Системы сенсорных HMI для промышленного управления

Изначально разработанные для специализированных приложений, которые использовались такими организациями, как CERN в 1970-х годах, сенсорные экраны теперь повсеместно присутствуют в современной жизни. Будь то смартфон, планшет или даже система безопасности вашего дома, сенсорные экраны являются критически важным компонентом для современных систем взаимодействия человека и машины (HMI). Они предоставляют удобный способ сочетания красивых графических дисплеев при получении ввода от пользователя.

Ранние сенсорные экраны были монохромными, низкого разрешения и работали исключительно на основе емкостного или оптического принципа. Один из ранних сенсорных экранов 1970-х годов использовал перекрестную сетку инфракрасных датчиков положения. Каждый датчик использовал инфракрасный светодиод на краю экрана и соответствующий фототранзистор на противоположном краю. Любой непрозрачный объект, приближенный к экрану, мог быть обнаружен в 2D-сетке. Этот тип сенсорного экрана позже был коммерциализирован компанией HP.

Современные сенсорные экраны могут быть резистивными или емкостными, и правильный выбор для вашего следующего продукта зависит от условий окружающей среды, взаимодействия с пользователем и требуемого уровня чувствительности. Вам также потребуется выбрать встроенный видео движок, который может управлять дисплеем и регистрировать касания.

Резистивные против Емкостных Сенсорных Экранов

Резистивные сенсорные экраны состоят из прозрачных резистивных материалов экрана. Одна сторона каждого экрана покрыта параллельными полосами прозрачного гибкого проводника в качестве электродов. Две пластины расположены так, что параллельные полосы проводников перпендикулярны. Эти экраны работают исключительно на основе давления. При приложении давления перпендикулярные электроды соприкасаются, и устройство регистрирует место касания. Этот сенсорный экран идеален для использования с стилусом. Он также может регистрировать касание, когда пользователь в перчатках.

Емкостные сенсорные экраны бывают двух видов: самоемкостные и взаимоемкостные. Емкостные сенсорные экраны также состоят из двух перекрестных сеток электродов (обычно с добавлением индия или фтора в оксид олова), но сетки электродов разделены стеклянной панелью, образуя сетку конденсаторов. Некоторые стилусы все еще могут использоваться с емкостными сенсорными экранами.

На взаимоемкостном сенсорном экране палец или другой электрически заряженный объект, приближенный к сенсорному экрану, заставляет близлежащие конденсаторы заряжаться или разряжаться. Ток течет через определенные электроды на сетке, и местоположение регистрируется. На самоемкостном сенсорном экране электроды не заземлены по краям и действуют независимо. Прикосновение к этому типу экрана регистрируется в одном месте, в отличие от взаимоемкостных сенсорных экранов.

Взаимоемкостные сенсорные экраны, как правило, менее чувствительны, но они позволяют отслеживать множественные касания. Это позволяет пользователям выполнять жесты ущипывания и перемещения, как на смартфоне. Самоемкостные сенсорные экраны, как правило, более чувствительны и предпочтительны для использования в больших дисплеях. Некоторые приложения, включающие самоемкостные сенсорные экраны, это промышленные управления, терминалы самообслуживания и медицинские устройства. Взаимоемкостные сенсорные экраны, скорее всего, останутся на переднем крае смартфонов и планшетов.

Стилус для емкостного сенсорного экрана

Возможности дисплея

Системы сенсорных экранов стали более адаптивными благодаря наличию нескольких коммуникационных протоколов. Глубина цвета и разрешение этих экранов также увеличились до такой степени, что мобильные устройства могут транслировать видео в 4k. Эти дисплеи не требуют встроенных контроллеров или системных хостов; эти экраны могут подключаться к внешним контроллерам через HDMI, RS-485, RS-232C Serial, USB и Ethernet.

Параметры, которые следует учитывать при выборе сенсорного экрана

Возможности взаимодействия пользователя определяются типом сенсорного экрана (взаимно емкостный или самоемкостный), а не разрешением. Выбор самоемкостного сенсорного экрана требует, чтобы общие функции, такие как увеличение, например, требовали двойного касания экрана, а не перетаскивания двумя пальцами.

Высокопроизводительные дисплеи для мобильных устройств, IoT и промышленного управления требуют подходящего системного хоста/контроллера и встроенного видеодвигателя. Также следует учитывать подключение к плате контроллера или другим внешним устройствам. Вам нужно будет решить, будут ли дисплей и контроллер встроены в один пакет или сенсорный экран будет подключаться с использованием одного из перечисленных выше типов соединений.

Siemens, 6AV2123-2DB03-0AX0

Идеально подходит для использования в качестве дисплея сенсорного экрана в промышленных контроллерах, 6AV2123-2DB03-0AX0 предлагает дисплей на 65 тыс. цветов с разрешением 480x272, регулировку яркости светодиодной подсветки, Flash и 10 МБ встроенной оперативной памяти, а также подключение через USB или Ethernet. Также он рассчитан на работу при температуре до 50 °C, что позволяет использовать его в более суровых условиях по сравнению с другими сенсорными экранами.

*Панель HMI Basic Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0 имеет... как клавишное, так и сенсорное управление для удобного использования. Базовая панель HMI соответствует стандартам cULus, CE, RCM (ранее C-Tick) и KC. *

Со страницы 1 технического описания Siemens 6AV2123-2DB03-0AX0

Omron, NS8-TV00B-V2

Этот сенсорный экран высшего класса предлагает гораздо большую глубину цвета (260 тыс. цветов), больший размер экрана и прямое подключение к ПЛК в промышленной среде через Ethernet. Дисплей этого экрана даже может быть зеркально отображен на другом мониторе с использованием стандартного аналогового RGB выхода. Он предлагает подключение к другому оборудованию через RS-232C, Modbus и USB.

Контроллер автоматизации машин серии NJ позволяет конструктору машин… легко осуществлять поиск неисправностей ПЛК, устранение неисправностей машины, настройки для серводрайверов, температурных контроллеров и других управляющих компонентов, мониторинг состояния подключенных устройств, а также загрузку/выгрузку параметров.

Найдено на странице 39 даташита NS8-TV00B-V2

FTDI Ltd., FT801x Встроенный видео движок

Серия FT801x встроенных видео движков IC имеет только 6 выходных контактов для каждого основного цвета, но она преобразует между 6-битным (RGB-6,6,6) и 8-битным RGB с разрешением до 512x512 и 2-битным дизерингом. Как встроенный видео движок, этот контроллер также предоставляет 4-битный аудиовыход ADPCM (8-бит PCM в моно) с частотой дискретизации 8 или 48 кГц. Хотя это и не достаточно для воспроизведения аудио высокой верности, это достаточно для создания уведомлений о составе или звуков сигнала с использованием MIDI. FT801x даже включает в себя десятки готовых звуковых эффектов.

Объектно-ориентированная архитектура позволяет использовать недорогой MPU/MCU в качестве системного хоста и общаться через I2C на 3,4 МГц или SPI на 30 МГц. Аппаратный движок идеален для управления дисплеями в устройствах IoT или в блоках управления легкой промышленности. Этот встроенный видео движок работает с относительно низким энергопотреблением в активном (2,4 мА) и спящем (250 мкА) режимах.

*FT801 с технологией EVE (Встроенный Видео Движок) упрощает системную архитектуру для продвинутых интерфейсов человеко-машинной взаимодействия (HMI), предоставляя поддержку дисплея, аудио и сенсорного управления, а также подход к объектно-ориентированной архитектуре, который простирается от создания дисплея до рендеринга графики. *

Найдено на странице 4 даташита FT801x

Использование подходящего встроенного видео движка может поддерживать красивое отображение графики на сенсорном экране. Многие производители предлагают встроенные графические контроллеры в виде ИС, которые поддерживают воспроизведение высокого разрешения в популярных видеоформатах. Некоторые ИС встроенных видео движков поставляются на оценочных платах, давая вам больше контроля над вашим следующим сенсорным продуктом или промышленной системой управления.

Оставайтесь в курсе наших последних статей, подписавшись на нашу рассылку.