JP2023005375A

JP2023005375A - 表示装置及びマスター側機器

Info

Publication number: JP2023005375A
Application number: JP2021107235A
Authority: JP
Inventors: 裕樹原; Hiroki Hara; 千冬金子; Chifuyu Kaneko
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2023-01-18

Abstract

【課題】高価なＡ／Ｄ変換回路を用いることなく、アナログセンサの検出情報をマスター側機器に伝えることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】マスター側機器２の制御に基づいて作動するスレーブ型の表示装置１であって、マスター側機器２からの表示制御信号を受信するスレーブ側通信部１１と、表示制御信号に基づいて画像表示を行う表示器１２と、アナログ信号を出力するサーミスタ１３（アナログセンサ）と、アナログ信号に応じた周期で充放電を繰り返す充放電回路１４と、充放電回路１４の周期信号をスレーブ側通信部１１が入力可能なパルス信号に変換するパルス変換回路１５と、を備え、スレーブ側通信部１１は、入力したパルス信号をマスター側機器２に送信する。【選択図】図１

Description

本開示は、表示装置及びマスター側機器に関する。

マスター側機器の制御に基づいて作動するスレーブ型の表示装置が知られている。この種の表示装置は、マイコン（マイクロコントローラ）を持たずに、マスター側機器からの表示制御信号を受信するスレーブ側通信部と、表示制御信号に基づいて画像表示を行う表示器と、を備えて構成される。

特開２０１４－４８３９６号公報

しかしながら、この種の表示装置では、アナログセンサ（例えば、表示器の温度を検出するサーミスタ）の検出情報をマスター側機器に伝える場合、高価なＡ／Ｄ変換回路（例えば、特許文献１参照）が必要となり、コストが上昇してしまう。

そこで、本開示は、高価なＡ／Ｄ変換回路を用いることなく、アナログセンサの検出情報をマスター側機器に伝えることを目的とする。

１つの側面では、マスター側機器の制御に基づいて作動するスレーブ型の表示装置であって、
前記マスター側機器からの表示制御信号を受信するスレーブ側通信部と、
前記表示制御信号に基づいて画像表示を行う表示器と、
アナログ信号を出力するアナログセンサと、
前記アナログ信号に応じた周期で充放電を繰り返す充放電回路と、
前記充放電回路の周期信号を前記スレーブ側通信部が入力可能なパルス信号に変換するパルス変換回路と、を備え、
前記スレーブ側通信部は、入力した前記パルス信号を前記マスター側機器に送信する、表示装置を提供する。

本開示によれば、高価なＡ／Ｄ変換回路を用いることなく、アナログセンサの検出情報をマスター側機器に伝えることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る表示装置及びマスター側機器の構成と、アナログセンサの検出情報を表示装置からマスター側機器に伝える際の信号の流れを示す図である。充放電回路及びパルス変換回路を示す図である。充放電回路及びパルス変換回路の出力波形（上段がタイマーＩＣの出力波形、下段がコンデンサの充電電圧）を示す図である。（ａ）及び（ｂ）はサーミスタ温度と出力周波数の関係を示す図である。（ａ）～（ｄ）はマスター側機器における周波数平均化処理の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施形態について詳細に説明する。

図１に示す表示装置１は、マスター側機器２の制御に基づいて作動するスレーブ型の表示ユニットである。本実施形態の表示装置１は、車載表示ユニットであり、例えば、速度表示などを行うメータパネルディスプレイやヘッドアップディスプレイ、エアコンなどの各種の設定表示や設定操作を行うタッチパネルディスプレイなどが含まれる。

本実施形態のマスター側機器２は、車載制御ユニットであり、制御部２１と、マスター側通信部２２と、検出値特定手段２１０とを備える。

制御部２１は、マイコン（マイクロコントローラ）などを備えて構成され、ＲＯＭ（不図示）に書き込まれたソフトウェア（プログラム）に従って動作する。具体的には、自ら生成又は他の機器から受信した表示制御信号（表示画像データ及び制御信号を含む。）をマスター側通信部２２及び通信ケーブル３を介して表示装置１に送信する。また、制御部２１は、表示装置１側から送信される検出情報（例えば、温度情報）を取得し、取得した検出情報に基づいて、表示制御信号の補正処理（例えば、表示輝度の補正処理）を行うが、検出情報の取得については後述する。

マスター側通信部２２は、例えば、シリアライザを用いて構成され、制御部２１から入力される表示制御信号を所定のシリアル信号に変換し、通信ケーブル３を介して表示装置１に送信する。また、マスター側通信部２２は、通信ケーブル３を介して表示装置１側から検出情報などの信号を受信できる。マスター側通信部２２は、受信した信号を汎用入出力端子（ＧＰＩＯ）から制御部２１に対して出力する。

検出値特定手段２１０は、例えば所定のソフトウェアにより実現される。検出値特定手段２１０は、制御部２１から与えられた周波数を温度に換算する機能を有する。検出値特定手段２１０は、温度の換算値を制御部２１２１に出力する。

表示装置１は、スレーブ側通信部１１と、表示器１２と、サーミスタ１３（アナログセンサの一例）と、を備える。スレーブ側通信部１１は、例えば、デシリアライザを用いて構成され、通信ケーブル３を介してマスター側機器２から受信した表示制御信号を所定の表示作動信号に変換して表示器１２に送る。また、スレーブ側通信部１１は、サーミスタ１３などの検出情報を汎用入出力端子（ＧＰＩＯ）から入力し、入力した検出情報を通信ケーブル３を介してマスター側機器２に送信することができる。ただし、入力及び送信する検出信号は、パルス信号（デジタル信号）に限定され、検出信号の送信は、表示制御信号を受信する合間に実行される。

表示器１２は、例えば、液晶ディスプレイであり、スレーブ側通信部１１から入力される表示作動信号に応じて画像表示を行う。表示器１２は、高温（例えば、７５℃以上）になると破損の虞があるため、サーミスタ１３によって温度を監視するとともに、必要に応じて輝度を低減したり、表示作動を停止したりする必要がある。

サーミスタ１３は、表示器１２の温度を抵抗値の変化として検出するアナログセンサである。表示器１２の制御はマスター側機器２で行うため、サーミスタ１３の検出情報は、スレーブ側通信部１１及び通信ケーブル３を介してマスター側機器２に送信する必要がある。従来では、サーミスタ１３のアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路を介してデジタル信号に変換してスレーブ側通信部１１の汎用入出力端子に入力していた。しかしながら、Ａ／Ｄ変換回路は高価であり、コストアップの一因となっていた。

そこで、本発明の実施形態に係る表示装置１は、サーミスタ１３の抵抗値に応じた周期で充放電を繰り返す充放電回路１４と、充放電回路１４の周期信号をスレーブ側通信部１１が入力可能なパルス信号に変換するパルス変換回路１５と、を備える。このような構成によれば、Ａ／Ｄ変換回路を設けなくても、サーミスタ１３の検出情報をスレーブ側通信部１１に入力し、マスター側機器２に送信することが可能になる。

具体的に説明すると、充放電回路１４及びパルス変換回路１５は、図２に示すように、サーミスタ１３（可変抵抗Ｒ_Ａ）及び固定抵抗Ｒ_Ｂを介して電源Ｖ_ＤＤに接続されるコンデンサＣと、タイマーＩＣ１６と、を用いて構成される。タイマーＩＣ１６は、コンデンサＣの充電電圧に応じてコンデンサＣの充放電を切り換えるとともに、充放電回路１４の周期信号をパルス信号に変換する。つまり、本実施形態の充放電回路１４及びパルス変換回路１５は、Ａ／Ｄ変換回路に比べて安価なタイマーＩＣ１６を用いて構成することができる。以下、「５５５」と呼ばれるタイマーＩＣ１６を用いた充放電回路１４及びパルス変換回路１５について、図２及び図３を参照して詳細に説明する。なお、図２に示す０．０１μＦ等の数値はあくまで一例である。

図２に示すように、タイマーＩＣ１６（例えば、５５５）は、充電開始電圧や放電開始電圧を検出する一対のコンパレータ、信号レベルを保持するフリップフロップ回路、放電用のトランジスタなどを備えるＩＣであり、タイマー回路や発振回路に利用される。

タイマーＩＣ１６は、８本の端子を備える。第１端子（ＧＮＤ）は、グランド（電源Ｖ_ＤＤのマイナス側）に接続される端子である。第２端子（ＴＲＩＧ）は、充電開始電圧を入力する端子である。第３端子（ＯＵＴ）は、パルス信号を出力する端子である。出力されるパルス信号は、例えば、第２端子（ＴＲＩＧ）の入力電圧が電源Ｖ_ＤＤの１／３以下でＨレベル、第６端子（ＴＨＲＥＳ）の入力電圧が電源Ｖ_ＤＤの２／３以上でＬレベルに切り換わる。第４端子（ＲＥＳＥＴ）は、リセット端子である。第５端子（ＣＯＮＴ）は、充放電を切り換える基準電圧を入力する端子である。第５端子（ＣＯＮＴ）がオープンの場合は、基準電圧が電源Ｖ_ＤＤの２／３になる。第６端子（ＴＨＲＥＳ）は、放電開始電圧を入力する端子である。第７端子（ＤＩＳＣＨ）は、コンデンサＣを放電するための端子であり、第３端子（ＯＵＴ）がＬレベルのときコンデンサＣを放電することができる。第８端子（Ｖ_ＤＤ）は、電源Ｖ_ＤＤに接続される。

図２に示すように、第２端子（ＴＲＩＧ）及び第６端子（ＴＨＲＥＳ）は、固定抵抗Ｒ_ＢとコンデンサＣとの間に接続され、第７端子（ＤＩＳＣＨ）は、サーミスタ１３（可変抵抗Ｒ_Ａ）と固定抵抗Ｒ_Ｂとの間に接続される。図３に示すように、初期状態から説明すると、第２端子（ＴＲＩＧ）及び第６端子（ＴＨＲＥＳ）の入力電圧は、電源Ｖ_ＤＤの１／３以下であるため、第３端子（ＯＵＴ）の出力はＨレベルとなり、コンデンサＣの充電が開始される。コンデンサＣの充電電圧が電源Ｖ_ＤＤの２／３以上まで上昇すると、第６端子（ＴＨＲＥＳ）の入力電圧に基づいて、第３端子（ＯＵＴ）の出力がＬレベル、第７端子（ＤＩＳＣＨ）が放電状態に切り換わり、コンデンサＣの放電が開始される。コンデンサＣの充電電圧が電源Ｖ_ＤＤの１／３以下まで下降すると、第２端子（ＴＲＩＧ）の入力電圧に基づいて、第３端子（ＯＵＴ）の出力がＨレベル、第７端子（ＤＩＳＣＨ）が非放電状態に切り換わり、コンデンサＣの充電が開始される。以上の繰り返しによって、コンデンサＣの充電電圧は、図３の下段に示すように、周期がサーミスタ１３の抵抗値に依存する３角波形状の周期信号を示す。また、タイマーＩＣ１６の第３端子（ＯＵＴ）は、図３の上段に示すように、３角波形状の周期信号と同一の周期を持つ矩形のパルス信号を出力する。

タイマーＩＣ１６の第３端子（ＯＵＴ）から出力されるパルス信号のＨレベルの時間ｔ_Ｈ、Ｌレベルの時間ｔ_Ｌ、周期Ｔ、及び周波数ｆは、下記の式で求められる。

ｔ_Ｈ＝０．６３９（Ｒ_Ａ＋Ｒ_Ｂ）Ｃ
ｔ_Ｌ＝０．６３９（Ｒ_Ｂ）Ｃ
Ｔ＝ｔ_Ｈ＋ｔ_Ｌ＝０．６３９（Ｒ_Ａ＋２Ｒ_Ｂ）Ｃ
ｆ＝１／Ｔ＝１．４４／（Ｒ_Ａ＋２Ｒ_Ｂ）Ｃ式（１）
上記のように、タイマーＩＣ１６の第３端子（ＯＵＴ）から出力されるパルス信号の周期Ｔ及び周波数ｆは、サーミスタ１３の抵抗値Ｒ_Ａに応じて変化する。ロジック的には、抵抗値Ｒ_Ａが変化することで、コンデンサＣに充電する時定数が変化する。このとき、サーミスタ１３の温度が低い場合は、抵抗値が大きくなり、充電に時間がかかり、それ故に、周波数ｆが低くなる。逆に、サーミスタ１３の温度が高い場合は、抵抗値が小さくなり、充電時間が短くなり、周波数ｆが高くなる。このような特性を利用することで、周波数ｆに基づいて精度の良い温度情報（表示器１２に係る温度情報）を得ることができる。

より具体的には、例えば、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、サーミスタ温度が－４０～１５０℃の範囲で変化すると、タイマーＩＣ１６の第３端子（ＯＵＴ）から出力されるパルス信号の周波数ｆが特定の範囲で変化するため、パルス信号の周波数ｆに基づいてサーミスタ温度を特定することが可能になる。例えば、表示器１２が破損する虞のある７５～１００℃は、パルス信号の周波数ｆが３７３～４２１Ｈｚであることに基づいて特定することができる。

上記のようなパルス波形の温度信号は、スレーブ側通信部１１の汎用入出力端子に入力し、スレーブ側通信部１１から通信ケーブル３を介してマスター側機器２のマスター側通信部２２に送信することができる。このとき、スレーブ側通信部１１は、マスター側通信部２２から送信される表示制御信号の合間を利用して温度信号をマスター側通信部２２に送信する。マスター側機器２の制御部２１は、周期的にマスター側通信部２２から温度信号を入力し、その周波数を検出値特定手段２１０で温度に変換する。これにより、制御部２１は、表示器１２の温度を特定し、表示制御信号の補正処理（例えば、表示輝度の補正処理）を行うことが可能になる。

このようにして本実施形態によれば、ＡＤ変換回路を廃した低コストな構成を実現しつつ、表示器１２の温度を精度良く把握できる。

ところで、本実施形態においては、制御部２１が認識不能な割り込み処理などに基づいて温度信号の通信に遅延が生じた場合、制御部２１に入力される温度信号が不連続となり、特定された温度に大きな誤差が生じうる。

例えば、図５に示すように、本実施形態の制御部２１は、温度信号の周波数測定を繰り返し（例えば、１０回）、複数の測定結果の平均値に基づいて制御反映する周波数を特定する。図５の（ａ）に示すように、通信に遅延が生じなければ、すべての測定結果が正常値となり、その平均値も正常値となる。一方、図５の（ｂ）に示すように、通信に遅延が生じた場合、測定結果に異常値が含まれるため、その平均値には大きな誤差が生じてしまう。

そこで、本実施形態の制御部２１は、複数の測定結果から異常値を排除して平均値を算出する。例えば、図５の（ｃ）に示すように、前回値との差が＋５０以上、又は－５０以上である場合、異常値であると判断し、その測定結果を排除して平均化する。また、図５の（ｄ）に示すように、複数の測定結果の中から、最大値（ＭＡＸ１位）、次に大きい値（ＭＡＸ－１位）、最小値（ＭＩＮ１位）、次に小さい値（ＭＩＮ－１位）を排除して平均化するようにしてもよい。このようにすると、通信遅延などに起因する誤差の発生を抑制できる。

また、通信遅延による誤差の発生は、温度信号の周波数を下げることで抑制できる。その理由は、温度信号のＨレベルの時間ｔ_Ｈ、及びＬレベルの時間ｔ_Ｌが長くなり、通信遅延の影響が小さくなるからである。温度信号の周波数は、固定抵抗Ｒ_Ｂの抵抗値やコンデンサＣの静電容量に基づいて調整することができる。

この点、式（１）から分かるように、抵抗値Ｒ_Ｂは、抵抗値Ｒ_Ａの２倍で周波数ｆに影響する。従って、本実施形態とは異なり、固定抵抗Ｒ_Ｂ側にサーミスタ１３を設定する場合、その変化の２倍が周波数ｆに現れる。このため、本実施形態のように、抵抗値Ｒ_Ａが周波数ｆに影響するようにサーミスタ１３を設定する方が望ましい。

以上、各実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施形態の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

１表示装置
１１スレーブ側通信部
１２表示器
１３サーミスタ
１４充放電回路
１５パルス変換回路
１６タイマーＩＣ
２マスター側機器
２１制御部（制御処理部）
２２マスター側通信部
２１０検出値特定手段（制御処理部）
３通信ケーブル
Ｃコンデンサ
Ｒ_Ａ可変抵抗（第２抵抗）
Ｒ_Ｂ固定抵抗（第１抵抗）

Claims

マスター側機器（２）の制御に基づいて作動するスレーブ型の表示装置（１）であって、
前記マスター側機器からの表示制御信号を受信するスレーブ側通信部（１１）と、
前記表示制御信号に基づいて画像表示を行う表示器（１２）と、
アナログ信号を出力するアナログセンサ（１３）と、
前記アナログ信号に応じた周期で充放電を繰り返す充放電回路（１４）と、
前記充放電回路の周期信号を前記スレーブ側通信部が入力可能なパルス信号に変換するパルス変換回路（１５）と、を備え、
前記スレーブ側通信部は、入力した前記パルス信号を前記マスター側機器に送信する、表示装置。
前記アナログセンサは、前記表示器の温度を検出するサーミスタ（１３）である、請求項１に記載の表示装置。
前記充放電回路は、
前記アナログセンサを介して電源に接続されるコンデンサ（Ｃ）と、
前記コンデンサの充電電圧に応じて前記コンデンサの充放電を切り換えるタイマーＩＣ（１６）と、を用いて構成され、
前記パルス変換回路は、前記タイマーＩＣに含まれる、請求項１又は２に記載の表示装置。
前記コンデンサは、一端がグランドに接続され、他端が第１抵抗（Ｒ_Ｂ）に接続され、
前記アナログセンサは、一端が前記第１抵抗に接続され、他端が電源に接続される第２抵抗（Ｒ_Ａ）を含み、
前記パルス信号の周波数は、前記第１抵抗の抵抗値の２倍と、前記第２抵抗の抵抗値とに応じて変化する、請求項３に記載の表示装置。
前記表示制御信号は、通信ケーブル（３）を介して前記スレーブ側通信部に受信され、
前記パルス信号は、前記表示制御信号の合間に前記通信ケーブルを介して前記スレーブ側通信部から前記マスター側機器に送信される、請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。
請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置の表示制御を行う制御処理部（２１、２１０）と、
前記制御処理部の指示に応じて前記表示装置に前記表示制御信号を送信するマスター側通信部（２２）と、を備え、
前記マスター側通信部は、前記スレーブ側通信部から受信した前記パルス信号を前記制御処理部に入力し、
前記制御処理部は、前記パルス信号の周波数に基づいて前記アナログセンサの検出値を特定する検出値特定手段（２１０）を備え、
前記検出値特定手段は、前記パルス信号の周波数測定を繰り返し、複数の測定結果から異常値を排除して求めた平均値に基づいて前記アナログセンサの検出値を特定する、マスター側機器（２）。