Con la necesidad de mostrar un indicador numérico en los proyectos de electrónica, se me prendió la idea de usar algunos disparos lcd de relojes viejos.
Cómo funciona estos display LCD?
LCD es Liquid Crytal Display (Pantalla de cristal líquido en español), funciona controlando la luz que pasa a través de una capa de cristal líquido para mostrar números y letras en la pantalla. El control de la luz (polarización) se hace mediante el paso de una corriente eléctrica, haciendo que los cristales líquidos cambien de alineación, y dependiendo de cómo se alinean, pueden bloquear la luz o dejarla pasar a través de ellos.
Las áreas donde los cristales bloquean la luz aparecen oscuras, y las áreas donde la luz pasa se ven claras.
Ademas cada segmento, en teoría tendría su terminal eléctrico asociado, unidos por una tira de goma conductora que conecta al PCB
Adaptando al proyecto
Si puedo soldar un cable por cada segmento y su Vcc y GND podría enviarle una señal en alto para formar algunas letras o números que necesito.
Esos cables si lo llevo a un microcontrolador puedo manipularlo a mí antojo. 😈
Comencemos con el hacking, seleccionamos a nuestro paciente para ser modificado. Es de un viejo reloj muuy barato, incluso tiene remaches de plásticos en vez de tornillos para sujetar la placar
La carcasa me interesa conservar ya que después la puedo pegar fácilmente en algún gabinete y queda muy pro.
Laburando un poco, logro sacar el coso negro (chip on board), el cristal y el capacitor, obteniendo un agujero para poder pasar los cables
Luego de soldar los 13 💪 cables tenemos todos para ensamblar y prototipear, en mi caso con un ESP32 u Arduino UNO (lo que tenga mas a mano)
//📷 Foto de los cables soldando 📷//
Pero momento, 13 cables y estoy contando como 23 segmentos !!
si, el gráfico le falta 2 segmentos, es para ver si estas atento 😁
Esto ocurre porque hay segmentos que se encuentran unidos, por ejemplo el 1 y el 2 utilizan un solo cable. Recordar que están pensado para mostrar la hora 🕐, la próxima uso una calculadora.
Leyendo un documento del fabricante NXP menciona que existen display que son dinámicos (muy recomendado leerlo). O sea que se pueden mandar pulsos y de acuerdo su duración prenderán diferentes segmentos.
Tendría que leer que señal genera la placa del reloj, como para deducir que como trabaja. No dispongo ahora de analizador lógico ni osciloscopio, así que empezaremos haciendo hipótesis
Alimentación
La pila de los relojes típicamente son de oxido de plata (tipo botón) que tienen una tensión de 1,55V , por lo que el display debe soportar esa tensión.
Pero en este tipo de pantallas no hay un ánodo o cátodo común como en los display de 7 segmentos tradicional, ya que no son LEDs que emiten luz. Al aplicar una tensión permite o no el paso de la luz a través de la pantalla. Su punto común es la parte trasera de la pantalla
Rango Numérico del Display
El reloj muestra 12 horas solamente, por lo tanto cada dígito puede representar:
- de derecha a izquierda
- 1ª dígito: números de 0 a 9
- 2º dígito: números de 0 a 5
- 3º dígito: son los dos puntos, puede estar unido al segundo o cuarto dígito
- 4º dígito: números de 0 a 9
- 5º dígito: número 1 (es para formar 10, 11, 12, para mostrar 8 directamente lo desactiva)
Máxima representación de segmentos
(con dos y un dígito en la hora)
(con dos y un dígito en la hora)
Hipótesis 1
Los 13 cables sirven para formar todos los números y lo extremos serán Vcc o GND, aplicando una tensión fija de 1,5 a 3 V
Hipótesis 2 - ⛔Descartada
Los 13 cables representan filas y columnas, tipo como una matriz de un teclado numérico, pero llego a 16 conexiones (es menor que los 23 segmentos pero sigue siendo mayor que la cantidad de cables que tengo)Descartada - AFUERA
Hipótesis 3
Utiliza PWM para mostrar los dígitos, agrupados de alguna forma misteriosa. O sea que en un instante muestra una parte y al instante siguiente otra parte, al realizarlo muy rápido parece estático a nuestros ojos.
Hipótesis 4
Luego de dar con dos definiciones claves:- Pins Comunes (Common Electrodes - COM): Estas líneas se utilizan para conectar las secciones comunes de la pantalla LCD
- Pins de Segmento (Segment Electrodes - SEG): Los pines de segmento se utilizan para seleccionar qué parte de la pantalla se ilumina
Sumando a las hipótesis anteriores, podría dar con la respuesta:
Cada dígito se forma a partir de 3 cables que se le aplican pulsos, si hago la cuenta:
3 x 4 dígitos = 12 + 1 (signo de los dos puntos) = 13 cables
Se utiliza una frecuencia de 30 a 150 Hz de funcionamiento, esto coincide con el cristal que usan los relojes que es de 32,768 Hz
Librería de control
Por suerte 🍀 alguien ya trabajo en este tema y logro armar una librería para evitar reinventar la rueda.
Bien ahora tengo librería, el cableado, intentemos algunas pruebas
Próximo proyecto es reducirlo implementado algún i2c o multiplexado de la salida para reducir la cantidad de cables
🚧 Hasta aca llego mi investigación 🚧
Debido al tiempo decidí publicarlo y luego postearé los updates a medida que se me liberen mis slots de tiempo para dedicarle .
Referencias
- http://www.instructables.com/id/Salvaging-Liquid-Crystal-Displays-LCDs/
- https://www.instructables.com/Hack-Wrist-Watch-LCD-With-Arduino-D-type-LCD-Ardui/?amp_page=true
- https://en.m.wikipedia.org/wiki/Liquid-crystal_display
- https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://www.reddit.com/r/arduino/comments/hugc3m/can_i_use_this_lcd_from_a_calculator_for_anything/&ved=2ahUKEwjomdTGiMqHAxUSj5UCHYPQD0YQr4kDegQIaRAA&usg=AOvVaw0LFCZKen8RdRf-8GEA0ePd
- https://www.reddit.com/r/AskElectronics/s/hV2NCsyvLJ
- https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid-crystal_display
- https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN3219.pdf
- En investigación
- http://awawa.hariko.com/avr_lcd_drive_en.html
- https://www.youtube.com/watch?v=2ng3O6yGcoM
- https://www.youtube.com/watch?v=ZP0KxZl5N2o
- Parte 3
- https://www.youtube.com/watch?v=L8D3SuZpI-0
- https://chem.beloit.edu/edetc/background/LC/watchexp.htm
- https://www.engineersgarage.com/character-lcd-pinout-working/
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