CN101273400A - 低温操作的lcd设计 - Google Patents

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Abstract

提供了一种控制在低温下操作的感测设备中集成的液晶显示器(LCD)(110)的方法(200)。该方法(200)包括：向LCD(110)供电、向LCD(110)提供电信号以更新显示的信息、测量(206)LCD(110)周围的环境温度以及根据环境温度调整提供给LCD(110)的功率和更新信息。本发明的另一方面包括一种现场设备(10)，包括：LCD(110)；电子控制模块(120)，被配置为向LCD(110)提供功率和通信信号；以及与电子控制模块(120)耦合的温度传感器(112)。电子控制模块(120)被配置为测量LCD(110)周围的温度并且根据LCD(110)的温度控制提供给LCD(110)的功率和通信。

Description

低温操作的LCD设计
背景技术
现场设备，如过程变量变送器，用于过程控制工业，并远程地感测过程变量。过程控制工业通过使用现场设备，如致动器，来远程控制过程的物理参数，如流速、温度，等等。过程变量可从现场设备，如过程变量变送器，传送到控制室，以向控制器提供与过程有关的信息。之后，控制器可将控制信息传送到现场设备，如致动器，以调节过程的参数。例如，有关过程流体压力的信息可传送到控制室并用于控制过程，如炼油。
过程变量变送器用于监控与流体相关联的过程变量，如化学药品、纸浆、石油、煤气、药物、食物及其它流体加工工厂中的浆料、流体、蒸汽和气体。过程变量包括压力、温度、流量、高度、pH值、电导率、浊度、密度、浓度、化学成分和其它流体性质。过程致动器包括控制阀、泵、加热器、搅拌机、冷却机、螺线管、排放口和其它流体控制设备。
发明内容
提供了一种控制在低温下操作的感测设备中集成的液晶显示器(LCD)的方法。该方法包括向LCD供电、提供电信号给LCD以更新显示的信息、测量LCD周围的环境温度以及根据环境温度调整供给LCD的功率和更新信息。本发明的另一方面包括一种现场设备，该现场设备包括LCD、被配置为给LCD提供功率和通信信号的电子控制模块、以及与电子控制模块耦合的温度传感器。电子控制模块被配置为测量LCD周围的温度并根据LCD的温度来控制供给LCD的功率和通信。
附图说明
图1是本发明实施例可使用类型的现场设备的图解视图。
图2是示出根据本发明实施例的现场设备的操作的流程图，将LCD的操作延伸至其额定操作温度以下。
图3提供了根据本发明实施例的参数列表及其初始值。
图4是根据本发明实施例的读取LCD温度的方法的流程图。
图5A是示出根据本发明实施例的更新LCD显示器的步骤的流程图。
图5B是示出根据本发明实施例的备选的更新LCD显示器的步骤的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明实施例的现场设备10的一部分的示意图。现场设备10包括液晶显示器(LCD)110，液晶显示器(LCD)110与电子控制模块120耦合。在一个实施例中，电子控制器模块120包括与存储器设备124和通信端口126耦合的控制器122。控制器122可以是控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)或任何其他可接受的控制设备电路。供电电路128与控制器122、存储器124和通信端口126耦合，以及与可作为电子控制模块120的一部分的测量电路130耦合。
供电电路128从电源132接收功率。电源132可以是任何类型的合适的电源，包括电池、AC电源、过程控制环、或任何其它设备。
现场设备10包括与电子控制模块120耦合的传感器134。传感器134提供与由现场设备测量的参数相关的输入信号。传感器134可包括一个或更多个采用任何合适技术的传感器元件。传感器134可设置为与LCD110集成，并与测量电路130电耦合，该测量电路130可包括已知的传感器输入处理电路。现场设备10还包括经测量电路130与电子控制模块120耦合的温度传感器112。温度传感器112感测LCD110周围的环境温度。温度传感器112可利用任何可接受的技术，包括热电偶、电阻温度器件(RTD)和/或热敏开关/恒温器。温度传感器112被示为与测量电路130电耦合，但应理解，在不偏离本发明范围时，温度传感器112可与通信端口126或任何其它通信处理电路实现电子通信，所述任何其它通信处理电路包括直接与控制器122耦合的电路。
示意图100是功能性示意图，应理解，在不背离本发明的范围的前提下，可以实现现场设备10内的电路的其他实施方式。例如，存储器124和/或通信端口126可物理地合并于控制器122中。供电电路128可包括供电电路的任意实施例，包括稳压器、分压器、限流器，等等。LCD110可以是商业可用的设备、任何大小或形状的用户定制的液晶显示器，并且可具有与电子控制模块120进行电子通信的任意方式，其目的是从电子控制模块120接收数据。
诸如LCD110的LCD具有有限的温度操作范围。例如，一些LCD具有的操作范围仅延伸到-4°F(-20℃)。其它LCD可具有的操作范围在温度上被指定为比-4°F更高或更低。本发明的实施例可应用于具有任何操作温度的任何LCD。
图2是示出根据本发明实施例的描述现场设备10的操作的方法200的流程图，将LCD 110的操作延伸至其额定操作温度以下。在块202中，电子控制模块120初始化本发明所使用的必要的变量参数。简要参考图3，标识出参数列表及其初始值。例如，传感器_值被定义为未读，显示器_值被定义为未定义，动态_供电被定义为关。在一个实施例中，其它参数，如设定点_1，所设置的值存储于电子控制模块120的存储器124中。随着下文对电子控制模块120的功能的更详细的描述，列于图3中的参数的意义将会变得更加明显。
一旦初始化参数的步骤在块202中执行，电子控制模块120将从传感器134读取传感器值204。之后，如块206所示，电子控制模块120将从温度传感器112读取LCD温度。一旦获取传感器值和温度值两者，电子控制模块120将更新显示器LCD110，如块208所示。然后，电子控制模块120循环回到块204以重复读取传感器值、接收温度值以及更新显示器的过程。
从传感器134读取传感器值的步骤204可以任何方式完成。如以上所描述的，传感器元件可与测量电路130进行电子通信。此外，读取传感器值的步骤可包括提供单一值的任意数量的技术。例如，电子控制模块120可从传感器134读取若干值并执行求平均功能以消除或处理传感器读数中的滞后(hysteresis)或电位尖峰信号(spike)。在不背离本发明范围时，可使用任何可接受的读取和处理传感器值的例程。
图4是根据本发明一个实施例的包含读取LCD温度的步骤206的方法250的更详细的流程图。从块252开始之后，电子控制模块120从温度传感器112读取LCD温度。如以上描述的步骤204，可采用任意数量的传感器输入例程来提供LCD温度的值。一旦已经读取LCD温度，在判决块256中将其与设定点_1比较。如果LCD温度不小于设定点_1，则把动态_供电设置为关，把更新_间隔设置为正常，把降低的_复杂性设置为关。此时，读取LCD温度的功能206完成，电子控制模块120移到例程的结束块274。
再次回到块256，如果LCD温度小于设定点_1，则把动态_供电设置为开，如块260所描述。一旦把动态_供电设置为开，电子控制模块120将向LCD110提供额外功率。在一个实施例中，除第一LCD电源144之外，还向LCD提供第二LCD电源146或以其他方式耦合到LCD。备选地，在第一LCD电源线144上把额外功率从供电电路提供给LCD。提供给LCD的额外功率可从电子控制模块120中的其它电路转移而来。在较低温度下，电子控制模块120中的数个电子设备可能需要较少的功率。因此，该功率可在不影响电子控制模块120中任何组件的功能的前提下提供给LCD110。供电电路128可包括从其它设备向LCD显示器转移功率所需的任意类型的电路。此外，或备选地，可感测或使用任何合适的温敏元件以根据温度动态地改变向LCD的供电。可使用温敏二极管，从而使得当温度下降时，二极管电压也下降。可感测到该电压下降，并向LCD驱动器提供更多的功率。
在块260中，一旦已经把动态_供电设置为开，电子控制模块120移到判决块262以确定LCD温度是否小于设置点_2。应理解，在一个实施例中，设定点_2的值小于设定点_1。例如，在一个实施例中，设定点_2为-15°F(-26℃)。设定点_2可依据LCD110的额定操作温度而变化。如果LCD温度不小于设定点_2，则电子控制模块120移到块264，在块264中，把更新_间隔设置为正常，并把降低的_复杂性设置为关。然后，电子控制模块120移到块274，块274代表读取LCD温度的步骤206结束。
再次回到块262，如果确定LCD的环境温度小于设定点_2，则电子控制模块120移到块266，并把更新_间隔设置为延伸。更新_间隔确定了LCD显示器更新之间流逝的时间的长度。当LCD环境温度高于设定点_2时，把更新_间隔设置为正常。在一个实施例中，正常具有值为3秒的更新间隔，或以其他方式与3秒的更新间隔相对应。因此，当把更新_间隔设置为正常时，LCD每3秒更新一次。备选地，分配给正常的值可以是当LCD环境温度高于设定点_1时向LCD提供可接受的更新速率的任意数。在一个实施例中，分配给延伸的值为6秒。因此，当LCD的环境温度低于设定点_2时，显示器将会每6秒更新一次。分配给延伸的值可以是当温度低于设定点_2时向LCD提供可接受的更新速率的任意值。例如，分配给延伸的值可以是8秒、10秒或20秒。备选地，可以把延伸设置为不同的值，这取决于LCD的环境温度比设定点_2低多少。
一旦在块266中把更新_间隔设置为延伸，在块268中电子控制模块120将LCD环境温度和设定点_3做比较。应理解，设定点_3是比设定点_2更低的温度值。在一个实施例中，设定点_3被设置为-28°F(-33.3℃)。设定点_3的值可以是与某点相对应的任何值，在所述某点处，除了以上已采用的延伸更新速率和提供额外功率给LCD以外，还需要采取额外步骤。如果确定LCD环境温度高于设定点_3，则在步骤270中关闭降低的_复杂性，并且电子控制模块120移到设置温度功能的结束步骤274。
回到块268，然而，如果LCD环境温度低于设定点_3，则把降低的_复杂性272设置为开。把降低的_复杂性设置为开的含义将在之后涉及与块208相对应的显示器更新过程时讨论。一旦在步骤272中把降低的_复杂性设置为开，则电子控制模块120移到步骤274，步骤274代表读取LCD温度的步骤206结束。
参考图5A，根据本发明的一个实施例，流程图300提供步骤208的功能性描述，步骤208是由电子控制模块120执行的LCD显示器更新。从块302开始，电子控制模块120移到判决块304，在判决块304，比较更新_时间值和更新_间隔值。更新_时间是保持对自LCD显示器最后一次更新后流逝的时间量的跟踪的计时器。如果更新_时间不等于或大于更新_间隔，则电子控制模块120移到块314，块314代表更新显示器功能的结束。备选地，电子控制模块120可停留在块304，直到更新_时间大于更新_间隔。
如果确定更新_时间的确大于更新_间隔，则电子控制模块120移到块306。在块306，电子控制模块120查看降低的_复杂性的状态。如果降低的_复杂性被设置为关，则电子控制模块120移到块308。在块308，电子控制模块120向传感器值变量的值分配显示变量。之后，利用所有正常提供给显示器的信息来更新显示器。在一个实施例中，该信息包括显示器值，以及与所述显示值相关联的工程单元。备选地，任意数量的条目可被包括在LCD显示器上。一旦已经更新显示器，则把更新_时间复位，并且电子控制模块120移到代表更新显示器例程结束的块314。
再次回到块306，如果电子控制模块120确定降低的_复杂性被设置为开，在电子控制模块120移到判决块310。在判决块310，把显示器_值与传感器值进行比较。如果显示器_值等于传感器值，则不更新显示器，电子控制模块120移到代表更新显示器功能结束的块314。然而，如果显示器_值不等于传感器值，则电子控制模块120移到块312，在块312把显示器_值设置为传感器值。之后，用新的显示器_值来更新显示器。然而，不更新显示器上的其它元素。有可能的是，只有显示器110上的可见元素为传感器值自身。一旦已经更新LCD显示器，则把更新_时间复位至零，并且电子控制模块120移到代表更新显示器例程结束的块314。
参考图5B，流程图350提供根据本发明另一实施例的更新显示器步骤208的功能描述。电子控制模块120在块352开始并移到判决块354。在判决块354，比较更新_时间和更新_间隔。如果更新_时间不等于或大于更新_间隔，则电子控制模块120移到代表更新显示器例程结束的块364。
再次回到块354，如果更新_时间大于或等于更新_间隔，那么电子控制模块120移到判决块356。在块356，如果降低的_复杂性被设置为关，则电子控制模块120移到块358。在块358，把显示器_值设置为传感器值，用显示器_值的值以及所有其它可能在显示器110上可见的信息来更新LCD显示器。然后，把更新_时间复位至零，并且电子控制模块120移到块364，步骤208结束。再次回到块356，如果降低的_复杂性被设置为开，则电子控制模块120移到块360。在块360，比较显示器_值和传感器值。如果显示器_值等于传感器值，或在传感器值的给定容限之内，则电子控制模块120移到块364，步骤208结束。该容限为在初始化值步骤202中设置的值。在一个实施例中，当向该容限变量分配单一且不变的值时，该容限可交替地具有多个不同的值，与取决于LCD环境温度比设定点_3低多少的不同容限值相对应。通过仅在传感器_值与显示器_值的差别大于容限值时才改变LCD显示器值，在LCD110上，可能会牺牲一定的精确性。然而，由于没有经常地更新显示器，LCD110可在较低温度下工作。
再次回到块360，如果显示器_值与传感器_值的差别大于分配给容限的值，则把显示器_值设置为传感器_值，并把显示器值更新到LCD110上。应理解，将不会对显示器的其它可见部分进行更新。例如，将不会对正常显示的工程单元进行更新。然后，把更新_时间复位，并且电子控制模块120移到更新显示器功能结束的块364。
尽管图5A和5B示出以及上文描述的实施例在温度低于设定点_3时处理显示器的方法有所不同，但是应理解，在备选实施例中，可以实现具有比设定点_3更低的温度的额外的设定点。在该实施例中，当温度低于设定点_3时，在传感器值与显示器_值不同之前，更新显示器。然而，当温度低于额外的设定点时，考虑该容限值，并且仅当显示器_值不在传感器值的容限水平之内时才会更新显示器值。该实施例可能会限制当把显示器_值与传感器值进行比较时考虑容限的时间量，从而降低任何给定时刻显示器值不恰好是传感器值的可能性。
尽管已经参考若干备选实施例来描述本发明，所属技术领域的技术人员应意识到，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可在形式和细节上做出改变。

Claims (24)

1.一种控制在低温下操作的现场设备中的液晶显示器(LCD)的方法，所述方法包括：
向所述LCD提供第一功率电平以操作所述LCD；
向所述LCD提供电信号以更新所述LCD上显示的信息；
提供第一温度设定点；
测量所述LCD周围的环境温度；以及
当测量的环境温度小于第一温度设定点时，向所述LCD提供第二功率电平。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将更新间隔设置为第一时间长度，其中，向所述LCD提供电信号以更新所述LCD上显示的信息的步骤以所述更新间隔周期性地执行；
提供第二温度设定点；以及
当测量的环境温度小于第二温度设定点时，将所述更新间隔设置为第二时间长度，其中，第二时间长度大于第一时间长度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述更新间隔设置为第一时间长度的步骤包括将所述更新间隔设置为三秒。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述更新间隔设置为第二时间长度的步骤包括将所述更新间隔设置为六秒。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括：
提供第三温度设定点；以及
其中，当测量的环境温度小于第三温度设定点时，向所述LCD提供电信号的步骤提供仅更新所述LCD的一部分的信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，向所述LCD提供电信号的步骤包括提供更新传感器值以及所述LCD上的工程单元的信息，而且，向所述LCD提供电信号的步骤包括当测量的环境温度小于第三温度设定点时仅提供更新传感器值的信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，仅当所述更新传感器值的信息不同于先前更新中发送的更新传感器值的信息时，才会执行当测量的环境温度小于第三温度设定点时向所述LCD提供电信号的步骤。
8.一种用于工业过程中的现场设备，所述现场设备包括：
液晶显示器(LCD)；
具有存储器的电子控制模块，其中，所述电子控制模块与所述LCD耦合，并且被配置向所述LCD提供功率信号和通信信号；
温度传感器，与所述电子控制模块可操作地耦合，所述温度传感器被配置为提供与所述LCD周围的环境温度相关的指示；以及
其中，所述电子控制模块被配置为根据所述环境温度来提供所述功率信号和所述通信信号。
9.根据权利要求8所述的现场设备，其中，所述温度传感器与所述LCD集成。
10.根据权利要求8所述的现场设备，其中，所述存储器存储与第一温度设定点相关的信息，而且，所述电子控制模块被配置为当测量的环境温度小于第一温度设定点时向所述LCD提供所述功率信号。
11.根据权利要求10所述的现场设备，其中，所述电子控制模块与向所述电子控制模块供电的供电电路耦合，而且，所述电子控制模块被配置为把另外提供给所述电子控制模块的一部分功率转移给所述LCD。
12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述温度传感器与所述LCD集成。
13.根据权利要求8所述的现场设备，其中，所述存储器存储与时间间隔相关的信息，而且，所述电子控制模块被配置为以根据所述时间间隔而定义的频率周期性地提供所述通信信号。
14.根据权利要求13所述的现场设备，其中，所述存储器存储与第二温度设定点相关的信息，而且，所述电子控制模块被配置为：当环境温度大于第二温度设定点时向所述时间间隔分配第一值，以及当环境温度小于第二温度设定点时向所述时间间隔分配第二值。
15.根据权利要求14所述的现场设备，其中，所述第一值为三秒。
16.根据权利要求14所述的现场设备，其中，所述第二值为六秒。
17.根据权利要求8所述的现场设备，其中，所述存储器存储与第三温度设定点相关的信息，而且，所述电子控制模块被配置为：当环境温度小于第三温度设定点时，仅更新所述LCD的一部分。
18.根据权利要求17所述的现场设备，其中，所述电子控制模块被配置为更新传感器信息和所述LCD上的工程单元信息，而且，所述电子控制模块被配置为：当环境温度小于第三温度设定点时，仅更新所述传感器信息。
19.根据权利要求18所述的现场设备，其中，所述电子控制模块被配置为：如果所述传感器信息已经改变，则仅更新所述传感器信息。
20.根据权利要求19所述的现场设备，其中，所述电子控制模块被配置为：如果所述传感器信息的改变量大于给定量，则仅更新所述传感器信息。
21.一种现场设备，包括；
液晶显示器(LCD)，被配置为接收功率和通信信号；以及
根据环境温度来控制提供给所述LCD的功率和通信信号的装置。
22.一种控制现场设备的液晶显示器(LCD)的方法，所述方法包括：
向所述LCD提供功率电平以操作所述LCD；
向所述LCD提供电信号以更新所述LCD上显示的信息；
提供具有随温度变化的电特性的器件；
将所述温敏器件热耦合至所述LCD；
感测所述温敏器件的温敏特性；
根据所感测的特性来改变提供给所述LCD的功率电平。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述温敏器件为二极管。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述温敏特性为电压。
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