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; www.nkk.com) 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.

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

Рис. 3. Диаграмма сигналов управления

Характеристики сигналов управления

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

Таблица 5. Спецификация ЖК-дисплея

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 труда может 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

Виктор ВАРИАДИК

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы