Материал: Применение полупроводниковых индикаторов (1991)
4.9. Применение буквенно-цифровых индикаторов для разработки многорежимных пультов управления
В § 3.5 рассмотрены некоторые вопросы проектирования структурных схем пультов управления изолированно от интерьера аппаратурного комплекса, в отрыве от всей системы отображения информации.
Весь комплекс пультов управления в системе отображения информации выполняет задачу индикации информации по полученным из вычислительной системы данным и выдачи реакции на них оператора, т. е. результатов трансформации в электрические сигналы воздействия оператора на органы управления.
Использование для целей индикации полупроводниковых БЦИ позволило предложить ряд новых нетрадиционных решений для объектов с ограниченными площадями приборных досок и ограниченным временем реагирования на поступившую информацию.
В сложных аппаратурных комплексах каждый из режимов работы обслуживается своим специализированным пультом управления. Это объясняется тем, что на каждом из коммутационных элементов пульта (переключателе, кнопке-табло, тумблере) существует надпись (гравировка) с наименованием параметра. При воздействии оператора на любой коммутационный элемент наборного поля параметров пульта по надписи оператор знает наименование параметра, высвечиваемого на индикаторах, т. е. память на наименование параметра у режимных пультов управления — постоянная.
Количество режимных пультов растет с ростом сложности аппаратурного комплекса, с ростом количества режимов. При этом оператор работает в каждом режиме с одним пультом, обслуживающим именно этот режим, остальные пульты ему не нужны, они загружают его внимание сменой информации на них. Кроме того, большое количество пультов невозможно разместить в зонах удобной работы с ними. Поэтому появление информации на пульте может быть не сразу локализовано, не сразу может последовать реакция оператора.
Рис. 4.22. Внешний вид кнопки-табло с использованием буквенно-цифровых индикаторов для обеспечения оперативной памяти на наименование параметра. Рядом размещен светофильтр, обеспечивающий повышение контрастности
Рис. 4.23. Внешний вид многорежимного пульта управления
Применение БЦИ позволяет разработать кнопки-табло со встроенными в них индикаторами типа ЗЛС340А или ИПВ70А-4/5 Х7К и в зависимости от режима работы изменять наименования на кнопках-табло. На рис. 4.22 представлен вариант такой кнопки-табло. Указанное техническое решение позволяет разработать пульт управления, где на лицевой панели:
информационное поле индикаторов;
наборное поле цифр (для ввода в комплекс цифровых значений параметров);
наборное поле переключателей режимов (для включения того или иного режима работы комплекса);
наборное поле параметров (кнолок-табло с размещенными в них БЦИ, т. е. кнопок-табло с оперативной памятью на наименование параметра).
На рис. 4.23 представлен внешний вид многорежимного пульта управления. Работа такого пульта протекает следующим образом. Оператор переключателем режима включает выбранный им режим работы комплекса. При этом на кнопках-табло с размещенными в них БЦИ высветятся наименования (вместо гравировок на обычных кнопках-табло), соответствующие выбранному режиму. Воздействуя на эти кнопки-табло оператор вызывает на индикацию значения параметров, присущих наименованиям кнопок-табло. При переходе на другой режим работы, который выбирается оператором нажатием другой режимной кнопки-табло, на кнопках-табло с БЦИ загорятся новые наименования (надписи), соответствующие выбранному параметру.
Применение такого многорежимного пульта управления (МПУ) позволяет обслужить несколько развязанных во времени режимов работы комплекса электронным оборудованием и индикаторами одного пульта управления. Кроме экономической целесообразности использования одного пульта вместо 8 — 10 режимных пультов использование многорежимных пультов позволяет резко сократить занимаемую пультами площадь приборной доски, позволяет также разместить один такой пульт в месте удобной работы с ним.
Идея многорежимности может быть реализована по-другому. Информационное поле БЦИ по сторонам обрамляется режимными кнопками-табло. Работа с таким многорежимным пультом протекает следующим образом. На экране информационного поля вблизи его границ на БЦИ высвечиваются наименования режимов или параметров. Воздействием оператора на одну из кнопок-табло, расположенную рядом с нужной надписью на экране, вызывается на информационное поле пульта развернутая информация по данному вопросу. Смена режимов производится воздействием оператора на другие кнопки-табло выбора режимов.
4.10. Схемы управления полупроводниковыми графическими индикаторами
Существующие буквенно-цифровые индикаторы позволяют индицировать большое количество разнообразных символов. Недостатком этих индикаторов является наличие нерабочего поля на их лицевой панели, обращенной к оператору. У буквенно-цифровых индикаторов типа АЛС340А нерабочее поле составляет 50 — 55%, а у ИПВ70А-4/5Х7К — примерно 80% площади лицевой панели индикаторного прибора. Наличие нерабочего поля не позволяет индицировать графическую информацию, т. е. создавать экранные индикаторы.
Достаточно высокая стоимость полупроводниковых материалов в ближайшем будущем, видимо, не позволит создать экранные индикаторы группового и коллективного пользования на их основе.
Для создания экранных индикаторов индивидуального пользования и индикаторов типа «бегущей строки» разработаны графические индикаторы, состоящие из 64 (8X8) светящихся элементов. Светодиоды в индикаторе соединены по вертикали и по горизонтали в столбцы и строки одноименными выводами. Такие индикаторы позволяют создавать экранные дисплеи без потери шага размещения светящихся элементов. Выпускаются индикаторы ЗЛС347А, ИПГ02А-8Х8Л, ИПГОЗА-8Х8К, ИПГ05А-8Х8Л, .ИПГ06А-8Х8К, а также АЛС347А КИПГ02А-8Х8Л, КИПГОЗА-8Х8К, КИПГ05А-8Х8Л, КИПГ06А-8Х8К. Для управления ими могут быть использованы микросхемы 514ИР2А, 514ИР2Б и К514ЙР2А, К514ИР2Б.
Таблица 4.4. Таблица истинности ИМС 514ИР2А, 514ИР2Б, К514ИР2А, К514ИР2Б
Входы |
Выходы |
||||||||||
X2 |
X1 |
X3 |
Y, |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Х6 |
Y7 |
Y8 |
Y9 |
Выводы микросхемы
15 |
16 |
3 |
13 |
12 |
1 1 |
10 |
7 |
6 |
5 |
4 |
2 |
! |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
I |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
Примечания: 1. Свечению индикатора соответствует состояние логического пуля на выходе.
2. Знаку X соответствует безразличное логическое состояние.
3. Х1 — информационный вход по последовательному коду, Х2 — вход тактирования, Х3 — вход гашения.
4. Выходы Y1 — Y8 — параллельные выводы разрядов регистра, выход Y9 — выход последовательного кода.
Выше приведена таблица истинности микросхем 514ИР2А 514ИР2Б, К514ИР2А, К514ИР2Б (табл. 4.4).
Рис. 4.24. Структурная схема подключения ИМС 514ИР2А, К514ИР2Л к полупроводниковым индикаторам типа ЗЛС347А, АЛС347А (n — число полупроводниковых матриц 8X8 элементов в группе)
Варианты исполнения по индексу 2А и 2Б отличаются значениями граничной частоты следования импульсов записи информации в сдвиговый регистр и тактирования: для варианта исполнения 2А — 2 МГц, для варианта исполнения 2Б — 4 МГц.
Указанные микросхемы могут быть использованы и для управления буквенно-цифровыми индикаторами ЗЛС340А и АЛС340А.
Рис. 4.25. Принципиальная схема подключения ИМС типа 514ИР2А к полупроводниковым индикаторам типа ЗЛС347А ((Уинд — напряжение питания индикаторов, равное 4 — 5 В)
Структурная схема подключения ИМС типа 514ИР2А и К514ИР2А к графическим полупроводниковым индикаторам типа ЗЛС347А и АЛС347А приведена на рис. 4.24.
Как видно из представленной схемы, для управления группой из n индикаторов необходимы: n+1 микросхема 514ИР2А или К514ИР2А и ключи для подключения соответствующих строк индикаторов к источнику питания. Количество ключей определяется количеством строк в индикаторе, в данном случае их восемь. При этом количество индикаторов, подключенных к одному ключу, определяется нагрузочной способностью ключа. При выборе транзистора для ключа необходимо учитывать, что максимальный импульсный ток в строке одного индикатора может быть 704 мА, так как выходной формирователь тока ИМС 514ИР2А и К514ИР2А пропускает максимальный импульсный ток 88 мА, а в каждой строке индикаторов ЗЛС347А и АЛС347А может быть включено восемь светодиодов.
На рис. 4.25 представлена принципиальная схема подключения ИМС 514ИР2А к индикаторам ЗЛС347А.
Работа схемы заключается в следующем. На информационный вход di подается 8-разрядный последовательный код первой строки воспроизводимого символа для Н'п-го (последнего) индикатора. Этот код по тактовым сигналам ТИ1 запишется в ИМС di. Затем на информационный вход D1 поступает код строки для Nn-1-гo индикатора и по тактовым импульсам этот код запишется в ИМС D1, а код строки для Hn-го индикатора перепишется в D2, так как выход D1 соединен со входом D2 и т. д. Процесс записи кодов строк должен продолжаться до записи кодов для первой строки всех n индикаторов. После этого на информационный вход Dn+1 поступает импульс запуска длительностью не более одного периода тактовой частоты ТИ2. По импульсу тактовой частоты ТИ2 первый разряд Dn+1 установится в нулевое состояние и транзистор V1 откроется, подключив к источнику питания первые строки всех n индикаторов. При этом загорятся те светодиоды, которым соответствуют нулевые состояния на выходах D1 — Dn. Далее после экспозиции в ИМС D1 — Dn аналогично записывается код данных для второй строки всех индикаторов. После этого по тактовому импульсу ТИ2 записанный в первый разряд Dn+1 ноль перепишется во второй разряд, а так как на входе импульса запуска нет, то первый разряд установится в единичное состояние. Таким образом, первая строка светодиодов будет отключена от источника питания, а светодиоды второй строки подключаются к источнику питания. В результате светодиоды второй строки будут находиться во включенном состоянии.
Далее процесс записи данных в D1 — Dn и подключение последующих строк светодиодов в индикаторах Н1 — Нп к источнику питания будет повторяться. После воспроизведения данных
на последней восьмой строке индикаторов и записи в D1 — Dn данных для первой строки на информационный вход Dn+1 поступит опять импульс запуска, который запишется в первый разряд Dn+1 по тактовому импульсу ТИ2. Таким образом, начнется воспроизведение второго кадра данных на индикаторах и т. д.
Соединение индикаторов в строку позволяет создавать индикаторное устройство типа «бегущей строки», соединение по вертикали и горизонтали — экранный индикатор. Достоинство полупроводникового экранного индикатора заключается в том, что выход из строя нескольких светодиодов не требует замены всего экранного индикатора, а достаточно заменить только тот или те ЗЛС347А, в котором или которых вышли из строя светодиоды.
Недостатками являются большой шаг между светодиодами (у отечественных индикаторов не менее 1,25 мм) и большое число внешних выводов, что делает графические полупроводниковые индикаторы нетехнологичными. Так, например, экран, собранный на индикаторах типа ЗЛС347А размером 120Х 100 мм, имеет 1920 внешних выводов.
Эти недостатки в настоящее время сужают область применения полупроводниковых графических индикаторов.
Основные параметры перспективных типов ППИ приведены в приложении.