산업 제어를 위한 터치 스크린 HMI 시스템

1970년대 CERN과 같은 특수한 용도로 개발된 터치스크린은 현재 현대 생활에서 어디에서나 볼 수 있습니다. 스마트폰, 태블릿 또는 집안의 보안 시스템이든, 터치스크린은 현대 인간-기계 상호작용(HMI) 시스템에 있어 필수적인 구성 요소입니다. 아름다운 그래픽 디스플레이와 사용자 입력을 편리하게 결합할 수 있는 방법을 제공합니다.

초기 터치 스크린은 흑백, 저해상도였으며 순수하게 정전 용량식이거나 광학식이었습니다. 1970년대의 초기 터치스크린 중 하나는 적외선 위치 센서의 교차 배열을 사용했습니다. 각 센서는 화면 가장자리에 적외선 LED와 반대 가장자리에 일치하는 광전 트랜지스터를 사용했습니다. 화면에 가까이 가져온 모든 불투명한 물체는 2D 그리드에서 감지될 수 있었습니다. 이러한 유형의 터치 스크린은 나중에 HP에 의해 상용화되었습니다.

현대의 터치 스크린은 저항식이거나 정전 용량식일 수 있으며, 다음 제품에 적합한 선택은 환경, 사용자 상호작용 및 필요한 감도 수준에 따라 달라집니다. 또한 디스플레이를 제어하고 터치를 등록할 수 있는 내장 비디오 엔진을 선택해야 합니다.

저항식 대 정전 용량식 터치 감지

저항식 터치 스크린은 투명한 저항성 스크린 재료로 구성됩니다. 각 스크린의 한쪽 면은 전극으로서 투명한 유연한 도체의 평행한 스트립으로 코팅됩니다. 두 시트는 평행한 도체 스트립이 수직이 되도록 배열됩니다. 이러한 스크린은 순전히 압력을 기반으로 작동합니다. 압력이 가해지면 수직 전극이 접촉하고 장치는 터치된 위치를 등록합니다. 이 터치 스크린은 스타일러스 펜과 함께 사용하기에 이상적입니다. 사용자가 장갑을 끼고 있을 때도 터치를 등록할 수 있습니다.

정전 용량식 터치 스크린은 자기 정전 용량식과 상호 정전 용량식 두 가지 종류가 있습니다. 정전 용량식 터치 스크린 역시 두 개의 교차된 전극 그리드(보통 인듐 도핑 또는 불소 도핑 주석 산화물)로 구성되지만, 전극 그리드는 유리판으로 분리되어 커패시터의 그리드를 형성합니다. 일부 스타일러스 펜은 여전히 정전 용량식 터치 스크린과 함께 사용할 수 있습니다.

상호 정전 용량식 터치 스크린에서는 손가락이나 다른 전기적으로 충전된 물체가 터치 스크린 근처에 오면 인근 커패시터가 충전되거나 방전됩니다. 특정 전극을 통해 전류가 흐르고 위치가 등록됩니다. 자기 정전 용량식 터치 스크린에서는 전극이 가장자리에서 접지되지 않고 독립적으로 작동합니다. 이 유형의 스크린에서는 터치가 단일 위치에서 등록됩니다. 상호 정전 용량식 터치 스크린과는 대조적입니다.

상호 정전 용량식 터치 스크린은 민감도가 떨어지지만 멀티 터치 추적을 허용합니다. 이를 통해 사용자는 스마트폰에서처럼 핀치 및 이동 제스처를 수행할 수 있습니다. 자기 정전 용량식 터치 스크린은 더 민감하며 대형 디스플레이에서 사용하기에 유리합니다. 자기 정전 용량식 터치 스크린을 사용하는 일부 응용 프로그램에는 산업 제어, 자가 서비스 터미널, 의료 기기가 있습니다. 상호 정전 용량식 터치 스크린은 스마트폰과 태블릿의 최전선에 머물 가능성이 더 높습니다.

커패시티브 터치 스크린과 스타일러스 펜

디스플레이 기능

터치 스크린 시스템은 여러 통신 프로토콜을 사용할 수 있게 되어 더욱 적응력이 높아졌습니다. 이러한 화면의 색상 깊이와 해상도도 향상되어, 모바일 기기에서 4k 비디오 스트리밍이 가능해졌습니다. 이 디스플레이는 내장 컨트롤러나 시스템 호스트를 포함할 필요가 없으며, HDMI, RS-485, RS-232C 시리얼, USB, 이더넷을 통해 외부 컨트롤러에 연결할 수 있습니다.

터치 스크린 선택 시 고려해야 할 파라미터

사용자 상호작용 기능은 해상도가 아닌 터치 스크린의 유형(상호 용량성 또는 자기 용량성)에 의해 결정됩니다. 자기 용량성 터치 스크린을 선택하는 경우, 예를 들어 확대 같은 일반적인 기능이 두 손가락으로 드래그하는 대신 화면을 두 번 탭해야 합니다.

모바일, IoT, 산업 제어용 고성능 디스플레이는 적절한 시스템 호스트/컨트롤러와 내장 비디오 엔진이 필요합니다. 컨트롤러 보드나 기타 외부 장치와의 연결도 고려해야 합니다. 디스플레이와 컨트롤러가 같은 패키지에 내장되어 있는지, 아니면 위에 나열된 연결 유형 중 하나를 사용하여 터치 스크린이 연결되는지 결정해야 합니다.

Siemens, 6AV2123-2DB03-0AX0

산업용 컨트롤러에서 터치 스크린 디스플레이로 사용하기에 이상적인 6AV2123-2DB03-0AX0은 65k 색상 디스플레이를 480x272 해상도, LED 백라이트 디밍, 플래시 및 10 MB 온보드 RAM 메모리를 제공하며, USB 또는 이더넷을 통해 연결됩니다. 또한 최대 50 °C까지 작동할 수 있어 다른 터치 스크린에 비해 더 엄격한 환경에서 사용할 수 있습니다.

*Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0 HMI 베이직 패널은...키와 터치스크린의 편리함을 모두 제공합니다. HMI 베이직 패널은 cULus, CE, RCM (이전 C-Tick) 및 KC 표준을 충족합니다. *

Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0 데이터시트의 1페이지에서

Omron, NS8-TV00B-V2

이 고급 터치 스크린은 훨씬 더 큰 색상 깊이(260k 색상), 더 큰 화면 크기를 제공하며, 산업 환경에서 PLC와 이더넷을 통해 직접 연결됩니다. 이 화면의 디스플레이는 표준 아날로그 RGB 출력을 사용하여 다른 모니터에 미러링될 수도 있습니다. RS-232C, Modbus, USB를 통해 다른 장비와 연결됩니다.

NJ-시리즈 기계 자동화 컨트롤러는 기계 설계자가… PLC 문제 해결, 기계 문제 해결, 서보 드라이브, 온도 컨트롤러 및 기타 제어 구성 요소의 설정, 연결된 장치의 상태 모니터링, 매개변수의 업로드/다운로드를 쉽게 구현할 수 있도록 합니다.

NS8-TV00B-V2 데이터시트의 39페이지에서 발견됨

FTDI Ltd., FT801x 임베디드 비디오 엔진

FT801x 시리즈의 임베디드 비디오 엔진 IC는 각 기본 색상에 대해 6개의 출력 핀만을 가지고 있지만, 6비트(RGB-6,6,6)와 8비트 RGB 사이를 512x512 해상도 및 2비트 디더링까지 변환합니다. 임베디드 비디오 엔진으로서, 이 컨트롤러는 8kHz 또는 48kHz에서 샘플링하는 4비트 ADPCM 오디오 출력(모노에서 8비트 PCM)도 제공합니다. 고음질 오디오 재생에는 충분하지 않지만, MIDI를 사용한 구성 알림 또는 경보음에는 충분합니다. FT801x는 수십 가지의 사전 제작된 사운드 효과도 포함하고 있습니다.

객체 지향 아키텍처는 저비용 MPU/MCU를 시스템 호스트로 사용하고 I2C 3.4 MHz 또는 SPI 30 MHz를 통해 통신할 수 있게 합니다. 하드웨어 엔진은 IoT 장치나 경량 산업 제어 유닛의 디스플레이를 구동하기에 이상적입니다. 이 임베디드 비디오 엔진은 활성 모드(2.4 mA)와 슬립 모드(250 uA)에서 상대적으로 낮은 전력을 소비합니다.

*FT801은 EVE(임베디드 비디오 엔진) 기술을 사용하여 디스플레이, 오디오, 터치 지원 및 디스플레이 생성에서 그래픽 렌더링에 이르기까지 객체 지향 아키텍처 접근 방식을 제공함으로써 고급 인간 기계 인터페이스(HMIs)를 위한 시스템 아키텍처를 단순화합니다. *

FT801x 데이터시트의 4페이지에서 발견됨

적절한 임베디드 비디오 엔진을 사용하면 터치 스크린에 아름다운 그래픽 디스플레이를 지원할 수 있습니다. 많은 벤더들이 인기 있는 비디오 포맷에서 고해상도 재생을 지원하는 IC로 임베디드 그래픽 컨트롤러를 제공합니다. 일부 임베디드 비디오 엔진 IC는 평가 보드에 패키지되어 있어 다음 터치 스크린 제품이나 산업 제어 시스템을 더 잘 제어할 수 있습니다.

저희 뉴스레터에 가입하여 최신 기사를 계속 업데이트하세요.