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

LPC54000. 2-rdzeniowe mikrokontrolery Cortex-M

Numer: Listopad/2017

Mikrokontrolery z serii LPC54000 są unowocześnionymi następcami popularnej rodziny LPC1700. Nowe mikrokontrolery charakteryzuje innowacyjna konstrukcja, bazująca na dwurdzeniowej jednostce CPU, integrującej Cortex-M4 i Cortex-M0+. Obecnie rodzina mikrokontrolerów LPC54000 jest podzielona na trzy główne podrodziny: LPC5410x, LPC5411x, LPC546xx. Kolejno omówimy ich parametry i możliwości.

ADAU1466 - nowy procesor DSP z rodziny Sigma DSP

Numer: Listopad/2017

Analog Devices ponownie rozszerza rodzinę Sigma DSP. Przedstawione na łamach EP procesory ADAU1452 doczekały się modyfikacji w postaci układu ADAU1466, który jest pierwszym przedstawicielem nowej linii Sigma DSP ADAU146x.

STM8S001J3 (2). Projekt referencyjny zestawu ewaluacyjnego

Numer: Listopad/2017

W sierpniu firma STMicroelectronics rozszerzyła 8-bitową rodzinę mikrokontrolerów STM8 o pierwszy układ w 8-pinowej obudowie ? STM8S001J3. Celem artykułu jest pokazanie, jak łatwe jest projektowanie urządzeń elektronicznych w oparciu o ten mikrokontroler. Jako przykład niech posłuży projekt referencyjny zestawu ewaluacyjnego, który składa się z dwóch płytek: płytki z mikrokontrolerem i płytki rozszerzeniowej.

Protokoły i moduły bezprzewodowe dla IoT (2)

Numer: Listopad/2016

Rozwój technologii IoT wymaga wsparcia przez odpowiednie protokoły i oprogramowanie. Można tworzyć własne standardy i sieci sensorów, jednak jest to nieopłacalne, ponieważ - myśląc globalnie - pojawi się problem spięcia naszej sieci z całą "resztą świata". Dlatego idąc w sukurs konstruktorom budującym urządzenia dla IoT firmy - producenci podzespołów wręcz prześcigają się tworząc różnego rodzaju udogodnienia. Do takich, ...

8-bitowa kontrofensywa (1). Nowe peryferie mikrokontrolerów PIC

Numer: Listopad/2016

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 PIC. Zastosowano pomysłowe połączenie starego, ale sprawdzonego i bardzo popularnego rdzenia PIC16 z nietypowymi, nowatorskimi peryferiami, pracującymi niezależnie od rdzenia (core ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Styczeń 2018

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym