CN204178083U - 一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统 - Google Patents

Abstract

一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统，以单片机MCU为核心，单片机MCU连接温度传感器、加热指示灯、对外控制接口、功率电源开关、内部电源和嵌入式系统；温度传感器装在液晶显示屏上，液晶显示屏由嵌入式系统控制，外部供电电源通过功率电源开关连接对液晶显示屏的低温加热膜。有效提高了加热效率以及液晶的使用寿命和可靠性。该模块尺寸小、且具有良好的外部兼容性。同时该模块设计留有丰富的外部接口，方便开发、兼容性好，上位机可通过这些通信接口监控数据，可多任务、多系统融合的系统；再次，这种设计方法避免了液晶显示器的拆装，提高了液晶显示器可靠性和使用寿命。并且有良好的兼容性。

Description

一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统

技术领域

本实用新型属于液晶显示器温度控制,特别涉及一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统。

背景技术

液晶显示器具有功耗低、清晰度高、寿命长、体积小、重量轻、光学特性好等特点，是理想的显示器件，广泛应用在各种仪器仪表上，但它的温度特性差，尤其是在低温时显示滞后，如在0℃时，滞后0.5s左右，在-10℃时，滞后1.5s左右，在-20℃时，几乎就不能正常工作，即便是传统的工业级液晶屏下限操作温度一般也只能到-20℃。因此在极寒的环境中，就大大限制了传统液晶的应用。

为了打破低温下液晶使用限制，目前，业内主要采用以下几种方法实现液晶显示器的低温显示：(1)提高显示器驱动电压：使用此方法可以适当的扩展液晶显示器的温度使用范围，使液晶显示器的工作温度范围为-20℃～+50℃能够稳定工作但是驱动电压不可能无限止的提高，当驱动电压提高到一定程度后，显示器的对比度会明显下降，甚至黑屏而导致显示器无法使用；(2)利用ITO导电膜进行加热：将ITO加热器置于液晶基板与背光源反射腔之间直接对LCD基板进行加热、这种方法加热集中、时间短、加热功率小。此种方法可以实现液晶显示器的低温显示，但是工艺都比较复杂，需要对液晶显示器进行不同程度的拆装，影响其可靠性，重要的是当环境温度发生改变时液晶显示器内部温度无法控制，需要根据环境温度调整加热膜的加热功率。有可能造成显示器内部温度过高而烧坏液晶显示器，其使用范围受到一定的限制；(3)外置加热法：液晶显示器、传感器、温控系统及加热电阻等组成，将加热电阻固定在液晶显示器背部的板上，整个系统密封在盒子内，通过接口和外部控制电路相连，温控系统根据实时的温度采样确定液晶是否需要加热，从而实现低温显示。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统。

本实用新型的技术方案是：

一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统，其特征在于：以单片机MCU为核心，单片机MCU连接温度传感器、加热指示灯、对外控制接口、功率电源开关、内部电源和嵌入式系统；温度传感器装在液晶显示屏上，液晶显示屏由嵌入式系统控制，外部供电电源通过功率电源开关连接对液晶显示屏的低温加热膜。

本实用新型效果是：

本设计是在外置加热法的基础上进行创新改进，将加热电阻改为按液晶尺寸定做的加热膜，将加热膜通过导热胶严密的贴合在液晶背板上，避免了采用导热电阻导致的液晶加热不匀问题，有效提高了加热效率以及液晶的使用寿命和可靠性；MCU并不直接驱动液晶屏，而作为一个模块安装在已经成熟的设备中去控制外部设备的上电，该模块设计电路尺寸小、且具有良好的外部兼容性，只要对加热膜尺寸稍作更改就可以安装在多种不同仪器仪表上，从而使之达到宽温要求。同时该模块设计留有丰富的外部接口，方便开发、兼容性好，上位机可通过这些通信接口监控数据，可多任务、多系统融合的系统；再次，这种设计方法避免了液晶显示器的拆装，提高了液晶显示器可靠性和使用寿命。

该系统的设计与内置加热法和提高驱动电压方法相比，此方法简单易行，不用对液晶显示器进行拆卸，提高了显示器的可靠性，可以实现液晶显示器在极低的温度范围内工作。当外界环境变换时可以自动控制设备腔体内的温度，不需要人工控制，环境适应能力强。同时在外置加热法的基础上进行有效创新，提高了加热效率，提升了设备使用可靠性；另外该设计作为一个智能温度控制和加热模块单元，与别的设备兼容性较好，能比较方便的移植到比较成熟的设备中，大大减少了设计改动，降低了设计成本，使得现有方案液晶显示器可以在-40℃～+55℃的温度下也能正常显示。同时该系统对外保留RS232通信串口，即可以将实时采集的温度值及时上报上位机，同时也为未来多任务、多系统设计提供了良好的兼容性。

附图说明

图1是一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统电原理框图

图2是一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统程序框图

具体实施方式

如图1所示的一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统，以单片机MCU为核心，单片机MCU连接温度传感器、加热指示灯、对外控制接口、功率电源开关、内部电源和嵌入式系统；温度传感器装在液晶显示屏上，液晶显示屏由嵌入式系统控制，外部供电电源通过功率电源开关连接对液晶显示屏的低温加热膜。

图1中，虚线部分为智能温度控制的低温加热电路。在本设计中，液晶显示屏由嵌入式系统(嵌入式处理器)驱动，而以MCU为核心的智能温控单元负责采集液晶周围腔体温度，并进行有效的加热控制、加热指示及信息输出；同时当液晶周围温度满足液晶工作温度范围时，该系统才能打开嵌入式系统电源。

性能指标：

温控单元功耗(除加热膜之外系统功耗)：≤10mW；加热膜：5W(+5V输入)；传感器步进精度：0.0625℃；工作温度：-40℃～+65℃(包含液晶)；加热时间：-40℃条件下，加热时间≤10min。环境温度越高，加热时间越短。

温控单元：

温控模块包括MCU、温度传感器、加热指示灯以及电源组成。传感器通过1-wire总线与MCU进行通信，MCU选用低功耗单片机处理器，具有速度快，实时性高等特点。上电后，通过温度传感器采集液晶附近腔体温度，MCU按照预先编好的程序进行温度控制和加热控制，同时根据当前的温度条件判定是否打开嵌入式系统。以此实现液晶始终处于理想的工作环境温度下，同时控制加热指示灯显示当前加热状态(红色为加热、绿色为停止加热)。

加热单元

加热单元包括加热膜、功率电源开关以及外部加热电源。由于液晶在加热时功耗大，一般的单芯小容量电池不足以支持加热功耗，因此在外部需要选择可移动的电源来提供加热电压，当然若设备使用电池能满足加热膜加热功耗指标要求，则不需要提供外部移动。在加热膜的选用上采用5W加热膜，通过导热胶和液晶显示器紧紧贴合，避免了使用加热电阻带来的加热不均匀问题。

软件程序

软件功能该系统

具体的软件功能如下所示：

温度采集及温度处理：通过温度传感器采集环境温度，单片机读取传感器温度采样值并对采样数据做数据转换。

加热控制及嵌入式系统电源控制：通过采集的温度值，对加热单元进行加热控制，同时根据实时温度值MCU判断嵌入式系统进行状态判断，对嵌入式系统的电源做进一步控制。

加热指示；加热指示灯状态分为3种，红灯代表正在加热，绿灯代表停止加热，红灯闪烁代表提示用户要及时插入外部加热电源。

对外通信功能：MCU将实时的采集数据可以通过RS232接口，上传至上位机监控。这种设计对于将来多任务、多系统设计大有益处。

软件流程如图2所示。

Claims (1)

1.一种基于智能温度控制的液晶低温加热系统，其特征在于：以单片机MCU为核心，单片机MCU连接温度传感器、加热指示灯、对外控制接口、功率电源开关、内部电源和嵌入式系统；温度传感器装在液晶显示屏上，液晶显示屏由嵌入式系统控制，外部供电电源通过功率电源开关连接对液晶显示屏的低温加热膜。