CC BY
59Интеллектуальные кнопочные переключатели SMARTSWITCH
с ЖК-дисплеем и многоцветной подсветкой
Виктор ВАРИАДИ
viktor.variadi@perel-russia.ru
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; w ww .nkk.c om) вот уже более 50 лет занимается разработкой и производством широкого спектра высококачественных переключателей. Примерно десять лет назад было начато производство очень перспективной новой продукции — интеллектуальных кнопочных переключателей с 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 ото-
П рограммируемый ЖК-дисплей
1УЗВ
светодиодная подсветка
Резиновый __
кожух
Изолированные эпоксидной смолой выводы
Рис. 1. Устройство LCD-переключателя
IS15ABFP4RGB
BL-LED (+)
Green
-(Т) BL-LED (-) -0 BL-LED (—) -YÍ4) BL-LED(—)
О1
И
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 подсветки, анод; 14: BL-LED — питание светодиодной подсветки, катод зеленого светодиода
Описание контактной группы
Однополюсный Без фиксации Золоченые контакты Для установки на ПП
Цвет светодиодов
Красный/зеленый
Описание контактной группы
бражение графики, цифро-буквенных символов и анимационных последовательностей. Размер экрана 15,0x10,8 мм с матрицей 36x24 точки изображения.
• ИОБ-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 ЬСБ-пере-ключателя 181 5ЛБРР4КОБ.
В таблицах 1-3 приведены варианты подсветки информации на экранах дисплеев при использовании светодиодов стандартной интенсивности, супер-ярких и ИОБ. В таблице 4 приведены основные электромеханические характеристики переключателей. В таблице 5 приведены характеристики ЖК-дисплея переключателя.
Пример принципиальной схемы включения одного ЬСБ-переключателя на базе контроллера Р1С16С73 представлен на рис. 4.
Наряду с ЬСБ-переключателями для удобства разработки панелей управления компания №ККЛ1 также производит аналогичные по размерам ЖК-индикаторы (рис. 5).
Высокая информативность ЬСБ-переклю-чателей 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 про-
Однополюсный Без фиксации Золоченые контакты Для установки на ПП
Цвет светодиодов
Красный/зеленый
РЕЕ GREEN FED GREEH
Желтый YELLOW
Желтый/зеленый
GREEN YELLСМ YELLOW GREEN
Желтый
Желтый/синий
Белый
Белый
ЦИНЕ
IS15ABFP4RGB
Описание контактной группы
Однополюсный Без фиксации Золоченые контакты Для установки на ПП
Цвет светодиодов
Красный/зеленый/синий
RED
GREEH
BLUE
Таблица 4. Спецификация
тиворечиями. 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 ЬСБ-пере-
Цепь БРБТ 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 15,0x10,8 мм
Формат пикселей 36x24 точки
Размер пикселей 0,36x0,36 мм
Светодиодная подсветка красный/зеленый/синий
ключателей. Емкость внутренней памяти ЬСБ-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 ЬСБ-переключателей можно оценить на следующем примере. Центр управления современной атомной или гидроэлектростанции может содержать 1600 различных переключателей. Все эти переключатели можно
S15ABCP4CF
IS15AACP4CF
IS15ABCP4E
IS15ABCP4EF
S15ABDP4E
S15ABDP4EG
IS15ABDP4B
IS15ABFP4B
Перечень Символ Минимум Максимум
Тактовая частота fS C P 6,0 МГц
Импульс подхвата данных fL P 50 кГц
Длительность тактового импульса высокого уровня *CWH 70 нс
Длительность тактового импульса низкого уровня *CWL 70 нс
Длительность фиксации данных *D s d 45 нс
Длительность удержания данных *d h d 50 нс
Длительность задержки выходных данных *P D O 25 нс
Длительность записи данных *D s l 50 нс
Длительность удержания данных *D H L 50 нс
Длительность импульса высокого уровня подхвата данных *LWH 200 нс
Длительность строба FLM *D s f 50 нс
Длительность удержания импульса FLM *D H F 50 нс
Длительность нарастания импульсов БСР, LP t,/t, 15 нс
Рис. 3. Характеристики сигналов управления и диаграмма
из
ш
_|_ 7.3728
С2 ^ 33pf
10
г ГП
I 12
+_
МС1-И'/УРР 1?В7
ІЇА0/АМ0 ІЗВ6
1?А1/АМ1 1№5
1?А2/АМ2 1?В4
1?АЗ/АМЗ/РЕР 1?ВЗ
1?А4/ТОСК1- ІЗВ2
1?А5/88'/АМ4 ІЗВ1
УББ 1?В0/1МТ
ОБСІ/О-ІШ УРР
08С2/С1-К0иТ УББ
РС0/Т ЮБО/Т 1СК1_ 1?С7/ЮС/ОТ
1?С1/Т1081/ССР2 1?С6/ТХ/СК
1?С2/ССР1 1*С5/СОО
исз/зск/эа 1*С4/С01/80А
РІС16С73
28
27
26
25
+
“С1
ЗЗр!
,1мР
+у
ЭШ УСС
1?5
60 оИт
"ТЯмг“
90 оИт
Т1—1_2_
74НС04
+У
+У
У12
У1?1
Ц4
SW SW
ВІ_-І_Е[р(—) РоїИ РІ.М І.Р БСР Ріп ЄМ Уйй УІ.С ВЫ_ЕЙ(+)
вши-)
1Э15А
+У
Рис. 4. Принципиальная схема включения одного 1_С0-переключателя на базе контроллера Р1С16С73
1801 SMARTDISPLAY ISO1BFRGB
Рис. 5. ЖК-индикаторы компании NIKKAI
Рис. 6. Лицевые панели
а) анализатора спектра А^а^ев! R3765CG
б) сигнального генератора Rohde&Schwaгz
заменить панелью управления из 116 LCD-переключателей. Панель содержит пять рядов. В верхнем 16 штук и четыре ряда по 25 штук. Верхние 16 переключателей программируют-
ся 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 RoMe&Schwarz (рис. 6).
Как видно, на лицевых панелях обоих приборов содержатся 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 поддвержда-ет ввод нажатием кнопки ввода. Улучшить дизайн лицевой панели можно, применив вместо индикаторного табло индикаторы К01, 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 по-
мощью 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. Сегодня 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 труда может 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 ЬСБ-переключателей с красно-зеленой подсветкой (рис. 10) наглядно демонстрирует взаимосвязь переключателей, объединенных в клавиатуру.
Контроллер управления клавиатурой из 16 ЬСБ-переключателей (рис. 11) позволяет отображать на дисплеях переключателей информацию как из памяти, так и в режиме реального времени. ■
Рис. 8. Демонстрационное устройство программирования LCD-переключателя или индикатора
Рис. 10. Демонстрационное устройство программирования двух LCD-переключателей c красно-зеленой подсветкой
