Sistemas HMI con Pantalla Táctil para Control Industrial

Originalmente desarrolladas para aplicaciones especializadas que fueron utilizadas por entidades como el CERN en la década de 1970, las pantallas táctiles son ahora ubicuas en la vida moderna. Ya sea un teléfono inteligente, una tableta o incluso el sistema de seguridad de tu hogar, las pantallas táctiles son un componente crítico para los sistemas modernos de interacción humano-máquina (HMI, por sus siglas en inglés). Proporcionan una manera conveniente de combinar hermosas pantallas gráficas mientras reciben la entrada del usuario.

Las primeras pantallas táctiles eran monocromáticas, de baja resolución y puramente capacitivas u ópticas. Una de las primeras pantallas táctiles de la década de 1970 utilizaba una matriz cruzada de sensores de posición infrarrojos. Cada sensor utilizaba un LED infrarrojo en el borde de la pantalla y un fototransistor emparejado en el borde opuesto. Cualquier objeto opaco que se acercara a la pantalla podía ser detectado en una cuadrícula 2D. Este tipo de pantalla táctil sería comercializado más tarde por HP.

Las pantallas táctiles modernas pueden ser resistivas o capacitivas, y la elección correcta para tu próximo producto depende del entorno, la interacción del usuario y el nivel de sensibilidad requerido. También necesitarás elegir un motor de video embebido que pueda controlar la pantalla y registrar el toque.

Pantallas Táctiles Resistivas vs. Capacitivas

Las pantallas táctiles resistivas están compuestas de materiales de pantalla resistivos transparentes. Un lado de cada pantalla está recubierto con tiras paralelas de un conductor flexible transparente como electrodos. Las dos láminas están dispuestas de modo que las tiras paralelas de conductores sean perpendiculares. Estas pantallas operan puramente basadas en presión. Cuando se aplica presión, los electrodos perpendiculares hacen contacto y el dispositivo registra la ubicación tocada. Esta pantalla táctil es ideal para usar con un lápiz stylus. También puede registrar el toque cuando el usuario lleva guantes.

Las pantallas táctiles capacitivas vienen en dos variedades: auto-capacitivas y mutuamente capacitivas. Las pantallas táctiles capacitivas también están compuestas por dos cuadrículas cruzadas de electrodos (generalmente óxido de estaño dopado con indio o fluorado), pero las cuadrículas de electrodos están separadas por un panel de vidrio, formando una cuadrícula de capacitores. Algunos lápices stylus todavía pueden usarse con pantallas táctiles capacitivas.

En una pantalla táctil mutuamente capacitiva, un dedo u otro objeto eléctricamente cargado que se acerca a la pantalla táctil hace que los capacitores cercanos se carguen o descarguen. La corriente fluye a través de electrodos específicos en la cuadrícula y se registra la ubicación. En una pantalla táctil auto-capacitiva, los electrodos no están conectados a tierra en el borde y actúan de forma independiente. Un toque en este tipo de pantalla se registra en una sola ubicación, a diferencia de las pantallas táctiles mutuamente capacitivas.

Las pantallas táctiles mutuamente capacitivas tienden a ser menos sensibles, pero permiten el seguimiento multitáctil. Esto permite a los usuarios realizar gestos de pellizco y movimiento como lo harían en un teléfono inteligente. Las pantallas táctiles auto-capacitivas tienden a ser más sensibles y son favorables para su uso en pantallas más grandes. Algunas aplicaciones que involucran pantallas táctiles auto-capacitivas son controles industriales, terminales de autoservicio y dispositivos médicos. Es más probable que las pantallas táctiles mutuamente capacitivas sigan estando a la vanguardia de los teléfonos inteligentes y tabletas.

Lápiz táctil con una pantalla táctil capacitiva

Capacidades de visualización

Los sistemas de pantallas táctiles se han vuelto más adaptables con varios protocolos de comunicación disponibles. La profundidad de color y la resolución de estas pantallas también ha aumentado, hasta el punto en que los dispositivos móviles pueden transmitir video en 4k. Estas pantallas no necesitan incluir controladores integrados ni anfitriones del sistema; estas pantallas pueden conectarse a controladores externos a través de HDMI, RS-485, RS-232C Serial, USB y Ethernet.

Parámetros a considerar al elegir una pantalla táctil

Las capacidades de interacción del usuario están determinadas por el tipo de pantalla táctil (capacitiva mutua o auto-capacitiva) más que por la resolución. Elegir una pantalla táctil auto-capacitiva requiere que funciones comunes como el zoom, por ejemplo, requieran tocar dos veces la pantalla en lugar de arrastrar con dos dedos.

Las pantallas de alto rendimiento para móviles, IoT, y control industrial requieren el anfitrión/controlador del sistema adecuado y un motor de video integrado. También se debe considerar la conexión con la placa controladora o cualquier otro externo. Necesitarás decidir si la pantalla y el controlador están integrados en el mismo paquete o si la pantalla táctil se conectará usando uno de los tipos de conexión mencionados anteriormente.

Siemens, 6AV2123-2DB03-0AX0

Ideal para usar como pantalla táctil en controladores industriales, el 6AV2123-2DB03-0AX0 ofrece una pantalla de 65k colores a una resolución de 480x272, atenuación de luz de fondo LED, memoria Flash y 10 MB de RAM a bordo, y conexión a través de USB o Ethernet. También está clasificado para operar hasta 50 °C, lo que permite su uso en entornos más duros en comparación con otras pantallas táctiles.

*El panel básico HMI de Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0 tiene... tanto comodidad con teclas como táctil para un uso confortable. El panel básico HMI cumple con las normas cULus, CE, RCM (anteriormente C-Tick) y KC. *

De la página 1 de la hoja de datos de Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0

Omron, NS8-TV00B-V2

Esta pantalla táctil de gama alta ofrece una profundidad de color mucho mayor (260k colores), un tamaño de pantalla más grande y conectividad directa con PLCs en un entorno industrial a través de Ethernet. La pantalla de esta pantalla incluso puede ser espejada a otro monitor usando una salida RGB analógica estándar. Ofrece conectividad con otros equipos a través de RS-232C, Modbus y USB.

Controlador de Automatización de Máquinas serie NJ permite al diseñador de máquinas... implementar fácilmente la solución de problemas de PLC, solución de problemas de máquinas, configuraciones para servomotores, controladores de temperatura y otros componentes de control, monitoreo del estado de los dispositivos conectados y carga/descarga de parámetros.

Encontrado en la página 39 del datasheet de NS8-TV00B-V2

FTDI Ltd., Motor de Video Embebido FT801x

La serie FT801x de controladores de video embebidos IC solo tiene 6 pines de salida para cada color primario, pero convierte entre 6-bit (RGB-6,6,6) y RGB de 8-bit hasta una resolución de 512x512 y dithering de 2-bit. Como un motor de video embebido, este controlador también proporciona salida de audio ADPCM de 4-bit (PCM de 8-bit en mono), con muestreo a 8 o 48 kHz. Aunque no es lo suficientemente avanzado para reproducción de audio de alta fidelidad, es suficiente para notificaciones de composición o sonidos de alarma usando MIDI. El FT801x incluso incluye docenas de efectos de sonido pre-hechos.

La arquitectura orientada a objetos permite el uso de un MPU/MCU de bajo costo como el host del sistema y se comunica vía I2C a 3.4 MHz o SPI a 30 MHz. El motor de hardware es ideal para alimentar pantallas en dispositivos IoT o unidades de control industrial ligero. Este motor de video embebido opera con un bajo consumo de energía en modos activo (2.4 mA) y de sueño (250 uA).

*FT801 con tecnología EVE (Motor de Video Embebido) simplifica la arquitectura del sistema para interfaces humanas máquina (HMI) avanzadas al proporcionar soporte para pantalla, audio y tacto, así como un enfoque de arquitectura orientada a objetos que se extiende desde la creación de la pantalla hasta la renderización de los gráficos. *

Encontrado en la página 4 del datasheet de FT801x

Usar el motor de video embebido adecuado puede soportar la visualización de gráficos hermosos en una pantalla táctil. Muchos proveedores ofrecen controladores gráficos embebidos como ICs que soportan la reproducción de alta resolución en formatos de video populares. Algunos ICs de motor de video embebido vienen en tableros de evaluación, dándote más control sobre tu próximo producto con pantalla táctil o sistema de control industrial.

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