wersja mobilna | kontakt z nami

Pojemnościowe ekrany dotykowe odporne na zakłócenia elektromagnetyczne

Numer: Listopad/2015

Panele dotykowe, które są powszechnie stosowane w nowoczesnych urządzeniach elektronicznych, pozwalają na wykonanie intuicyjnego i wygodnego w obsłudze interfejsu użytkownika. Wydawałoby się, że panele pojemnościowe dzięki większej odporności na zużycie i uszkodzenia niż panele rezystancyjne, będą idealnym wyborem do zastosowań przemysłowych, ale w praktyce trudne warunki środowiskowe mogą stanowić przeszkodę w ich aplikacji. Krople wody i zaburzenia elektromagnetyczne bardzo utrudniają poprawne rozpoznawanie punktów dotyku. Dlatego warto poszukać paneli lub wyświetlaczy z panelami, które w trudnych warunkach eksploatacji nie będą przysparzały dodatkowych problemów - są to produkty z rodziny PenMount firmy AMT.

Pobierz PDF

Podstawowym problemem, z którym muszą zmierzyć się użytkownicy ekranów dotykowych zainstalowanych na zewnątrz budynków, są krople wody. Woda padająca na ekran nigdy nie jest chemicznie czysta, choćby dlatego, że zbiera zgromadzone na ekranie zabrudzenia.

Różne substancje rozpuszczone w wodzie powodują, że staje się ona dobrym przewodnikiem elektryczności. Dlatego krople wody gromadzące się na panelu są rozpoznawane przez kontrolery ekranów PCI (Projected Capacitive Input) jako punkty dotyku, niejednokrotnie uniemożliwiając obsługę urządzenia bez wytarcia cieczy.

W zakładach przemysłowych dominujący może być drugi czynnik, którym są zaburzenia elektromagnetyczne generowane przez pracujące w okolicy urządzenia dużej mocy. Wynika to z faktu, że sterowniki ekranów PCI operują na bardzo niewielkich zmianach mierzonej pojemności, które mogą być przysłonięte przez szum elektromagnetyczny otoczenia.

Kontrolery PenMount trzeciej generacji

Oba problemy są bardzo istotne w środowisku przemysłowym, dlatego inżynierowie z AMT (Apex Material Technology Corporation) tworzący rozwiązania na rzecz przemysłu, włożyli dużo starań w rozwiązanie tych trudności. Najnowszym efektem ich prac są ekrany dotykowe z kontrolerami PenMount trzeciej generacji PM1310, PM1410 oraz PM1710, które pomyślnie przeszły niezależnie przeprowadzone, wymagające testy na kompatybilność elektromagnetyczną.

Fotografia 1. Natężenie szumu elektromagnetycznego zmierzone na powierzchni ekranu dotykowego

Fotografia 2. Zredukowany wpływ szumu elektromagnetycznego z użyciem technologii opracowanej przez AMT pozwala na poprawne wykrywanie wiele punktów dotyku

Kontroler PM1310 jest przeznaczony do obsługi sensorów o przekątnej od 8,0" do 10,5", PM1410 obsługuje sensory o przekątnych od 10,5" do 15,0", natomiast PM1710 o przekątnych od 15,6" do 24". Kontrolery te mają jedynie 4 mm grubości, co pozwala na ich umieszczenie nawet wewnątrz obudów bardzo wąskich urządzeń.

Obsługiwane interfejsy to USB i RS232 dla PM1710 oraz USB, RS232 i I²C dla PM1310 i PM1410. Kontrolery są w stanie odczytywać ponad 160 dotknięć na sekundę. Pobór prądu w trybie uśpienia spada do 1,0 mA dla PM1310, co umożliwia tworzenie energooszczędnych urządzeń wyposażonych w duże ekrany dotykowe.

Fotografia 3. Konfiguracja aparatury testującej zgodność z normą IEC 61000-4-3

Fotografia 4. Ekran AMT P3022-A20 w trakcie testu zgodności z normą IEC 61000-4-3

W kontrolerach zastosowano mechanizm zmieniania częstotliwości pracy układu (frequency hopping) tak, aby zredukować wpływ fal elektromagnetycznych docierających z otoczenia. Odpowiednie dopracowanie algorytmu pozwoliło na uzyskanie rewelacyjnych efekty, co widać na fotografiach 1 i 2. Pomimo bardzo wysokiego natężenia szumu w otoczeniu (fot. 1) kontroler jest w stanie poprawnie rozpoznać wiele punktów jednoczesnego dotyku (fot. 2).

Wyniki testów

Ekrany P3022-A20 o przekątnej 21,5" wraz z kontrolerem PM1710 zostały przetestowane pod kątem zgodności z następującymi normami:

  • IEC 61000-4-3 Level III (odporność na pole elektromagnetyczne do 10 V/m).
  • IEC 61000-4-4 Level III (odporność na serie szybkich elektrycznych stanów przejściowych do 2 kV).
  • IEC 61000-4-6 Level III (odporność na zaburzenia przewodzone, indukowane przez pola o częstotliwości radiowej, do 10 VRMS).

Zastosowane algorytmy zapewniły pomyślne przejście kontrolera przez wymagające testy kompatybilności elektromagnetycznej, a producent udostępnia raporty z tych badań. Ekran dotykowy działał poprawnie nawet w otoczeniu silnego pola elektromagnetycznego (fotografie 3 i 4).

Fotografia 5. Konfiguracja aparatury testującej zgodność z normą IEC 61000-4-4

Fotografia 6. Gładkie linie potwierdzają poprawność pracy ekranu w trakcie testów zgodności z normą IEC 61000-4-4

Ponadto, jest również odporny na serie szybkich impulsów elektrycznych (fotografie 5 i 6) oraz na zaburzenia indukowane zgodnie z normą IEC 61000-4-6 (fotografie 7 i 8). Widać to także na fotografii 9, która pokazuje działanie kontrolera w trakcie trwania trzeciego testu.

Pomimo wysokiego poziomu zaburzeń, rysowana palcem linia jest gładka i nieprzerywana. Dla porównania warto zwrócić uwagę na fotografię 10, na której pokazano efekt pracy konkurencyjnego ekranu dotykowego w identycznych warunkach, ale niemającego zaimplementowanej technologii stosowanej w kontrolerach PenMount.

Fotografia 7. Konfiguracja aparatury testującej zgodność z normą IEC 61000-4-6

Fotografia 8. Brak nietypowych elementów sygnału potwierdza zgodność z normą IEC 61000-4-6 Level III

W konkurencyjnych kontrolerach PCI silne zaburzenia powodują powstawanie wielu fałszywych punktów detekcji dotyku, co skutkuje wzbudzaniem niepożądanych, kliknięć losowych. W praktyce uniemożliwiają one korzystanie z tego typu paneli dotykowych, które nie powinny być nigdy instalowane w zakładach przemysłowych ze względu na ryzyko przypadkowego zadziałania.

Podsumowanie

Nie należy lekceważyć wpływu trudnych warunków środowiskowych, które mogą nie tylko zniechęcić użytkownika do korzystania z urządzenia czy uniemożliwić poprawną obsługę sprzętu, ale też doprowadzić do niebezpiecznych sytuacji.

Fotografia 9. Praca ekranu z kontrolerem PM1710 w trakcie testu zgodności z normą IEC61000-4-6

Fotografia 10. Praca konkurencyjnego ekranu PCI w trakcie testu zgodności z normą IEC61000-4-6

Zastosowanie pojemnościowych ekranów dotykowych pozwala na usprawnienie pracy operatorów maszyn w zakładach przemysłowych oraz ułatwić posługiwanie się zautomatyzowanymi punktami obsługi klientów. Dobierając ekrany dotykowe do zastosowań przemysłowych, warto zwrócić uwagę na modele z kontrolerem PenMount PM1310, PM1410 oraz PM1710 firmy AMT wyposażone w dopracowane algorytmy redukujące wpływ zaburzeń.

Dr James Liu,
Chief Technology Officer,
AMT

Pozostałe artykuły

Pomysłowe diody LED RGB

Numer: Grudzień/2015

Postęp techniczny daje producentom komponentów elektronicznych zaskakujące możliwości. Współcześnie nikogo już nie dziwi, że dioda LED może świecić w dowolnym kolorze - światło emitowane przez różnobarwne struktury umieszczone we wspólnej obudowie miesza się, umożliwiając uzyskanie dowolnej barwy świetlnej. Jednak takie typowe diody wielokolorowe są bardzo kłopotliwe w użyciu, ponieważ wymagają wielu połączeń ...

Przetwornice o ekstremalnie małym poborze mocy

Numer: Grudzień/2015

Projektując urządzenia elektroniczne inżynierowie muszą coraz bardziej wytężać umysły, aby spełnić wymagania najnowszych norm, takich jak Energy Star, dotyczących całkowitego poboru mocy w trybach aktywnym i czuwania urządzenia. Z pomocą przychodzi firma Power Integrations, która niedawno zaprezentowała nową rodzinę scalonych przetwornic przeznaczonych do zasilania urządzeń w trakcie spoczynku lub do realizacji systemów ...

Diody LED o bardzo dużej mocy. Platforma CREE SC5 rewolucjonizuje systemy oświetlenia

Numer: Grudzień/2015

Diody LED mocy na dobre zagościły w systemach oświetlenia na całym świecie. Producenci nauczyli się wytarzać dobrej jakości zamienniki żarówek, tworzyć reflektory i radzić sobie z różnymi trudnościami, jakie pojawiają się, gdy używa się wielu diod LED mocy, by wyprodukować taką "żarówkę" o odpowiednio dużym strumieniu świetlnym. Firma CREE, jeden z pionierów w dziedzinie LED-ów mocy, postanowiła zupełnie ...

FRAM w natarciu - zestaw z MSP430FR4133

Numer: Grudzień/2015

Pomimo zalewu mikroprocesorów opartych na rdzeniu Cortex-M, firma Texas Instruments konsekwentnie rozwija własne rozwiązania 16-bitowe. Do opisanego w EP 7/14 zestawu z mikrokontrolerem MSP430FR5969 z pamięcią FRAM niedawno dołączył kolejny, z MSP430FR4133.

PSoc4247 - PSoC 4M na maksa

Numer: Grudzień/2016

Firma Cypress konsekwentnie rozwija ofertę układów SoC z rdzeniem Cortex M0. Po wprowadzeniu budżetowych procesorów z serii PSoC4000, rozbudowy doczekała się także rodzina PSoC424xM. Równocześnie do oferty został wprowadzony zestaw uruchomieniowy CY8CKIT-043 pozwalający na zapoznanie się z możliwościami najlepiej wyposażonego przedstawiciela rodziny ? CY8C4247.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym