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

8-bitowa kontrofensywa (4). Układy licznikowe i generatory w mikrokontrolerach PIC16

Numer: Luty/2017

Wydawać by się mogło, że mikrokontrolery 8-bitowe odeszły już do lamusa. Nic bardziej mylącego! Firma Microchip stale pracuje nad tym, aby podnieść ich atrakcyjność i zachęcić konstruktorów do korzystania z jej produktów. Wszak nie zawsze trzeba "wytaczać armatę na muchę".

Ochrona danych w systemach wbudowanych zasilanych akumulatorowo

Numer: Luty/2016

Rosnąca liczba urządzeń przenośnych, podłączonych do Internetu i zasilanych z akumulatorów sprawia, że inżynierowie coraz częściej potrzebują dobrych rozwiązań, umożliwiających zabezpieczenie danych. Problemem jest nie tylko ochrona informacji przed niepowołanym dostępem, ale również zapewnienie ich poprawności przechowywania także wtedy, gdy nastąpi utrata zasilania. Mikrokontrolery Microchip PIC24F serii GB2 zawierają mechanizm ...

Internet of Things - krok po kroku. Zastosowanie modułu Tibbo EM500

Numer: Luty/2016

W artykule przedstawiono internetowy system zdalnego sterowania, który dzięki swojej funkcjonalności wpisuje się w aktualny trend "Internetu Przedmiotów". System składa się z trzech komponentów: Agenta, serwera AggreGate oraz interfejsu WEB. Agent jest urządzeniem końcowym instalowanym po stronie użytkownika. Jest wyposażony w jeden przekaźnik elektromagnetyczny ze stykami NO/NC umożliwiającymi najprostszą akcję włączania i wyłączania ...

Moduł Wi-Fi HF-A11

Numer: Luty/2016

Radiowy interfejs Wi-Fi umożliwia urządzeniom dostęp do usług sieciowych. Stacjonarny komputer PC można włączyć do sieci przez standardowy interfejs Ethernet. Ma on wiele zalet: duża prędkość transmisji, niezawodność i odporność na zaburzenia elektromagnetyczne. Jednak trudno sobie wyobrazić korzystanie z tabletu czy smarfona dołączonego do Internetu grubym kablem zakończonym wtyczką RJ45. Domowy router Wi-Fi umożliwia stworzenie ...

8-bitowa kontrofensywa (3). Przetwornik C/A i wzmacniacz operacyjny

Numer: Styczeń/2017

Firma Microchip, jeden z największych na świecie graczy w obszarze projektowania i produkcji mikrokontrolerów, wymyślił strategię, dzięki której użytkownicy poszukujący nieskomplikowanych mikrokontrolerów chętnie sięgną po 8-bitowe, sprawdzone mikrokontrolery PUC. Zastosowano pomysłowe połączenie starego, ale sprawdzonego i bardzo popularnego rdzenia PIC16 z nietypowymi, nowatorskimi peryferiami, pracującymi niezależnie od rdzenia ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Luty 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym