¿Cómo pueden 13 conexiones controlar un simple LCD con 34 segmentos?

Question

Dentro de mi balanza digital encuentro una pantalla LCD de 7 segmentos capaz de mostrar "-88:8.8" más 3 símbolos que indican Kg, Lb o St. Esto suma 34 segmentos individuales, asumiendo que los dos puntos son un solo símbolo.

La pantalla LCD se conecta a través de una de esas tiras de goma a la placa de circuito, que tiene 13 puntos de contacto.

No puedo ver ningún circuito en la pantalla LCD.

¿Cómo funciona esto? La mayoría de los LCD que he visto antes parecen tener conexiones individuales para cada segmento.

¿Quizás haya alguna secuencia de grupos de segmentos, en la que cada grupo tenga un terreno separado?

Answer 1

Se necesitan las señales adecuadas tanto en el cristal superior como en el inferior para "iluminar" un segmento (en realidad lo oscurece, tranparente es el caso que no se ve). Esto permite que los LCDs se organicen de alguna manera en una matriz. Un segmento sólo se ilumina cuando los dos cables son accionados de una manera particular. Los otros cables se manejan de manera que ningún otro segmento se ilumina.

Estos tipos de LCD de 7 segmentos suelen estar divididos en un pequeño número de "comunes" y un mayor número de segmentos. Cada segmento individual está conectado a una línea común y a una línea de segmento que tienen que tener una señal de CA entre ellas para que el segmento se ilumine. Por ejemplo, sus 36 píxeles pueden ser manejados por 4 líneas comunes y 9 líneas de segmento.

El controlador de la pantalla LCD en el microcontrolador se secuencia automáticamente a través de la producción de las señales correctas en cada común, a continuación, la conducción de los segmentos seleccionados para ese común, en el siguiente común, etc. Los LCDs responden con relativa lentitud, y este escaneo se hace lo suficientemente rápido como para que un segmento no se "desilumine" (realmente se vuelva transparente de nuevo) en el corto tiempo entre que se activa cada escaneo.

Busque una hoja de datos de LCD, y verá un mapa de los elementos comunes y los segmentos, y qué combinación se requiere para activar cada píxel. Asegúrese de mirar la hoja de datos de un LCD de "cristal desnudo". Por desgracia, los conjuntos completos de LCD con chip controlador también se llaman "LCD". Esos se controlan enviando comandos al chip controlador, que luego hace la multiplexación.

Un mayor número de comunes obliga a realizar formas de onda más complicadas, por lo que el número de comunes suele limitarse a unos 4 o 5. De nuevo, eche un vistazo a la hoja de datos de un LCD de cristal desnudo. También puede ser instructivo mirar el capítulo de la hoja de datos del controlador del LCD incorporado en un microcontrolador. Los PICs de Microchip, por ejemplo, tienden a tener un "9" al final de su número de parte si contienen un controlador de LCD, pero también puede simplemente buscar uno con un controlador de LCD en la guía de selección.

Answer 2

Al material de cristal líquido, el compuesto del interior de un LCD que reacciona a la estimulación eléctrica, le gusta tener una forma de onda de CA para activarse. Así, un píxel tendría dos electrodos transparentes con este material de cristal líquido entre ellos, accionados con una onda cuadrada a una frecuencia bastante baja. Si los dos electrodos reciben la misma forma de onda, entonces está inactivo, y si reciben formas de onda opuestas, entonces está activo. Que un píxel "activo" sea "visible" o no depende de toda la construcción de la pantalla LCD, incluidos los polarizadores, la iluminación, los reflectores, etc. Para los fines de esta discusión es irrelevante.

Por lo general, una pantalla LCD sencilla tendrá un electrodo de placa base y un electrodo adicional para cada elemento/píxel de la pantalla. Así que una versión simple de su LCD requeriría 35 líneas. Una para el electrodo de la placa base y otra para cada elemento. Usted tendría una sola onda cuadrada que condujera la placa base constantemente, y usted conduciría cada elemento con su propia línea que utiliza la señal de la placa base tal cual, o utiliza un inversor para dar una forma de onda exactamente opuesta a la señal de la placa base.

Una pantalla más compleja puede tener menos líneas utilizando la multiplexación. Esto tiene múltiples backplanes, y una línea de segmento controlaría un segmento para cada backplane.

En tu caso, tienes 34 elementos que controlar, y 13 líneas. Lo más probable es que tengas 4 backplanes, y que cada línea de segmento controle 4 elementos, lo que te da hasta 36 elementos posibles con sólo 13 líneas.

Dado que puedes elegir hacerlo de esta manera, te preguntarás por qué alguien elegiría la pantalla más sencilla.

Hay dos razones, la primera, menos importante, es que las formas de onda se vuelven más complejas. Recuerda que el material LC quiere ser conducido por una señal de CA. Si las cuatro placas base tienen diferentes señales de CA en ellas, ¿cómo se puede activar sólo un elemento en una placa base?

Esto se hace utilizando formas de onda algo complejas en cada uno de los backplanes y los pines de segmento. Por ejemplo, así es como el TI MSP430 maneja un LCD de 4 muxes similar al de tu ejemplo:

De esto se encarga un periférico del microcontrolador, que puede hacerlo de forma muy eficiente.

Sin embargo, este método tiene otra desventaja bastante grande. El contraste se reduce considerablemente.

Los segmentos que están "inactivos" en una pantalla multiplexada, están recibiendo en realidad una forma de onda de CA, pero no es suficiente para activar completamente el material LC. Los segmentos que están "activos" en una pantalla de este tipo están recibiendo una forma de onda que no los impulsa al 100% de su capacidad:

En una pantalla de 4 muxes, se puede ver que hay muy poca diferencia entre un elemento activo y uno inactivo. Aunque la pantalla LCD ha sido diseñada para este uso, y el material LC se ha desarrollado específicamente para funcionar bien en esta situación, notarás que estas pantallas tienen un contraste aceptable en la dirección para la que están diseñadas, pero un contraste muy pobre en casi todos los demás ángulos.

Así, aunque la reducción de los circuitos puede ser útil para algunos dispositivos, la pérdida de contraste resultante puede no ser aceptable para algunos usos.

Por último, esto hace que sea muy difícil modificar estos equipos para otros usos. Sé que muchas personas que intentan leer los valores de las pantallas LCD de los contadores y equipos de medición se decepcionan al comprobar que no es una tarea sencilla, y la complejidad de la interpretación de estas señales suele suponer un esfuerzo excesivo para su proyecto.

Una báscula de peso humano tiene muchas ventajas para este tipo de visualización. Se producen en cantidades masivas, por lo que una pequeña reducción en el cableado supone un gran ahorro, el silicio que las hace funcionar es común, por lo que no se necesita un dispositivo a medida, y el ángulo de visión es muy restringido durante el uso real. De hecho, una situación de contraste pobre cuando se ve fuera de ángulo podría incluso verse como una buena característica para algunos usuarios.