低溫操作的lcd設計的製作方法

2023-12-01 02:24:56

專利名稱：低溫操作的lcd設計的製作方法
低溫操作的LCD設計背景技術現場設備，如過程變量變送器，用於過程控制工業，並遠程地感 測過程變量。過程控制工業通過使用現場設備，如致動器，來遠程控10制過程的物理參數，如流速、溫度，等等。過程變量可從現場設備， 如過程變量變送器，傳送到控制室，以向控制器提供與過程有關的信 息。之後，控制器可將控制信息傳送到現場設備，如致動器，以調節 過程的參數。例如，有關過程流體壓力的信息可傳送到控制室並用於 控制過程，如煉油。15 過程變量變送器用於監控與流體相關聯的過程變量，如化學藥品、 紙漿、石油、煤氣、藥物、食物及其它流體加工工廠中的漿料、流體、 蒸汽和氣體。過程變量包括壓力、溫度、流量、高度、pH值、電導率、 濁度、密度、濃度、化學成分和其它流體性質。過程致動器包括控制 閥、泵、加熱器、攪拌機、冷卻機、螺線管、排放口和其它流體控制20 設備。發明內容提供了一種控制在低溫下操作的感測設備中集成的液晶顯示器 (LCD)的方法。該方法包括向LCD供電、提供電信號給LCD以更新顯示 25 的信息、測量LCD周圍的環境溫度以及根據環境溫度調整供給LCD的功 率和更新信息。本發明的另一方面包括一種現場設備，該現場設備包 括LCD、被配置為給LCD提供功率和通信信號的電子控制模塊、以及與 電子控制模塊耦合的溫度傳感器。電子控制模塊被配置為測量LCD周圍 的溫度並根據LCD的溫度來控制供給LCD的功率和通信。30


圖l是本發明實施例可使用類型的現場設備的圖解視圖。圖2是示出根據本發明實施例的現場設備的操作的流程圖，將LCD 的操作延伸至其額定操作溫度以下。 5 圖3提供了根據本發明實施例的參數列表及其初始值。圖4是根據本發明實施例的讀取LCD溫度的方法的流程圖。 圖5A是示出根據本發明實施例的更新LCD顯示器的步驟的流程圖。 圖5B是示出根據本發明實施例的備選的更新LCD顯示器的步驟的 流程圖。10具體實施方式
圖1示出根據本發明實施例的現場設備10的一部分的示意圖。現場 設備10包括液晶顯示器(LCD) 110，液晶顯示器(LCD) IIO與電子控 制模塊120耦合。在一個實施例中，電子控制器模塊120包括與存儲器15設備124和通信埠126耦合的控制器122。控制器122可以是控制器、 處理器、專用集成電路(ASIC)或任何其他可接受的控制設備電路。 供電電路128與控制器122、存儲器124和通信埠126耦合，以及與可 作為電子控制模塊120的一部分的測量電路130耦合。供電電路128從電源132接收功率。電源132可以是任何類型的合適20的電源，包括電池、AC電源、過程控制環、或任何其它設備。現場設備10包括與電子控制模塊120耦合的傳感器134。傳感器134 提供與由現場設備測量的參數相關的輸入信號。傳感器134可包括一個 或更多個採用任何合適技術的傳感器元件。傳感器134可設置為與LCD IIO集成，並與測量電路130電耦合，該測量電路130可包括已知的傳感25 器輸入處理電路。現場設備10還包括經測量電路130與電子控制模塊 120耦合的溫度傳感器112。溫度傳感器112感測LCD IIO周圍的環境溫 度。溫度傳感器112可利用任何可接受的技術，包括熱電偶、電阻溫度 器件(RTD)和/或熱敏開關/恆溫器。溫度傳感器112被示為與測量電 路130電耦合，但應理解，在不偏離本發明範圍時，溫度傳感器112可30 與通信埠126或任何其它通信處理電路實現電子通信，所述任何其它通信處理電路包括直接與控制器122耦合的電路。示意圖100是功能性示意圖，應理解，在不背離本發明的範圍的前提下，可以實現現場設備io內的電路的其他實施方式。例如，存儲器124和/或通信埠126可物理地合併於控制器122中。供電電路128可包 5 括供電電路的任意實施例，包括穩壓器、分壓器、限流器，等等。LCD 110可以是商業可用的設備、任何大小或形狀的用戶定製的液晶顯示 器，並且可具有與電子控制模塊120進行電子通信的任意方式，其目的 是從電子控制模塊120接收數據。諸如LCD110的LCD具有有限的溫度操作範圍。例如， 一些LCD具有10 的操作範圍僅延伸到-4。F (-20。C)。其它LCD可具有的操作範圍在溫度 上被指定為比-4。F更高或更低。本發明的實施例可應用於具有任何操 作溫度的任何LCD。圖2是示出根據本發明實施例的描述現場設備10的操作的方法200 的流程圖，將LCD IIO的操作延伸至其額定操作溫度以下。在塊202中，15 電子控制模塊120初始化本發明所使用的必要的變量參數。簡要參考圖 3，標識出參數列表及其初始值。例如，傳感器一值被定義為未讀，顯 示器j直被定義為未定義，動態—供電被定義為關。在一個實施例中， 其它參數，如設定點」，所設置的值存儲於電子控制模塊120的存儲器 124中。隨著下文對電子控制模塊120的功能的更詳細的描述，列於圖320 中的參數的意義將會變得更加明顯。一旦初始化參數的步驟在塊202中執行，電子控制模塊120將從傳 感器134讀取傳感器值204。之後，如塊206所示，電子控制模塊120將 從溫度傳感器112讀取LCD溫度。 一旦獲取傳感器值和溫度值兩者，電 子控制模塊120將更新顯示器LCD110，如塊208所示。然後，電子控制25 模塊120循環回到塊204以重複讀取傳感器值、接收溫度值以及更新顯 示器的過程。從傳感器134讀取傳感器值的步驟204可以任何方式完成。如以上 所描述的，傳感器元件可與測量電路130進行電子通信。此外，讀取傳 感器值的步驟可包括提供單一值的任意數量的技術。例如，電子控制 30 模塊120可從傳感器134讀取若干值並執行求平均功能以消除或處理傳感器讀數中的滯後(hysteresis)或電位尖峰信號(spike)。在不背 離本發明範圍時，可使用任何可接受的讀取和處理傳感器值的例程。圖4是根據本發明一個實施例的包含讀取LCD溫度的步驟206的方 法250的更詳細的流程圖。從塊252開始之後，電子控制模塊120從溫度 5 傳感器112讀取LCD溫度。如以上描述的步驟204，可採用任意數量的傳 感器輸入例程來提供LCD溫度的值。 一旦已經讀取LCD溫度，在判決塊 256中將其與設定點_1比較。如果LCD溫度不小於設定點—1，則把動態— 供電設置為關，把更新J司隔設置為正常，把降低的一複雜性設置為關。 此時，讀取LCD溫度的功能206完成，電子控制模塊120移到例程的結束 10 塊274。再次回到塊256，如果LCD溫度小於設定點」，則把動態一供電設置 為開，如塊260所描述。 一旦把動態—供電設置為開，電子控制模塊120 將向LCD 110提供額外功率。在一個實施例中，除第一LCD電源144之外， 還向LCD提供第二LCD電源146或以其他方式耦合到LCD。備選地，在第15 —LCD電源線144上把額外功率從供電電路提供給LCD。提供給LCD的額 外功率可從電子控制模塊120中的其它電路轉移而來。在較低溫度下， 電子控制模塊120中的數個電子設備可能需要較少的功率。因此，該功 率可在不影響電子控制模塊120中任何組件的功能的前提下提供給LCD 110。供電電路128可包括從其它設備向LCD顯示器轉移功率所需的任意20 類型的電路。此外，或備選地，可感測或使用任何合適的溫敏元件以 根據溫度動態地改變向LCD的供電。可使用溫敏二極體，從而使得當溫 度下降時，二極體電壓也下降。可感測到該電壓下降，並向LCD驅動器 提供更多的功率。在塊260中， 一旦己經把動態—供電設置為開，電子控制模塊12025 移到判決塊262以確定LCD溫度是否小於設置點—2。應理解，在一個實 施例中，設定點—2的值小於設定點—1。例如，在一個實施例中，設定 點—2為-15。F (-26°C)。設定點一2可依據LCD IIO的額定操作溫度而變 化。如果LCD溫度不小於設定點—2，則電子控制模塊120移到塊264，在 塊264中，把更新一間隔設置為正常，並把降低的_複雜性設置為關。然30後，電子控制模塊120移到塊274，塊274代表讀取LCD溫度的步驟206結束。再次回到塊262，如果確定LCD的環境溫度小於設定點—2，則電子 控制模塊120移到塊266，並把更新—間隔設置為延伸。更新—間隔確定 了 LCD顯示器更新之間流逝的時間的長度。當LCD環境溫度高於設定點 5 —2時，把更新一間隔設置為正常。在一個實施例中，正常具有值為3秒 的更新間隔，或以其他方式與3秒的更新間隔相對應。因此，當把更新 一間隔設置為正常時，LCD每3秒更新一次。備選地，分配給正常的值可 以是當LCD環境溫度高於設定點—1時向LCD提供可接受的更新速率的任 意數。在一個實施例中，分配給延伸的值為6秒。因此，當LCD的環境10 溫度低於設定點_2時，顯示器將會每6秒更新一次。分配給延伸的值可 以是當溫度低於設定點—2時向LCD提供可接受的更新速率的任意值。例 如，分配給延伸的值可以是8秒、10秒或20秒。備選地，可以把延伸設 置為不同的值，這取決於LCD的環境溫度比設定點—2低多少。一旦在塊266中把更新一間隔設置為延伸，在塊268中電子控制模塊15 120將LCD環境溫度和設定點—3做比較。應理解，設定點_3是比設定點 —2更低的溫度值。在一個實施例中，設定點—3被設置為-28。F (-33.3 °C)。設定點—3的值可以是與某點相對應的任何值，在所述某點處，除 了以上己採用的延伸更新速率和提供額外功率給LCD以外，還需要採取 額外步驟。如果確定LCD環境溫度高於設定點一3，則在步驟270中關閉20 降低的—複雜性，並且電子控制模塊120移到設置溫度功能的結束步驟 274。回到塊268，然而，如果LCD環境溫度低於設定點一3，則把降低的— 複雜性272設置為開。把降低的一複雜性設置為開的含義將在之後涉及 與塊208相對應的顯示器更新過程時討論。一旦在步驟272中把降低的_ 25複雜性設置為開，則電子控制模塊120移到步驟274，步驟274代表讀取 LCD溫度的步驟206結束。參考圖5A，根據本發明的一個實施例，流程圖300提供步驟208的 功能性描述，步驟208是由電子控制模塊120執行的LCD顯示器更新。從 塊302開始，電子控制模塊120移到判決塊304，在判決塊304，比較更 30新—時間值和更新j司隔值。更新—時間是保持對自LCD顯示器最後一次更新後流逝的時間量的跟蹤的計時器。如果更新一時間不等於或大於更新—間隔，則電子控制模塊120移到塊314，塊314代表更新顯示器功能 的結束。備選地，電子控制模塊120可停留在塊304，直到更新—時間大 於更新—間隔。5 如果確定更新一時間的確大於更新—間隔，則電子控制模塊120移到塊306。在塊306，電子控制模塊120査看降低的—複雜性的狀態。如果 降低的—複雜性被設置為關，則電子控制模塊120移到塊308。在塊308， 電子控制模塊120向傳感器值變量的值分配顯示變量。之後，利用所有 正常提供給顯示器的信息來更新顯示器。在一個實施例中，該信息包 10 括顯示器值，以及與所述顯示值相關聯的工程單元。備選地，任意數 量的條目可被包括在LCD顯示器上。 一旦已經更新顯示器，則把更新— 時間復位，並且電子控制模塊120移到代表更新顯示器例程結束的塊 314。再次回到塊306，如果電子控制模塊120確定降低的_複雜性被設置 15 為開，在電子控制模塊120移到判決塊310。在判決塊310，把顯示器— 值與傳感器值進行比較。如果顯示器」直等於傳感器值，則不更新顯示 器，電子控制模塊120移到代表更新顯示器功能結束的塊314。然而， 如果顯示器一值不等於傳感器值，則電子控制模塊120移到塊312，在塊 312把顯示器—值設置為傳感器值。之後，用新的顯示器—值來更新顯示 20 器。然而，不更新顯示器上的其它元素。有可能的是，只有顯示器IIO 上的可見元素為傳感器值自身。 一旦已經更新LCD顯示器，則把更新— 時間復位至零，並且電子控制模塊120移到代表更新顯示器例程結束的 塊314。參考圖5B，流程圖350提供根據本發明另一實施例的更新顯示器步 25驟208的功能描述。電子控制模塊120在塊352開始並移到判決塊354。 在判決塊354，比較更新_時間和更新_間隔。如果更新—時間不等於或 大於更新一間隔，則電子控制模塊120移到代表更新顯示器例程結束的 塊364。再次回到塊354，如果更新—時間大於或等於更新一間隔，那麼電子 30控制模塊120移到判決塊356。在塊356，如果降低的一複雜性被設置為關，則電子控制模塊120移到塊358。在塊358，把顯示器—值設置為傳 感器值，用顯示器_值的值以及所有其它可能在顯示器110上可見的信 息來更新LCD顯示器。然後，把更新_時間復位至零，並且電子控制模 塊120移到塊364，步驟208結束。再次回到塊356，如果降低的_複雜性 5 被設置為開，則電子控制模塊120移到塊360。在塊360，比較顯示器— 值和傳感器值。如果顯示器—值等於傳感器值，或在傳感器值的給定容 限之內，則電子控制模塊120移到塊364，步驟208結束。該容限為在初 始化值步驟202中設置的值。在一個實施例中，當向該容限變量分配單 一且不變的值時，該容限可交替地具有多個不同的值，與取決於LCD10環境溫度比設定點一3低多少的不同容限值相對應。通過僅在傳感器— 值與顯示器J直的差別大於容限值時才改變LCD顯示器值，在LCD 110 上，可能會犧牲一定的精確性。然而，由於沒有經常地更新顯示器， LCD IIO可在較低溫度下工作。再次回到塊360，如果顯示器一值與傳感器一值的差別大於分配給容15 限的值，則把顯示器_值設置為傳感器_值，並把顯示器值更新到LCD IIO上。應理解，將不會對顯示器的其它可見部分進行更新。例如，將 不會對正常顯示的工程單元進行更新。然後，把更新一時間復位，並且 電子控制模塊120移到更新顯示器功能結束的塊364。儘管圖5八和58示出以及上文描述的實施例在溫度低於設定點_3時20 處理顯示器的方法有所不同，但是應理解，在備選實施例中，可以實 現具有比設定點一3更低的溫度的額外的設定點。在該實施例中，當溫 度低於設定點_3時，在傳感器值與顯示器_值不同之前，更新顯示器。 然而，當溫度低於額外的設定點時，考慮該容限值，並且僅當顯示器— 值不在傳感器值的容限水平之內時才會更新顯示器值。該實施例可能25 會限制當把顯示器一值與傳感器值進行比較時考慮容限的時間量，從而 降低任何給定時刻顯示器值不恰好是傳感器值的可能性。儘管已經參考若干備選實施例來描述本發明，所屬技術領域的技 術人員應意識到，在不背離本發明的精神和範圍的前提下，可在形式 和細節上做出改變。30
權利要求
1.一種控制在低溫下操作的現場設備中的液晶顯示器(LCD)的方法，所述方法包括向所述LCD提供第一功率電平以操作所述LCD；向所述LCD提供電信號以更新所述LCD上顯示的信息；提供第一溫度設定點；測量所述LCD周圍的環境溫度；以及當測量的環境溫度小於第一溫度設定點時，向所述LCD提供第二功率電平。
2. 根據權利要求l所述的方法，還包括將更新間隔設置為第一時間長度，其中，向所述LCD提供電信號 以更新所述LCD上顯示的信息的步驟以所述更新間隔周期性地執行； 15 提供第二溫度設定點；以及當測量的環境溫度小於第二溫度設定點時，將所述更新間隔設置 為第二時間長度，其中，第二時間長度大於第一時間長度。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，將所述更新間隔設置為第 一時間長度的步驟包括將所述更新間隔設置為三秒。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，將所述更新間隔設置為第二時間長度的步驟包括將所述更新間隔設置為六秒。
5. 根據權利要求2所述的方法，還包括提供第三溫度設定點；以及其中，當測量的環境溫度小於第三溫度設定點時，向所述LCD提 25 供電信號的步驟提供僅更新所述LCD的一部分的信息。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，向所述LCD提供電信號的 步驟包括提供更新傳感器值以及所述LCD上的工程單元的信息，而且， 向所述LCD提供電信號的步驟包括當測量的環境溫度小於第三溫度設 定點時僅提供更新傳感器值的信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，僅當所述更新傳感器值的信息不同於先前更新中發送的更新傳感器值的信息時，才會執行當測 量的環境溫度小於第三溫度設定點時向所述LCD提供電信號的步驟。
8. —種用於工業過程中的現場設備，所述現場設備包括 液晶顯示器(LCD);5 具有存儲器的電子控制模塊，其中，所述電子控制模塊與所述LCD耦合，並且被配置向所述LCD提供功率信號和通信信號；溫度傳感器，與所述電子控制模塊可操作地耦合，所述溫度傳感器被配置為提供與所述LCD周圍的環境溫度相關的指示；以及其中，所述電子控制模塊被配置為根據所述環境溫度來提供所述功率信號和所述通信信號。
9. 根據權利要求8所述的現場設備，其中，所述溫度傳感器與所 述LCD集成。
10. 根據權利要求8所述的現場設備，其中，所述存儲器存儲與 第一溫度設定點相關的信息，而且，所述電子控制模塊被配置為當測量的環境溫度小於第一溫度設定點時向所述LCD提供所述功率信號。
11. 根據權利要求10所述的現場設備，其中，所述電子控制模塊 與向所述電子控制模塊供電的供電電路耦合，而且，所述電子控制模 塊被配置為把另外提供給所述電子控制模塊的一部分功率轉移給所述 LCD。
12.根據權利要求8所述的設備，其中，所述溫度傳感器與所述LCD集成。
13.根據權利要求8所述的現場設備，其中，所述存儲器存儲與 時間間隔相關的信息，而且，所述電子控制模塊被配置為以根據所述 時間間隔而定義的頻率周期性地提供所述通信信號。
14.根據權利要求13所述的現場設備，其中，所述存儲器存儲與第二溫度設定點相關的信息，而且，所述電子控制模塊被配置為當 環境溫度大於第二溫度設定點時向所述時間間隔分配第一值，以及當 環境溫度小於第二溫度設定點時向所述時間間隔分配第二值。
15.根據權利要求14所述的現場設備，其中，所述第一值為三秒。
16.根據權利要求14所述的現場設備，其中，所述第二值為六秒。
17. 根據權利要求8所述的現場設備，其中，所述存儲器存儲與 第三溫度設定點相關的信息，而且，所述電子控制模塊被配置為當 環境溫度小於第三溫度設定點時，僅更新所述LCD的一部分。
18. 根據權利要求17所述的現場設備，其中，所述電子控制模塊 5被配置為更新傳感器信息和所述LCD上的工程單元信息，而且，所述電子控制模塊被配置為當環境溫度小於第三溫度設定點時，僅更新所述傳感器信息。
19. 根據權利要求18所述的現場設備，其中，所述電子控制模塊被配置為如果所述傳感器信息已經改變，則僅更新所述傳感器信息。
20.根據權利要求19所述的現場設備，其中，所述電子控制模塊被配置為如果所述傳感器信息的改變量大於給定量，則僅更新所述 傳感器信息。
21. —種現場設備，包括；液晶顯示器(LCD)，被配置為接收功率和通信信號；以及 根據環境溫度來控制提供給所述LCD的功率和通信信號的裝置。
22. —種控制現場設備的液晶顯示器(LCD)的方法，所述方法包括向所述LCD提供功率電平以操作所述LCD; 向所述LCD提供電信號以更新所述LCD上顯示的信息； 20 提供具有隨溫度變化的電特性的器件； 將所述溫敏器件熱耦合至所述LCD; 感測所述溫敏器件的溫敏特性；根據所感測的特性來改變提供給所述LCD的功率電平。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述溫敏器件為二極體。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，所述溫敏特性為電壓。
全文摘要
提供了一種控制在低溫下操作的感測設備中集成的液晶顯示器(LCD)(110)的方法(200)。該方法(200)包括向LCD(110)供電、向LCD(110)提供電信號以更新顯示的信息、測量(206)LCD(110)周圍的環境溫度以及根據環境溫度調整提供給LCD(110)的功率和更新信息。本發明的另一方面包括一種現場設備(10)，包括LCD(110)；電子控制模塊(120)，被配置為向LCD(110)提供功率和通信信號；以及與電子控制模塊(120)耦合的溫度傳感器(112)。電子控制模塊(120)被配置為測量LCD(110)周圍的溫度並且根據LCD(110)的溫度控制提供給LCD(110)的功率和通信。
文檔編號G09G3/36GK101273400SQ200680035520
公開日2008年9月24日 申請日期2006年10月19日 優先權日2005年10月19日
發明者弗拉基米爾·維克託羅維奇·雷普維斯基, 羅伯特·C·海德泰克 申請人:羅斯蒙德公司