точек матрицы. Теперь нам необходимо эти коды записать в контроллер индикатора. Для этого нам надо написать небольшую программку. Что бы не путать рубрики сайта эту программу я выложу в статье «Программа взаимодействия PIC16 и ЖК дисплея». Еще документацию на LCD можно прочитать здесь.

Скачать “HD44780-rus.rar” HD44780-rus.rar – Загружено 406 раз – 367 KB

Интересная статья из ж. «Радиомир»

Скачать “LCD-.rar” LCD-.rar – Загружено 417 раз – 2 MB

Статья из «Схемотехники»

Скачать “lcd-1.rar” lcd-1.rar – Загружено 385 раз – 1 MB

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:4 569

разновидности устройств и правила их использования

Даже при простейших работах в электрических цепях в хозяйстве пригодится индикатор напряжения – устройство показывающее наличие или отсутствие электрического тока и напряжения в сетях от 220 до 1000в (в зависимости от прибора). Целесообразность его использования продиктована в первую очередь тем, что электрический ток не получится увидеть глазами – о его наличии можно судить только по тому, работает включенное в розетку устройство или нет.

Разновидности индикаторов

Главная функция, которую должен выполнять указатель напряжения, это проверка целостности электрической цепи – именно от этого зависит, будет работать включенный в розетку прибор или нет. Различные устройства справляются с этой задачей по-разному – стандартная отвертка индикатор напряжения использует для проверки ток, который уже есть в сети (пассивная), а внутри многофункционального тестера-пробника напряжения есть целая схема с отдельным питанием (активный), что позволяет прозванивать даже обесточенные электрические цепи. Все эти устройства работают по схожему принципу, но имеют некоторые различия в правилах применения.

Пассивная отвертка индикатор

Это однополюсный бытовой индикатор фазы, выполняющий одну-единственную задачу – показать наличие или отсутствие напряжения в определенной точке электрической цепи. Профессиональными электриками не используется, ввиду крайне ограниченного функционала, но дома среди набора инструментов «на всякий случай» она может пригодиться.

Бесспорное преимущество устройства в том, что наличие напряжения однополюсный индикатор показывает после прикосновения к любому токоведущему контакту. Нулевой провод не нужен – его роль выполняет тело человека, что держит в руках отвертку. Наличие или отсутствие фазы показывает неоновая лампа внутри устройства – чтобы проверить напряжение надо жалом отвертки коснуться проводника, а рукой дотронуться до контактной пластины на ручке.

Для защиты пользователя от высокого напряжения между жалом и лампой установлен резистор, но из-за этого индикатор не реагирует на напряжение ниже чем 50-60 вольт.

Активная отвертка индикатор

Внутри корпуса прибора собрана схема, запитанная от собственного источника питания (батарейки), поэтому это более чувствительный детектор напряжения. Вместо неоновой лампы здесь используется светодиод, который реагирует не только на прикосновение к проводнику, но и если жало просто попадает в электромагнитное поле, которое есть вокруг любого проводника под напряжением. Это его свойство с успехом используется для поиска проводки в стенах или мест ее обрыва. Нужно взять отвертку за жало и провести ее вдоль провода – если в каком-то месте лампа перестала светить, значит там (+/- 15 см) повреждена проводка.

Также светодиодный индикатор будет срабатывать если одной рукой дотронуться до жала, а другой до контактной платины в рукоятке. Это свойство широко используется для прозвонки проводов (определения их целостности). Надо просто взять один конец провода в руку, а до другого дотронуться жалом отвертки – если нет обрыва, значит индикатор засветится.

Высокая чувствительность устройства является и его недостатком – так как индикатор может показать наличие напряжения и там, где его никогда не было и наоборот – он не отреагирует на обрыв нулевого провода (разве что поменять фазу и ноль местами).

Многофункциональная активная отвертка индикатор

Этот тестер напряжения является улучшенным вариантом предыдущего инструмента – отличается наличием переключателя, которым можно регулировать чувствительность прибора, а также использовать его в контактном и бесконтактном режиме.

Зачастую такая многофункциональная индикаторная отвертка оснащена жидкокристаллическим мини дисплеем, на котором показывается не только наличие напряжения, но и его вольтаж. Это позволяет определять паразитные токи наводки, которые трудно распознать пользуясь обычным индикатором наличия напряжения в цепи.

Кроме дисплея такие устройства комплектуются зуммером, позволяющим без помех использовать прибор в условиях, когда цифровой индикатор не видно. По сути, ТОПовые модели электронных индикаторных отверток это упрощенные мультиметры, но с одним жалом вместо двух щупов. Некоторые электронные индикаторные отвертки даже способны измерить температуру поверхности, к которой прикасается жало устройства.

Самодельный пробник (контролька)

В сумке электрика зачастую есть самодельный пробник напряжения с обыкновенной лампочкой на 220 вольт – на профессиональном жаргоне получивший название «контролька». Несмотря на размеры, он зачастую бывает более удобным, хотя все его достоинства в полной мере раскрываются при проверке трехфазных сетей.

По сути это обычная лампочка, вкрученная в патрон, а провода исполняют роль щупов, которыми касаются контактов, на которых надо проверить наличие напряжения. По сравнению с другими простейшими пробниками индикаторами, контролька не просто показывает наличие электрического тока – по яркости ее свечения можно понять, нормальное ли в цепи напряжение.

К дополнительным преимуществам относится возможность проверить наличие всех трех фаз. К примеру, если есть три провода и два из них «посажены» на одну фазу, то любой другой указатель напряжения на другом конце провода просто покажет что на каждую жилу приходит фаза, а электродвигатель при этом запускаться не будет. В таком случае берется две контрольки, соединенные последовательно, и свободными щупами проверяются фазы между собой – на проводах с одной фазой лампочки гореть не будут. Плюс ко всему, контрольку всегда можно использовать как дополнительное освещение.

Из минусов устройства выделяется только то, что одну фазу можно проверить только если рядом есть нулевой провод, хотя сложно представить ситуацию с его отсутствием.

Универсальный пробник

Наиболее распространенный указатель напряжения среди инструментов профессионального электрика, совмещающий в себе функциональность и удобство использования. Универсальный прибор, который умеет все: определяет фазу и ноль в сети переменного тока, плюс и минус при постоянном, прозванивает проводку, показывает какое напряжение в цепи, имеет звуковую и визуальную индикацию.

Не все подобные устройства умеют находить проводку сквозь стены, но остальных функций более чем достаточно для ежедневных работ, с которыми сталкивается электрик.

Границы измерений определены качеством изоляции и моделью прибора – 220-380 или указатели напряжения до 1000 в и выше.

Мультиметр – все и сразу

Электрический универсальный тестер, объединяющий в одном корпусе все основные приборы, которыми пользуются электрики и радиолюбители – вольтметр, амперметр и омметр. Кроме того устройство может проверять диоды и транзисторы, а также измерять емкость конденсаторов.

Указатель напряжения отличается высокой точностью измерений – в зависимости от выставленного режима, определяет силу тока, сопротивление проводников и прочие значения до сотых и тысячных долей единиц. Для вывода результатов измерений оснащен жидкокристаллическим индикатором.

Что лучше выбрать

Все устройства имеют свои плюсы и минусы, которые надо учитывать при их покупке. Кроме того, надо понимать, зачем оно будет нужно – к примеру, если контролька отлично себя зарекомендовала в трехфазных цепях, то делать ее для домашнего использования особого смысла нет.

Как ни странно, но если человек не разбирается в электрике, то ему лучше купить все таки полупрофессиональное устройство – хотя бы универсальный пробник на 220-380в. Кроме того, что это просто надежное и нужное устройство, если придется приглашать электрика или просить знакомых посмотреть проводку, то лучше если под рукой окажется хороший прибор.

Часовые индикаторы — как проверить? — Курилка

17 часов назад, Чифф сказал:

Я с барыгами говорил по дружбе

Так то не с барыгами говрить надо… барыги уже лет 20 как запасы распродали 🙂

Сейчас скорее всего всплывают остатки из заваленых хламом арендаторов подвалов и прочих помещений. Помещение в аренду сдали, станки и комнаты инструменталки пользовать запретили, их хламом завалили да и забыли все про них. А как дело дозходит до сноса или переоборудования зданий и помещений, хлам вывозят, а под ним «сокровища» всплывают. Правда то что это сокровища далеко не все догадываются и бывает тоже пилят в металл ибо тетеньке отвесвенной сказал — освободить срочно помещения. Ну она металистам и мусорщикам и звонит — вгрести и вывести. А те и рады… хотя порой тоже дураки попадаются… пилют ломают… в переплав.

Сам нарывался несколько раз на подобные помещения. Правда чаще всего поздно.

Тут по дороге в гаражк примеру цеховое здание, там варят теплицы, чать помещений пустовало завлено. В одном недавно поселилист стекольщики, но месяц посидели — не пошло… съехали… они даже хлам не вывозили, так… втиснулись и все… попробовать… А после них смотрю стали здание ремонтить и помещение это освобождать. Вывозили хлам. Смотрю — как хлам разобрали а там на фундаментах станочки стоят. Точно видел краем глаза мельком токарный. Состояние не зхнаю. Что там еще есть фиг знает… но думаю оно пораздербанено сильно за эти годы.

Ну и целые цеха как весна так выносят. Полгода назад на такой вынос прибежал, там уже все попилили и в метал… мало что осталось. Да и что осталось — дороже вывести с завода чем выкупить… Ессно в этих цехах десятилетия непрофильные конторы располагались — склады промтоварные ширпотребные, рекламщики, ну и прочее… в железках не разбирающееся.

Изменено 28 августа, 2019 пользователем Кувалдыч