Znakowe wyświetlacze VFD.pdf

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Pamiętam pierwsze swoje wrażenia, gdy kolega podarował mi próbki wyświetlaczy VFD.

Zachwycał przede wszystkim doskonały, czytelny z odległości nawet kilku metrów obraz.

Oczyma wyobraźni już widziałem go w projektowanych przeze mnie sterownikach

urządzeń. Moje emocje ostudził odbiorca urządzenia: rodzaj aplikacji wykluczał

zastosowanie tej techniki wyświetlania.

Znakowe wyświetlacze VFD.

Na podstawie VFD f-my Noritake

Określenie VFD to skrót pochodzący od angielskich wyrazów Vacuum Fluoroscent Display.

Jest to określenie nie tyle rodzaju interfejsu wyświetlacza ile zasady jego działania.

Wyświetlacz VFD to rodzaj trójelektrodowej lampy próżniowej (triody), w której to

poszczególnymi elektrodami są:

• katoda: cienkie druty żarzenia znajdujące się nad świecącymi obszarami,

• siatka kontrolna umieszczona pomiędzy katodą a matrycą znaku (sterująca

świeceniem punktów czy segmentów),

• anoda: świecąca warstwa tzw. luminoforu (najczęściej jest nim fosfor lub jego

związki).

rys.1 Uproszczony schemat budowy wyświetlacza VFD.

Wyświetlacz VFD, podobnie jak każda lampa elektronowa, wymaga podgrzania katody,

ponieważ dopiero na skutek dużej temperatury zyskuje ona zdolność do emitowania

elektronów. W tym rodzaju lampy cienki drut żarnika jest jednocześnie katodą – mamy

tu do czynienia z tzw. żarzeniem bezpośrednim. Energia wymagana do rozgrzania katody

jest głównym powodem, dla którego VFD pobiera więcej prądu niż równoważny mu

funkcjonalnie wyświetlacz LCD. W praktyce wartość ta dla wyświetlacza znakowego

wynosi kilkaset mA a dla graficznego nawet około 1A.

Elektrony wyemitowane z katody przyciągane są przez anodę a kontrolowane przez

siatkę. Im mniej ujemny potencjał ma siatka, tym prąd płynący przez próżnię od katody

do anody jest większy. Od katody do anody? Od elektrody ujemnej do dodatniej? Tak,

nie inaczej: umowny kierunek prądu jest inny niż rzeczywisty. Elektrony poruszają się od

katody do anody a nie tak, jak sądzono, gdy dokonano odkrycia prądu elektrycznego i

skonstruowano pierwsze wykorzystujące go urządzenia.

Luminofor pokrywający anodę świeci bombardowany strumieniem elektronów. W innej

J.Bogusz „Znakowe wyświetlacze VFD”, Strona 1 z 10

http://www.easy-soft.tsnet.pl

sytuacji, gdy siatka ma potencjał ujemny, elektrony są zawracane w kierunku katody:

luminofor nie świeci. Mimo iż opisana zasada działania jest bardzo zbliżona do lampy

trójelektrodowej zwanej triodą, to jednak wyświetlacz od triody różni się sposobem

sterowania przepływem prądu anodowego: siatka sterująca bardziej funkcjonuje jak

wyłącznik niż jak regulator, jednak możliwość wpływu na wartość prądu często

wykorzystywana jest przez producentów wyświetlaczy do nastaw jasności świecenia

znaków.

Każdy ze znaków uformowany jest z świecących segmentów lub punktów. Typowo

pojedynczy znak wyświetlacza alfanumerycznego składa się z matrycy 5 x 7 punktów.

Każdy z nich to miniaturowa anoda z własnym doprowadzeniem napięcia zasilania.

Istotną informacją a nie podaną wcześniej wprost jest ta, że elektrody wyświetlacza

zamknięte są w szklanej bańce, wewnątrz której panuje próżnia. Jest to konieczne z tego

względu, iż przy złej próżni elektrony dążące do anody będą zderzały się z cząsteczkami

gazu wywołując jonizację, w wyniku której jony dodatnie będą lądowały na katodzie

niszcząc ją. Również element grzejny szybko ulegnie zniszczeniu na skutek utleniania.

Osiągnięcie dobrej próżni jest procesem skomplikowanym i otrzymuje się ją przy pomocy

odpowiednich automatów pompowych zaopatrzonych w pompy obrotowe i dyfuzyjne.

Resztki gazów pochłania substancja wprowadzana do wnętrza wyświetlacza, tzw.

pochłaniacz (z ang. getter). Wyświetlacz, który z jakiś powodów utraci próżnię łatwo jest

rozpoznać: znajdujący się wewnątrz związek chemiczny zmienia swój kolor ze srebrnego

(lub ciemno szarego) na biały utleniając się pod wpływem powietrza atmosferycznego. W

różnych wyświetlaczach srebrny „kleks” można znaleźć w różnych miejscach. Niektóre z

nich mają go obok pola odczytowego, niektóre zaś w okolicach zatopionego końca

szklanej rurki, przez którą wypompowywane jest z wnętrza powietrze.

Zdjęcie 1. Widoczny na zdjęciu ciemny „kleks” zmieni swą barwę, jeśli wyświetlacz utraci szczelność i do

wnętrza dostanie się powietrze.

Drucik żarnika i siatka sterująca znajdują się pomiędzy wzrokiem patrzącego a świecącą

anodą. Muszą więc być na tyle drobne, aby były niezauważalne. Jednocześnie drut

żarnika powinien być rozgrzany do około 1000 stopni Celsiusza! Zawsze zadawałem sobie

pytanie: co to za materiał, który jest cieńszy niż włos i mimo to nie topi się, i nie

przepala, rozgrzany do tak wysokich temperatur.

J.Bogusz „Znakowe wyświetlacze VFD”, Strona 2 z 10

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Rysunek 2. Etapy produkcji wyświetlacza VFD (na podstawie materiałów firmy Noritake – Itron).

Sterowanie segmentami czy matrycą VFD bardziej zbliżone jest do wyświetlacza LED niż

do LCD. Przeważnie nie musimy się jednak nim zajmować – całość nadzoruje wbudowany

przez producenta sterownik wyświetlacza. Dosyć jest wiedzieć, że VFD może być przezeń

sterowany zarówno statycznie poprzez przyłożenie odpowiedniego napięcia jak i

dynamicznie, to znaczy z multipleksowaniem. Ze względu na bardzo dużą liczbę

wyprowadzeń koniecznych do wbudowania przy zastosowaniu metody statycznej,

przeważnie stosowana jest metoda dynamiczna. Redukuje ona cenę wyświetlacza i

stopień jego złożoności kosztem nieco utrudnionego sterowania.

Starsze modele wyświetlaczy VFD wymagały doprowadzenia szeregu napięć sterujących.

Wymagane było zarówno odpowiednie napięcie siatki, jak i anodowe oraz żarzenia.

Skomplikowany sposób zasilania był powodem, że wyświetlacze te nie były zbyt chętnie

stosowane przez konstruktorów, choć można je było spotkać w różnych wyrobach

przemysłowych takich, jak kalkulatory stacjonarne, magnetowidy czy zegary cyfrowe.

Charakterystyczną jest dla nich bowiem znakomita czytelność w różnych warunkach

oświetlenia.

J.Bogusz „Znakowe wyświetlacze VFD”, Strona 3 z 10

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Rysunek 3. Budowa wyświetlacza VFD sterowanego statycznie.

Rysunek 4. Budowa wyświetlacza VFD o sterowaniu multipleksowanym.

Obecnie najchętniej stosowane są te wyświetlacze VFD, które zasilane z pojedynczego

źródła napięcia same wytwarzają sobie niezbędne im do pracy napięcia .

Przykłady programów sterujących.

Większość współcześnie produkowanych wyświetlaczy wyposażona jest w interfejs

równoległy zgodny pod względem wyprowadzeń i realizowanych funkcji z popularnym

układem sterownika HD44780: można więc odłączyć wyświetlacz LCD wyposażony w ten

rodzaj interfejsu a w jego miejsce podłączyć równoważny mu odpowiednik VFD (często

nawet bez zmiany kolejności wyprowadzeń). Aplikacja powinna zacząć normalnie

wyświetlać znaki. W takim przypadku jedyna różnica polegać będzie na nie używaniu

przez VFD napięcia regulacji kontrastu, ponieważ kontrast jest zawsze taki sam

(jednakowo dobry) i regulować można tylko jasność świecenia znaków. Regulację tę

przyprowadza się jednak nie przy pomocy napięcia zewnętrznego lecz programowo. Nie

wykorzystane będą również wyprowadzenia podłączenia napięcia podświetlenia tła –

znaki VFD świecą bez dodatkowego podświetlania bardzo wyraźnie i charakteryzują się

doskonałą czytelnością nawet z odległości kilku metrów.

J.Bogusz „Znakowe wyświetlacze VFD”, Strona 4 z 10

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Instrukcja

Kod instrukcji

Opis

R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3

DB2

DB1

DB0

Clear display

(kasowanie ekranu)

Kasowanie ekranu oraz zapis 0 do wskaźnika adresu DD

RAM (pamięć znaków)

Cursor home

(powrót kursora do

wsp. 0,0)

Ustawienie wskaźnika adresu DD RAM na wartość 0 i

powrót kursora do pozycji początkowej. Powoduje również

przywrócenie stanu przesuwanego obrazu. Zawartość DD

RAM pozostaje niezmieniona

Entry mode set

(ustawienie trybu

dla znaków)

I/D

Ustawia kierunek ruchu kursora oraz sposób przesuwania

obrazu w czasie zapisu / odczytu danych

I/D : 1 to automatyczne zwiększanie, 0 - zmniejszanie

adresu

S : 1 to przesuwanie ekranu dozwolone, 0 - zabronione

Display ON/OFF

controll (kontrola

wyświetlania)

Załączenie/wyłączenie obrazu, kursora oraz migotania

kursora na pozycji znaku

D : 1 – ekran załączony, 0 – ekran wyłączony

C : 1 – kursor załączony, 0 – kursor wyłączony

B : 1 – migotanie załączone, 0 – migotanie wyłączone

Cursor or display

shift (przesuwanie

kursora / obrazu)

S/C

R/L

Przesuwa kursor lub zawartość ekranu nie zmieniając

zawartości DD RAM

S/C : 1 – przesuwanie obrazu, 0 – przesuwanie kursora

R/L : 1 – kierunek przesunięcia w prawo, 0 – w lewo

Function set

(słowo 4 / 8 bitowe)

Ustawia długość słowa danych dla interfejsu

IF : 1 – interfejs 8 bitów, 0 – interfejs 4 bity

Brightness

controll (jasność

świecenia)

BR1

BR0 Polecenie akceptowane po rozkazie „Function Set” jako

bajt kontroli jasności świecenia.

BR1, BR0 = 00 : 100%, 01 : 75%, 10 : 50%, 11 : 25%

CG RAM address

setting (nastawu

adresu CG RAM)

Adres CG RAM

Ustawia adres CG RAM (pamięci generatora znaków, np.

przy definiowaniu własnych znaków)

DD RAM address

setting (nastawy

adresu DD RAM)

Adres DD RAM

Ustawia adres pamięci DD RAM (pamięci obrazu, np. przy

realizacji funkcji umieszczającej znak na współrzędnych

[kolumna, wiersz])

Busy flag and

address reading

(odczyt flagi

zajętości i adresu)

Wartość wskaźnika adresu

Odczyt flagi zajętości (gdy BF = 1, to realizowane jest

przetwarzanie wewnętrzne i kontroler nie przyjmuje

danych) oraz wskaźnika adresu DD RAM

Data writing to

CG or DD RAM

(zapis bajtu do CG

RAM lub DD RAM)

Dane zapisywane

Zapis danych do DD RAM lub CG RAM w zależności od

tego czy ostatnio wykonywano polecenie Set DD RAM

Address, czy Set CG RAM Address

Data reading from

CG or DD RAM

(odczyt bajtu z CG

RAMlub DD RAM)

Dane odczytywane

Odczyt danych z DD RAM lub CG RAM w zależności od

tego czy ostatnio wykonywano polecenie Set DD RAM

Address, czy Set CG RAM Address

Tabela 1. Wykaz rozkazów akceptowanych przez wyświetlacz CU20025-U2J firmy Noritake – Itron.

J.Bogusz „Znakowe wyświetlacze VFD”, Strona 5 z 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: