Контроллер дисплея «Ниеншанц-Автоматики» для промышленных мониторов

Компания «Ниеншанц-Автоматика» — ведущий производитель российских промышленных мониторов. Линейка FRONT Display отличается разнообразием диагоналей, высокой надежностью и защитой от внешних воздействий, таких как попадание влаги или пыли внутрь устройства, вибрации и удары. Один из ключевых компонентов FRONT Display — контроллер дисплея (рис. 1), который играет важную роль в обеспечении бесперебойной работы монитора и формировании качественного изображения.

Рис. 1. Контроллер дисплея «Ниеншанц-Автоматики»

Контроллер дисплея — это программно-аппаратный электронный модуль, который предназначен для встраивания в корпус монитора или иного устройства отображения информации, для того чтобы преобразовать графическое изображение, получаемое с помощью одного из видеоинтерфейсов (VGA, DVI и HDMI), в формат ЖК-матриц LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Наряду с этим контроллер осуществляет управление режимом работы ЖК-матрицы, отображение на экране OSD-меню, позволяющего пользователю настроить различные параметры монитора, такие как яркость, контрастность, цветовая температура и многое другое.

Разработка «Ниеншанц-Автоматики»

Разработанный компанией «Ниеншанц-Автоматика» контроллер дисплея представляет собой высокотехнологичное решение, ориентированное на промышленное применение. Он обеспечивает стабильную работу монитора даже в сложных эксплуатационных условиях, в том числе при резких перепадах температуры, механических нагрузках (вибрация и удары), нестабильном электропитании и длительной непрерывной работе. Это делает монитор устойчивым к негативным факторам окружающей среды и гарантирует его надежность в различных сценариях использования.

Особенности и преимущества:

• совместимость с широким ассортиментом ЖК-матриц, имеющих разрешения экрана от VGA до Full HD;
• диапазон входного напряжения 12–30 В постоянного тока (возможность опционального расширения до 9–36 В постоянного тока);
• защита от переполюсовки и превышения напряжения питания;
• два разъема для подключения входного напряжения позволяют использовать внешние блоки питания различных типов;
• три входных видеоинтерфейса дают возможность подключать компьютеры разных классов. Интерфейсы VGA и DVI имеют винтовую фиксацию кабеля, что позволяет использовать контроллер при вибрациях (например, на транспорте);
• подключение резистивного или проекционно-емкостного сенсорного экрана;
• функция автоматической настройки яркости экрана в зависимости от уровня внешней освещенности (два датчика) обеспечивает комфортную работу с монитором, а также продлевает срок его службы;
• возможность подключения внешнего ИК-приемника позволяет управлять настройками монитора с помощью пульта дистанционного управления;
• яркость экрана может регулироваться в диапазоне 0–100% как с помощью OSD-меню, так и с помощью вращения внешнего регулятора;
• встроенный аудиоусилитель (2 Вт + 2 Вт).

Основные технические характеристики:

• входные интерфейсы: HDMI, DVI-D, VGA;
• максимальное разрешение: 1920×1080 (Full HD);
• интерфейс для подключения ЖК-матрицы: LVDS (40 и 30 контактов), 2 канала, 18/24/36/48 бит;
• напряжение питания ЖК-матрицы: 3,3; 5; 12 В постоянного тока;
• модули для подключения сенсорного экрана: резистивный и проекционно-емкостный;
• выходные интерфейсы сенсорного экрана: USB, RS-232;
• клавиатура управления: 5 кнопок + индикатор;
• потребляемая мощность модуля (без учета подсветки ЖК-матрицы): не более 5 Вт;
• температура эксплуатации: –20…+60 °С;
• габаритные размеры: 220×74×28 мм (плата с установленными компонентами).

Стоит отметить, что встроенное в контроллер программное обеспечение разработано компанией «Ниеншанц-Автоматика». За счет этого OSD-меню полностью на русском языке, и оно может быть скорректировано под функционал монитора, в который устанавливается контроллер. Оперативное добавление новых ЖК-матриц в прошивку контроллера позволяет ему оставаться актуальным, гибко адаптируясь к современным технологическим тенденциям и требованиям пользователей.

Процесс разработки, тестирование и надежность

Накопленный к 2022 г. опыт и компетенции инженеров компании позволили им приступить к разработке собственного контроллера дисплея, следуя общей концепции усиления локализации продукции.

Основная цель, поставленная перед производством, — создание универсального контроллера, способного поддерживать наиболее востребованные видеоинтерфейсы, обеспечивать совместимость с различными ЖК-матрицами и предлагать дополнительные функции, такие как адаптивная регулировка яркости, вывод звука, возможность модификации системы питания.

Рис. 2. Набивка печатной платы для контроллера дисплея

Разработка заняла примерно 18 мес., в течение которых были выполнены следующие основные этапы:

1. разработка принципиальной схемы и подбор элементной базы;
2. проектирование печатной платы (PCB, рис. 2);
3. написание встроенного программного обеспечения;
4. изготовление прототипа платы и ее всестороннее тестирование;
5. доработка и оптимизация схемы и платы (PCB);
6. финальное тестирование и сертификация;
7. подготовка документации;
8. запуск платы в серийное производство (рис. 3).

Рис. 3. Серия готовых плат

Перед началом серийного производства контроллер подвергли всестороннему тестированию, которое включало:

• проверку работы с различными разрешениями и частотами обновления экрана;
• тестирование десятков ЖК-матриц на совместимость и при необходимости адаптация прошивки;
• симуляцию сбоев и скачков питания, потерю видеосигнала и других аварийных ситуаций, а также проверку механизмов восстановления работы после сбоя;
• проверку совместимости входных интерфейсов с различными компьютерами (промышленными и бытовыми);
• проверку непрерывной работы устройства в течение нескольких недель с максимальной нагрузкой, в условиях циклических перепадов внешней температуры.

На этих и других испытаниях контроллер показал высокую стабильность работы и надежность, что делает его оптимальным выбором для промышленного применения.