Sistemi HMI Touch-Screen per il Controllo Industriale

Originariamente sviluppati per applicazioni specializzate che venivano utilizzate da enti come il CERN negli anni '70, i touchscreen sono ora onnipresenti nella vita moderna. Che si tratti di uno smartphone, un tablet o anche il sistema di sicurezza di casa tua, i touchscreen sono un componente fondamentale per i moderni sistemi di interazione uomo-macchina (HMI). Offrono un modo conveniente per combinare bellissime grafiche visuali mentre ricevono input dall'utente.

I primi touchscreen erano monocromatici, a bassa risoluzione e puramente capacitivi o ottici. Un primo touchscreen degli anni '70 utilizzava un array incrociato di sensori di posizione a infrarossi. Ogni sensore utilizzava un LED a infrarossi ai bordi dello schermo e un fototransistor corrispondente al bordo opposto. Qualsiasi oggetto opaco che veniva avvicinato allo schermo poteva essere rilevato in una griglia 2D. Questo tipo di touchscreen sarebbe stato successivamente commercializzato da HP.

I touchscreen moderni possono essere resistivi o capacitivi, e la scelta giusta per il tuo prossimo prodotto dipende dall'ambiente, dall'interazione dell'utente e dal livello di sensibilità richiesto. Dovrai anche scegliere un motore video incorporato che possa controllare il display e registrare il tocco.

Touchscreen Resistivi vs Capacitivi

I touchscreen resistivi sono composti da materiali di schermo resistivi trasparenti. Un lato di ogni schermo è rivestito con strisce parallele di un conduttore flessibile trasparente come elettrodi. I due fogli sono disposti in modo che le strisce parallele di conduttori siano perpendicolari. Questi schermi funzionano puramente sulla base della pressione. Quando viene applicata pressione, gli elettrodi perpendicolari entrano in contatto e il dispositivo registra la posizione toccata. Questo touchscreen è ideale per l'uso con una penna stilo. Può anche registrare il tocco quando l'utente indossa guanti.

I touchscreen capacitivi si presentano in due varietà: auto-capacitivi e mutualmente capacitivi. Anche i touchscreen capacitivi sono composti da due griglie incrociate di elettrodi (solitamente indio-dopato o stagno-dopato con fluoro), ma le griglie di elettrodi sono separate da un pannello di vetro, formando una griglia di condensatori. Alcune penne stilo possono ancora essere utilizzate con touchscreen capacitivi.

In un touchscreen mutualmente capacitivo, un dito o un altro oggetto elettricamente carico portato vicino al touchscreen causa la carica o scarica dei condensatori vicini. La corrente fluisce attraverso elettrodi specifici sulla griglia e la posizione viene registrata. In un touchscreen auto-capacitivo, gli elettrodi non sono collegati a terra ai bordi e agiscono indipendentemente. Un tocco su questo tipo di schermo viene registrato in una singola posizione, a differenza dei touchscreen mutualmente capacitivi.

I touchscreen mutualmente capacitivi tendono ad essere meno sensibili, ma consentono il tracciamento multi-touch. Questo permette agli utenti di eseguire gesti di pizzicamento e movimento come farebbero su uno smartphone. I touchscreen auto-capacitivi tendono ad essere più sensibili e sono favorevoli per l'uso in display più grandi. Alcune applicazioni che coinvolgono touchscreen auto-capacitivi sono i controlli industriali, i terminali self-service e i dispositivi medici. I touchscreen mutualmente capacitivi sono più propensi a rimanere all'avanguardia di smartphone e tablet.

Penna stilo con uno schermo touch capacitivo

Capacità di Visualizzazione

I sistemi con schermo touch sono diventati più adattabili con diversi protocolli di comunicazione disponibili. Anche la profondità di colore e la risoluzione di questi schermi sono aumentate, fino al punto in cui i dispositivi mobili possono trasmettere video in 4k. Questi display non necessitano di includere controllori integrati o host di sistema; questi schermi possono connettersi a controllori esterni tramite HDMI, RS-485, RS-232C Serial, USB ed Ethernet.

Parametri da Considerare nella Scelta di uno Schermo Touch

Le capacità di interazione dell'utente sono determinate dal tipo di schermo touch (capacitivo mutuo o autonoma) piuttosto che dalla risoluzione. Scegliere uno schermo touch autonoma richiede che funzioni comuni come lo zoom, ad esempio, richiedano un doppio tocco dello schermo piuttosto che trascinare con due dita.

Display ad alte prestazioni per mobile, IoT, e controllo industriale richiedono l'host di sistema/controllori adeguati e un motore video integrato. Va considerata anche la connessione alla scheda del controllore o ad altri esterni. Dovrai decidere se il display e il controllore sono incorporati nello stesso pacchetto o se lo schermo touch si connetterà utilizzando uno dei tipi di connessione elencati sopra.

Siemens, 6AV2123-2DB03-0AX0

Ideale per l'uso come display touch screen nei controllori industriali, il 6AV2123-2DB03-0AX0 offre una visualizzazione a 65k colori con risoluzione 480x272, dimmerazione del retroilluminazione LED, memoria Flash e 10 MB di RAM on board, e connessione tramite USB o Ethernet. È inoltre classificato per operare fino a 50 °C, consentendo il suo utilizzo in ambienti più duri rispetto ad altri schermi touch.

*Il pannello HMI Basic Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0 ha... sia comodità con tasti che touch screen per un uso confortevole. Il pannello HMI basic soddisfa gli standard cULus, CE, RCM (precedentemente C-Tick) e KC. *

Dalla pagina 1 del datasheet Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0

Omron, NS8-TV00B-V2

Questo schermo touch di fascia alta offre una profondità di colore molto maggiore (260k colori), dimensioni dello schermo più grandi e connettività diretta con i PLC in un ambiente industriale tramite Ethernet. La visualizzazione su questo schermo può anche essere duplicata su un altro monitor utilizzando un'uscita RGB analogica standard. Offre connettività ad altre apparecchiature tramite RS-232C, Modbus e USB.

Il controller per l'automazione di macchine della serie NJ permette al progettista di macchine di… implementare facilmente la risoluzione dei problemi del PLC, la risoluzione dei problemi della macchina, le impostazioni per azionamenti servo, controllori di temperatura e altri componenti di controllo, il monitoraggio dello stato dei dispositivi connessi e il caricamento/scaricamento dei parametri.

Trovato a pagina 39 del datasheet NS8-TV00B-V2

FTDI Ltd., FT801x Motore Video Integrato

La serie FT801x di motori video integrati IC ha solo 6 pin di uscita per ciascun colore primario, ma converte tra RGB a 6 bit (RGB-6,6,6) e RGB a 8 bit fino a una risoluzione di 512x512 e dithering a 2 bit. Come motore video integrato, questo controller fornisce anche un'uscita audio ADPCM a 4 bit (PCM a 8 bit in mono), con campionamento a 8 o 48 kHz. Sebbene non sia abbastanza avanzato per la riproduzione audio ad alta fedeltà, è sufficiente per la notifica di composizione o suoni di allarme utilizzando MIDI. L'FT801x include anche decine di effetti sonori pre-fatti.

L'architettura orientata agli oggetti consente l'uso di un MPU/MCU a basso costo come host del sistema e comunica tramite I2C a 3,4 MHz o SPI a 30 MHz. Il motore hardware è ideale per alimentare display in dispositivi IoT o unità di controllo industriale leggero. Questo motore video integrato opera a una potenza relativamente bassa in modalità attiva (2,4 mA) e in modalità sleep (250 uA).

*FT801 con la tecnologia EVE (Embedded Video Engine) semplifica l'architettura del sistema per interfacce uomo-macchina (HMI) avanzate fornendo supporto per display, audio e touch oltre a un approccio architetturale orientato agli oggetti che si estende dalla creazione del display alla renderizzazione della grafica. *

Trovato a pagina 4 del datasheet FT801x

Utilizzare il motore video integrato giusto può supportare la visualizzazione di grafiche bellissime su uno schermo touch. Molti fornitori offrono controller grafici integrati come IC che supportano la riproduzione ad alta risoluzione nei formati video più popolari. Alcuni IC di motori video integrati sono disponibili su schede di valutazione, dandovi più controllo sul vostro prossimo prodotto con schermo touch o sistema di controllo industriale.

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