Systèmes HMI à écran tactile pour le contrôle industriel

Initialement développés pour des applications spécialisées utilisées par des organisations telles que le CERN dans les années 1970, les écrans tactiles sont désormais omniprésents dans la vie moderne. Que ce soit un smartphone, une tablette, ou même votre système de sécurité domestique, les écrans tactiles sont un composant essentiel pour les systèmes modernes d'interaction homme-machine (IHM). Ils offrent un moyen pratique de combiner de beaux affichages graphiques tout en recevant les entrées de l'utilisateur.

Les premiers écrans tactiles étaient monochromes, de faible résolution, et purement capacitifs ou optiques. Un des premiers écrans tactiles des années 1970 utilisait un réseau croisé de capteurs de position infrarouges. Chaque capteur utilisait une LED infrarouge au bord de l'écran et un phototransistor correspondant au bord opposé. Tout objet opaque approché de l'écran pouvait être détecté dans une grille 2D. Ce type d'écran tactile serait plus tard commercialisé par HP.

Les écrans tactiles modernes peuvent être résistifs ou capacitifs, et le bon choix pour votre prochain produit dépend de l'environnement, de l'interaction utilisateur, et du niveau de sensibilité requis. Vous devrez également choisir un moteur vidéo embarqué capable de contrôler l'affichage et d'enregistrer le toucher.

Écrans Tactiles Résistifs vs Capacitifs

Les écrans tactiles résistifs sont composés de matériaux d'écran résistifs transparents. Un côté de chaque écran est revêtu de bandes parallèles d'un conducteur flexible transparent comme électrodes. Les deux feuilles sont disposées de sorte que les bandes parallèles de conducteurs soient perpendiculaires. Ces écrans fonctionnent purement sur la base de la pression. Lorsqu'une pression est appliquée, les électrodes perpendiculaires entrent en contact et l'appareil enregistre l'emplacement touché. Cet écran tactile est idéal pour une utilisation avec un stylo stylet. Il peut également enregistrer le toucher lorsque l'utilisateur porte des gants.

Les écrans tactiles capacitifs se déclinent en deux variétés : auto-capacitifs et mutuellement capacitifs. Les écrans tactiles capacitifs sont également composés de deux grilles croisées d'électrodes (généralement dopées à l'indium ou au fluorure d'étain), mais les grilles d'électrodes sont séparées par une vitre, formant une grille de condensateurs. Certains stylos stylets peuvent encore être utilisés avec des écrans tactiles capacitifs.

Dans un écran tactile mutuellement capacitif, un doigt ou tout autre objet électriquement chargé approché de l'écran tactile provoque la charge ou la décharge des condensateurs voisins. Un courant circule à travers des électrodes spécifiques sur la grille et l'emplacement est enregistré. Dans un écran tactile auto-capacitif, les électrodes ne sont pas mises à la terre au bord et agissent indépendamment. Un toucher sur ce type d'écran est enregistré à un seul endroit, contrairement aux écrans tactiles mutuellement capacitifs.

Les écrans tactiles mutuellement capacitifs ont tendance à être moins sensibles, mais ils permettent le suivi multi-touch. Cela permet aux utilisateurs d'effectuer des gestes de pincement et de mouvement comme ils le feraient sur un smartphone. Les écrans tactiles auto-capacitifs ont tendance à être plus sensibles et sont favorables pour une utilisation dans des affichages plus grands. Certaines applications impliquant des écrans tactiles auto-capacitifs sont les commandes industrielles, les terminaux en libre-service, et les dispositifs médicaux. Les écrans tactiles mutuellement capacitifs sont plus susceptibles de rester à l'avant-garde des smartphones et des tablettes.

Stylet avec un écran tactile capacitif

Capacités d'affichage

Les systèmes d'écran tactile sont devenus plus adaptables avec plusieurs protocoles de communication disponibles. La profondeur de couleur et la résolution de ces écrans ont également augmenté, au point où les appareils mobiles peuvent diffuser des vidéos en 4k. Ces affichages n'ont pas besoin d'inclure des contrôleurs intégrés ou des hôtes système ; ces écrans peuvent se connecter à des contrôleurs externes via HDMI, RS-485, RS-232C Serial, USB et Ethernet.

Paramètres à considérer lors du choix d'un écran tactile

Les capacités d'interaction de l'utilisateur sont déterminées par le type d'écran tactile (capacitif mutuel ou auto-capacitif) plutôt que par la résolution. Choisir un écran tactile auto-capacitif nécessite que des fonctions communes telles que le zoom, par exemple, nécessitent de taper deux fois sur l'écran plutôt que de glisser avec deux doigts.

Les affichages haute performance pour mobile, IoT, et le contrôle industriel nécessitent le bon hôte système/contrôleur et moteur vidéo embarqué. La connexion au tableau de contrôle ou à tout autre externe doit également être considérée. Vous devrez décider si l'affichage et le contrôleur sont intégrés dans le même emballage ou si l'écran tactile se connectera en utilisant l'un des types de connexion listés ci-dessus.

Siemens, 6AV2123-2DB03-0AX0

Idéal pour une utilisation comme écran tactile dans les contrôleurs industriels, le 6AV2123-2DB03-0AX0 offre un affichage de 65k couleurs à une résolution de 480x272, un rétroéclairage LED dimmable, Flash et 10 Mo de mémoire RAM embarquée, et une connexion via USB ou Ethernet. Il est également conçu pour fonctionner jusqu'à 50 °C, permettant son utilisation dans des environnements plus rudes par rapport à d'autres écrans tactiles.

*Le panneau HMI Basic Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0 offre... à la fois des commodités à clé et tactiles pour une utilisation confortable. Le panneau HMI basic répond aux normes cULus, CE, RCM (anciennement C-Tick) et KC. *

Depuis la page 1 de la fiche technique du Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0

Omron, NS8-TV00B-V2

Cet écran tactile haut de gamme offre une profondeur de couleur bien supérieure (260k couleurs), une taille d'écran plus grande et une connectivité directe avec les PLC dans un environnement industriel via Ethernet. L'affichage sur cet écran peut même être dupliqué sur un autre moniteur en utilisant une sortie RGB analogique standard. Il offre une connectivité avec d'autres équipements via RS-232C, Modbus et USB.

Le contrôleur d'automatisation de machines de la série NJ permet au concepteur de machines de… facilement mettre en œuvre le dépannage de PLC, le dépannage de machines, les réglages pour les servomoteurs, les régulateurs de température, et autres composants de contrôle, le suivi de l'état des dispositifs connectés, et le téléchargement/téléversement de paramètres.

Trouvé à la page 39 de la fiche technique NS8-TV00B-V2

FTDI Ltd., moteur vidéo embarqué FT801x

La série FT801x de moteurs vidéo embarqués IC n'a que 6 broches de sortie pour chaque couleur primaire, mais elle convertit entre le 6 bits (RGB-6,6,6) et le RGB 8 bits jusqu'à une résolution de 512x512 et un dithering de 2 bits. En tant que moteur vidéo embarqué, ce contrôleur fournit également une sortie audio ADPCM 4 bits (PCM 8 bits en mono), avec un échantillonnage à 8 ou 48 kHz. Bien que cela ne soit pas suffisant pour une lecture audio de haute fidélité, cela est suffisant pour la notification de composition ou les sons d'alarme utilisant MIDI. Le FT801x inclut même des dizaines d'effets sonores pré-faits.

L'architecture orientée objet permet l'utilisation d'un MPU/MCU à faible coût comme hôte du système et communique via I2C à 3,4 MHz ou SPI à 30 MHz. Le moteur matériel est idéal pour alimenter les affichages dans les dispositifs IoT ou les unités de contrôle industriel léger. Ce moteur vidéo embarqué fonctionne à une puissance relativement faible en modes actif (2,4 mA) et veille (250 uA).

*FT801 avec la technologie EVE (Embedded Video Engine) simplifie l'architecture système pour les interfaces homme-machine (IHM) avancées en fournissant un support pour l'affichage, l'audio, et le toucher ainsi qu'une approche d'architecture orientée objet qui s'étend de la création d'affichage à la rendu des graphiques. *

Trouvé à la page 4 de la fiche technique FT801x

Utiliser le bon moteur vidéo embarqué peut soutenir un bel affichage graphique sur un écran tactile. De nombreux fournisseurs offrent des contrôleurs graphiques embarqués sous forme de CI qui supportent la lecture haute résolution dans des formats vidéo populaires. Certains CI de moteur vidéo embarqué sont emballés sur des cartes d'évaluation, vous donnant plus de contrôle sur votre prochain produit à écran tactile ou système de contrôle industriel.

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