Wybór odpowiedniej technologii ekranu dotykowego dla przemysłowego interfejsu HMI

Wstęp

Ekran dotykowy jest-najczęściej używaną częściądowolne przemysłowe HMI. Operatorzy dotykają go setki razy w ciągu zmiany, często w rękawiczkach, mokrymi lub zaolejonymi rękami, w zapylonym lub mokrym otoczeniu. Wybierz niewłaściwą technologię dotykową, a unikniesz pominięcia danych wejściowych, sfrustrowanych operatorów i przedwczesnej awarii ekranu.

Przemysłowe interfejsy HMI wykorzystują kilka technologii dotykowych, z których każda ma inne mocne i słabe strony. W tym przewodniku wyjaśniono główne opcje, ich działanie w rzeczywistych warunkach fabrycznych oraz sposób wyboru odpowiedniego dla danego zastosowania.

1. GłównyTechnologie ekranów dotykowych

1.1 Dotyk rezystancyjny

Jak to działa:Rezystancyjny ekran dotykowy składa się z dwóch elastycznych warstw pokrytych materiałem rezystancyjnym, oddzielonych małymi kropkami dystansowymi. Po naciśnięciu ekranu warstwy stykają się w tym punkcie, tworząc dzielnik napięcia, który sterownik odczytuje jako współrzędną.

Kluczowe cechy:

Nacisk-aktywowany- działa z każdym przedmiotem (palec, rękawiczka, rysik, długopis)

Tylko jeden-dotyk (większość wersji)

Niższa przejrzystość optyczna (folia z tworzywa sztucznego powoduje pewne odblaski i rozproszenie)

Niższy koszt

Wrażliwy na zarysowania i ostre przedmioty

Może być pod wpływem wody na powierzchni (fałszywe dotknięcie)

Najlepsze dla:Operatorzy w rękawiczkach,-wdrożenia uwzględniające koszty, proste interfejsy-dotykowe.

1.2 Projektowany dotyk pojemnościowy (PCAP).

Jak to działa:Pojemnościowy ekran dotykowy ma siatkę przezroczystych elektrod na szklanym podłożu. Gdy zbliża się obiekt przewodzący (np. palec), zakłóca to pole elektrostatyczne, a sterownik oblicza położenie dotyku.

Kluczowe cechy:

Wymagany przedmiot przewodzący - działa gołym palcem; standardowe rękawiczki tego nie robią

Obsługa wielodotyku- (szczypanie, powiększanie, przesuwanie)

Doskonała przejrzystość optyczna (powierzchnia szklana, bez folii z tworzywa sztucznego)

Bardzo trwałe i odporne na zarysowania-(szkło)

Krople wody mogą powodować fałszywe dotknięcia (chyba że są zaprojektowane z funkcją odrzucania wody)

Wyższy koszt niż rezystancyjny

Dostępne warianty trybu-w rękawiczkach (grubsze czujniki, wyspecjalizowane kontrolery)

Najlepsze dla:Czyste środowiska, aplikacje wielodotykowe, nowoczesne interfejsy HMI,-wyraźne wyświetlacze.

1.3 Powierzchniowa fala akustyczna (SAW)

Jak to działa:SAW wykorzystuje fale ultradźwiękowe przesyłane przez przetworniki po powierzchni szkła. Dotyk pochłania część energii fali, a kontroler mierzy tłumienie, aby znaleźć punkt dotyku.

Kluczowe cechy:

Współpracuje z palcem, dłonią w rękawiczce lub miękkim rysikiem

Doskonała przejrzystość optyczna (czyste szkło, bez powłoki)

Brak wymagań dotyczących przewodności

Może mieć wpływ zanieczyszczenia na powierzchni (kurz, olej)

Nie nadaje się do ciężkich rękawic i twardych przedmiotów

Umiarkowany koszt

Obecnie mniej powszechne w przemysłowych interfejsach HMI

Najlepsze dla:Kioski wewnętrzne, czyste środowisko,-wysoka przejrzystość, użycie-bez rękawiczek.

1.4 Dotyk na podczerwień (IR).

Jak to działa:Ramki dotykowe na podczerwień otaczają ramkę diodami LED i fotodetektorami, tworząc niewidzialną siatkę wiązek światła. Dotknięcie przerywa wiązki, a sterownik identyfikuje położenie.

Kluczowe cechy:

Działa z każdym przedmiotem ({0}} palcem, rękawiczką, rysikiem, a nawet długopisem

Brak nakładek na wyświetlaczu (doskonała przejrzystość)

Może być wielkoformatowy (do 100"+)

Obsługa wielodotyku-

Ramka musi być czysta - kurz/zanieczyszczenia mogą blokować belki

Wrażliwy na bezpośrednie działanie promieni słonecznych

Wyższy koszt, większa ramka

Najlepsze dla:Duże wyświetlacze, kioski, aplikacje wymagające-dotyku dowolnego przedmiotu, czyste środowisko wewnętrzne.

Rękawica 1,5-Tryb pojemnościowy (specjalistyczny PCAP)

Jak to działa:Wariant projektowanego pojemnościowego z grubszą warstwą czujnika i specjalistycznym oprogramowaniem kontrolera, który wykrywa słabszy sygnał przez rękawiczki. Niektóre modele zawierają również algorytmy odrzucania wody.

Kluczowe cechy:

Współpracuje z cienkimi i średnimi rękawicami roboczymi (bawełniane, nitrylowe, lateksowe)

Może nie działać w przypadku grubych, izolowanych rękawic

Zachowano obsługę wielodotykową-

Dobra przejrzystość optyczna

Dostępne warianty-wodoodporne

Wyższy koszt niż standardowy PCAP

Wymaga kalibracji dla określonych typów rękawic

Najlepsze dla:Hale produkcyjne, w których operatorzy noszą lekkie--rękawiczki, ale oczekują wielo-dotyku i trwałości szkła.

2. Porównanie-side-by-side-side

3. Kluczowe czynniki środowiska przemysłowego

3.1 Kompatybilność rękawic

Jest to najważniejszy czynnik w przypadku fabrycznych interfejsów HMI.

Żadnych rękawiczek→ Każda technologia działa; PCAP zapewnia najlepsze wrażenia

Rękawiczki lekkie (nitrylowe, lateksowe, bawełniane)→ Tryb rękawicy-PCAP lub rezystancyjny

Rękawiczki średnie (skórzane, robocze)→ Rezystancyjne lub na podczerwień

Rękawice ciężkie/izolowane (chłodnie, budownictwo)→ Rezystancyjne lub na podczerwień; PCAP nie będzie działać

Praktyczna wskazówka:Jeśli operatorzy noszą różne rodzaje rękawic na różnych zmianach, najbezpieczniejszym wyborem są rękawice oporowe -, które działają ze wszystkim, co wywiera nacisk.

3.2 Woda i wilgoć

Mokre ręce lub rozpryski→ Rezystancyjny i standardowy PCAP może rejestrować fałszywe dotknięcia wody. Poszukaj kontrolerów PCAP-odrzucających wodę lub użyj rezystorów z pętlą-kroplową.

Środowiska zmywalne→ Wybierz w pełni uszczelnioną jednostkę (IP65+) z PCAP w trybie rezystancyjnym lub w rękawiczce-, z odrzuceniem wody. Uszczelnienie obudowy ma tu większe znaczenie niż technologia dotykowa.

Kondensacja→ Zimne-miejsca przechowywania i wysoka-wilgotność mogą powodować kondensację na ekranie. Rezystancyjny radzi sobie z tym lepiej niż standardowy PCAP.

3.3 Kurz, olej i zanieczyszczenia

Zakurzone środowiska (tekstylia, drewno, metal)→ Rezystancyjne lub PCAP ze szkłem uszczelnionym. SAW i IR mogą zawieść, ponieważ zanieczyszczenia zakłócają układ fala/wiązka.

Środowiska zaolejone (obróbka skrawaniem, przetwarzanie żywności)→ Szkło PCAP jest łatwiejsze w czyszczeniu niż tworzywo oporowe. Ale olej na PCAP może powodować fałszywe dotknięcia, - szukać oleju-odrzucając oprogramowanie sprzętowe.

Narażenie chemiczne→ Sprawdź, czy materiał powierzchni dotykowej jest odporny na środki czyszczące. Szkło (PCAP) jest ogólnie bardziej odporne na chemikalia niż folia z tworzywa sztucznego (rezystancyjna).

3.4 Wibracje i wstrząsy

Maszyny o wysokich-wibracjach→ Zarówno elementy rezystancyjne, jak i PCAP są-półprzewodnikowe i dobrze radzą sobie z wibracjami. Na przetworniki SAW mogą oddziaływać silne wibracje.

Odporność na uderzenia→ Szkło PCAP ze wzmocnionym szkłem osłonowym (odpowiednik Gorilla Glass) jest odporne na uderzenia lepiej niż rezystancyjna folia z tworzywa sztucznego. Ale pęknięte szkło PCAP oznacza całkowitą awarię, podczas gdy rezystancja może nadal działać z zarysowaniami.

3.5 Przejrzystość optyczna i światło słoneczne

Jasne fabryki / na zewnątrz→ PCAP (szkło) ma lepszą przejrzystość i mniej odblasków niż rezystancyjne (folia z tworzywa sztucznego). Połącz z wyświetlaczami-o wysokiej jasności (500+ nitów) i połączeniem optycznym.

Szerokie kąty widzenia→ PCAP i SAW zapewniają najlepszą-wyraźność pod kątem. Plastikowa folia rezystancyjna może powodować zmianę koloru pod kątem.

3.6 Wymagania- dotyczące wielodotyku

Prosty HMI (przyciski, wprowadzanie danych)→ Rezystancyjny-pojedynczy dotyk jest wystarczający i tańszy

Nowoczesny interfejs użytkownika (powiększanie przez szczypanie, przesuwanie, gesty)→ PCAP (tryb standardowy lub w rękawiczce-) lub podczerwień

Przechwytywanie rysunku/podpisu→ Rezystancyjne z rysikiem lub PCAP z aktywnym rysikiem

4. Rekomendacje-oparte na aplikacji

5. Jak wybrać: krok po kroku

Krok 1: Zdefiniuj środowisko operatora

Czy operatorzy noszą rękawiczki? Jaki typ?

Czy ręce są mokre, tłuste lub brudne?

Czy ekran jest narażony na działanie wody, kurzu lub środków chemicznych?

Krok 2: Zdefiniuj interfejs użytkownika

Proste przyciski i wprowadzanie danych → pojedynczy-dotyk wystarczy

Gesty, powiększanie, przesuwanie → potrzebujesz wielo-dotyku (PCAP lub IR)

Wejście rysika lub podpisu → rezystancyjne lub PCAP z aktywnym rysikiem

Krok 3: Ocena zagrożeń dla środowiska

Kurz → unikać SAW i IR

Woda → szukaj wody-odrzucającej PCAP lub użyj rezystora

Chemikalia → szkło (PCAP) jest bardziej odporne niż plastik (rezystancyjne)

Wibracje → rezystancyjne lub PCAP; unikaj SAW

Krok 4: Weź pod uwagę całkowity koszt posiadania

Rezystancyjny jest tańszy na początku, ale może wymagać wcześniejszej wymiany (zadrapania, zużycie)

PCAP kosztuje więcej na początku, ale trwa dłużej (szkło,-odporne na zarysowania)

Uwzględnij koszty wymiany, przestoje i frustrację operatora

Krok 5: Przetestuj przed zakupem

Zamów próbną jednostkę i przetestuj ją za pomocą:

Rękawice, które noszą operatorzy

Prawdziwe warunki wody/oleju/pyłu

Twoje aktualne oprogramowanie HMI

Przewidywane miejsce montażu i oświetlenie

6. Powszechne nieporozumienia

„Pojemnościowy w ogóle nie działa w rękawiczkach.”Standardowy PCAP tego nie robi, ale PCAP w-trybie rękawiczek z wyspecjalizowanymi kontrolerami współpracuje z lekkimi-i{2}}rękawiczkami. Przetestuj w wybranych rękawiczkach.

„Rezystancja jest przestarzała”.Materiały rezystancyjne to nadal najlepszy wybór w przypadku grubych rękawic, wilgotnych środowisk i zastosowań wrażliwych-na koszty. Nie jest przestarzały, - jest-stworzony specjalnie z myślą o takich warunkach.

„Więcej punktów dotykowych=lepiej.”Większość przemysłowych interfejsów HMI wymaga tylko jednego-dotyku lub dwóch-dotyków. Wielodotykowy-zwiększa koszty i złożoność. Wybierz na podstawie rzeczywistych wymagań interfejsu użytkownika.

„Liczy się tylko technologia dotykowa”.Uszczelnienie obudowy (stopień ochrony IP), jasność wyświetlacza, połączenie optyczne i jakość kontrolera są równie ważne. Ekran PCAP w źle uszczelnionej obudowie nie sprawdzi się w środowisku wilgotnym.

„Wszystkie PCAP są takie same”.Jakość kontrolerów jest bardzo zróżnicowana. Tanie kontrolery PCAP mają słabą odporność na zakłócenia, fałszywe dotknięcia i powolną reakcję. PCAP klasy przemysłowej- wykorzystuje wyspecjalizowane sterowniki z funkcją odrzucania wody, trybem rękawic i ochroną EMC.

7. Przyszłe trendy

Tryb rękawiczek-PCAP staje się standardem- Więcej przemysłowych komputerów panelowych jest domyślnie wyposażonych w dotykowy pojemnościowy-obsługujący rękawice, który w wielu zastosowaniach zastępuje technologię rezystancyjną.

Odrzucenie wody i oleju- Zaawansowane algorytmy kontrolera potrafią rozróżnić dotyk palca od kropel wody lub smug oleju.

Wykrywanie siły- Niektóre nowe technologie mogą wykrywać poziomy ciśnienia, umożliwiając zastosowanie nowych metod interakcji.

Powłoki antybakteryjne-- W przypadku zastosowań spożywczych, medycznych i farmaceutycznych należy dotykać powierzchni jonami-srebra lub innymi-antybakteryjnymi środkami.

Opinia dotykowa- Dotykowe informacje zwrotne na ekranach dotykowych symulują dotyk fizycznych przycisków, poprawiając dokładność bez konieczności odwracania wzroku od urządzenia.

Wniosek

Wybór odpowiedniej technologii ekranu dotykowego dla przemysłowego interfejsu HMI polega na dopasowaniu jej do rzeczywistych warunków, z jakimi spotykają się operatorzy - rękawic, wody, kurzu, oleju, wibracji i samego interfejsu użytkownika. Materiał rezystancyjny pozostaje koniem pociągowym w trudnych warunkach i ciężkich rękawicach. Przewidywana pojemność (zwłaszcza warianty-w rękawiczkach i-odporne na wodę) zapewniają doskonałą klarowność, trwałość i wielo-dotykowy obraz w czystszych lub średnio-środowiskach o dużym obciążeniu. SAW i podczerwień służą do zastosowań niszowych, w których potrzebny jest-dotyk dowolnego obiektu lub bardzo duże ekrany.

Najlepszym podejściem jest zdefiniowanie środowiska, przetestowanie w rzeczywistych rękawicach i warunkach oraz wybranie technologii, która równoważy koszty początkowe z-długoterminową niezawodnością i satysfakcją operatora.

Szukasz przemysłowego HMI z odpowiednią technologią dotykową?Oferujemy komputery panelowe o przekątnej 7–27 cali z rezystancyjnym, standardowym PCAP i opcjami-pracy PCAP w rękawiczkach-, wszystkie z panelami przednimi IP65, konstrukcją bez wentylatora i kontrolerami-klasy przemysłowej. Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów, aby określić odpowiednie rozwiązanie dotykowe dla swojej aplikacji.

Słowa kluczowe: przemysłowy ekran dotykowy HMI, dotyk rezystancyjny a pojemnościowy,-tryb rękawicy PCAP, przemysłowa technologia dotykowa, dotyk SAW, dotyk na podczerwień, fabryczny wybór HMI, wodoodporny ekran dotykowy