Информационные контрольно-диагностические системы - Автомобильные дисплеи

  Главное преимущество дисплеев перед другими средствами отобра­жения состоит в том, что состав информации и ее количество можно изменять в зависимости от потребностей. И второе: эта информация может быть количественной (например, о скорости движения и прой­денном пути, частоте вращения коленчатого вала двигателя и темпе­ратуре охлаждающей жидкости, остатке топлива в баке и его среднем расходе), качественной, т. е. оценивающей состояние тех или иных систем и агрегатов (включено-выключено), и диагностической, т. е. дающей сведения о неисправностях техники (отказ тормозной систе­мы; мало масла, охлаждающей или тормозной жидкости, низкое дав­ление масла в смазывающей системе и воздуха в шинах и т. д.). При традиционных средствах получения информации такое ее количество и разнообразие превратили бы кабину автомобиля в кабину воздуш­ного лайнера, сделав невозможным наблюдение за дорогой. Дисплей же эту задачу решает, так как позволяет пользователю по его выбору менять программу отображения.

  Но дисплей — дело для автомобилестроителей новое. Поэтому конструкторы автомобильной техники относятся к ним с определен­ной долей настороженности, в том числе и вследствие недостаточной информированности как о возможностях, так и об особенностях этих новых устройств (по сравнению с обычными контрольно-информаци­онными приборами). Однако оснований для такой настороженности нет: существующие конструкции дисплеев предъявляют к автомобилю не чрезмерно жесткие требования.

  Таких требований семь.

1. Диапазон рабочих температур дисплея на автомобиле не должен
выходить за пределы 233…358 К (-40…+85 °С).

2. Максимальное напряжение питания дисплея может достигать 100 В, однако чем оно выше, тем более дорогим и менее надежным он будет. Не целесообразно питать дисплей и от нескольких источников энергии, поскольку это усложняет схему. Самый выгодный вариант — напряжение 5 В.

3. Срок службы дисплея, устанавливаемого на автомобиль, должен превышать 100 тыс. ч.

4. Символы индикации на автомобильном дисплее должны быть хорошо различимыми при прямом солнечном освещении. Это означа­ет, что яркость собственной оснащенности экрана дисплея не может быть меньше 1200 кд/м .

5. Коэффициент контрастности, т. е. отношение яркости экрана (фона) дисплея к яркости символов на нем должен быть равен 1:20 — для светоизлучающих и 1:5 — для светоотражающих дисплеев (для сравнения: коэффициент контрастности для страницы с напечатанным текстом равен 1:5,6).

6. Цвет экрана должен быть красным, голубым или зеленым (за рубежом регламентируется стандартами), но не исключаются желтый и белый.

7. В системе передачи сигналов к дисплею нежелательна много­кратная их передача, поскольку возникающие потери снижают яр­кость изображения или его контрастность. Лучше всего задача реша­ется при помощи дисплея со статическим возбуждением.

  Перечисленным требованиям, как показывает анализ, соответству­ют в разной степени дисплеи на вакуумных люминесцентных (элек­тронно-лучевых) трубках, на жидких кристаллах, а также электролитические дисплеи. Так, дисплеи на электронно-лучевых трубках при­влекательны тем, что они хорошо освоены в производстве и широко применяются в различных информационных системах. Но для получе­ния на них различных цветов требуется многоисточниковое питание.

  У жидкокристаллических дисплеев есть тоже большое достоинство: высокая контрастность изображения даже при солнечном освещении. Однако с точки зрения диапазона рабочих температур и визуального восприятия отображенной информации пока еще решено не все. Хотя в недавно созданном жидкокристаллическом дисплее «Дичройк», в ко­тором применены встроенные поляризованные или цветофильтры, трудности преодолеть, судя по сообщениям печати, удалось. Кроме того, жидкокристаллические дисплеи сравнительно дешевы.

  Всеми достоинствами жидкокристаллических обладают и электро­литические дисплеи. Кроме того, у них есть и свои плюсы: небольшие допуски при производстве, большие углы обзорности. Но управляю­щая схема получается сложной из-за наличия в ней запоминающего устройства, так как цифровая программа не только появляется на эк­ране, но и должна стираться.

  Существует не один способ высвечивания сигналов на дисплее. Во-первых, сигнальные символы традиционно подсвечиваются сзади цветными лучами. Способ прост, сигналы легко понимаются. Однако при одновременном появлении более пяти символов водитель в них путается. Кроме того, пока не разработаны достаточно понятные сим­волы, обеспечивающие однозначность считываемой информации.

  Во-вторых, сигнальная информация высвечивается на алфавитно-цифровом дисплее. Метод отличается простотой, размеры дисплея по­лучаются небольшими, технология его изготовления несложная. Но при поставках системы за рубеж требуется применение разных языков. Для передачи сложной информации могут потребоваться аббревиату­ры. Тогда, чтобы водитель понимал информацию о функциональных элементах, работа которых контролируется, потребуется специальное его обучение.

  В-третьих, сигнальные символы образуются рядом точек (точечная матрица). При таком способе отображения информации языковых и других ограничений нет. В то же время подобрать хорошо узнаваемые символы на все случаи трудно.

  Каждый из перечисленных выше способов, реализуемых в виде отображения предупреждающих сигналов, может иметь и дополни­тельные средства повышения информативности. В качестве такого средства уже используются (в авиации, например) синтезаторы речи. Здесь устраняется возможность разночтения информации, отображен­ной на экране дисплея. Правда, возникают языковые проблемы, а также проблемы восприятия речи водителями с нарушением слуха. Возможны помехи. Мала скорость замены информации.

  Как видим, дисплей — не просто видоизмененное средство отобра­жения информации, объединяющее в себе функции шкал приборов, сигнальных ламп и т. п. Он представляет собой централизованную систему, способную отображать данные практически обо всем, что связано с автомобилем, его состоянием и движением. Но дисплей может оказаться бесполезным и даже вредным, если законы отраже­ния им информации будут сложнее, чем с помощью традиционных средств. Поэтому задача состоит не только в том, чтобы отработать схемы и технологии изготовления дисплеев, сколько в том, чтобы со­здать алгоритмы отображения информации. Ведь не секрет, что дис­плей, являясь пока средством отображения информации, собираемой и обрабатываемой системой контроля, своих возможностей полнос­тью не использует.

В настоящее время дисплей базируется на микропроцессорной тех­нике, возможности которой довольно велики. Поэтому контрольная система постепенно переросла в централизованную информационную систему, способную оценивать информацию, получаемую от других контролируемых центров (например, система управления двигателем, трансмиссией), и затем выдавать ее в соответствующем виде водите­лю. Иными словами, централизованная сисгема неизбежно должна брать на себя функции контроля и обеспечения соответствия режимов работы автомобильных систем условиям движения. Дисплей здесь ста­новится средством отображения рассогласования этих режимов и ус­ловий. Кроме того, дисплей отображает результаты работы централи­зованной информационной системы по бортовому диагностированию состояния автомобильных сисгем и узлов: сигналы об их неисправнос­тях передаются в центральный информационный процессор, а после обработки — на алфавитно-цифровой дисплей.

  В электронных приборных панелях современных легковых автомо­билей японских фирм широко применяются микропроцессоры. В каче­стве дисплеев используются матрицы на жидких кристаллах и вакуум­ной флуоресценции.

  Дисплей микропроцессорной приборной панели на модели «Soarer» отвечает современным достижениям в этой области (рис. 3). Цифро­вой индикатор использован в спидомегре, а условные графические дисплеи — в тахомегре, в указателях уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости.

  Предварительное преобразование сигналов датчиков позволило получить нелинейные характеристики указателей температуры, даю­щие большую детальность отображения в наиболее ответственных участках рабочего диапазона, недостижимую для электромеханичес­ких стрелочных индикаторов. Широко использованы мигающие дис­плеи. В системе применен однокристальный 8-битовый микропроцес­сор и интегральные схемы управления дисплеями. Индикация производится японскими иероглифами и цифрами. Помимо обычного для электронных приборных панелей состава параметров система дает ин­формацию о продолжительности кратковременных остановок, исправ­ности микропроцессорной системы управления двигателем, контролирует периодичность замены масляных фильтров и свеч зажигания, обеспечивает ввод и своевременное воспроизведение напоминаний во­дителю, делаемых им для самого себя.

Рис. 3. Блок-схема микропроцессорной приборной панели автомобиля «Soarer»