wersja mobilna | kontakt z nami

Wyświetlacze w aplikacjach Internetu Rzeczy - różne technologie, szereg możliwości

Numer: Kwiecień/2018

Aktualnie można zauważyć dwie główne gałęzie rozwoju IoT. Pierwsza, to aplikacje konsumenckie, np. rozwiązania typu "inteligentny dom", w których mamy szereg połączonych ze sobą sprzętów, zarządzanymi za pomocą aplikacji mobilnej. Druga, to IIoT (ang. Industrial Internet of Things) - rozwiązania przemysłowe służące do zarządzania i optymalizacji produkcji. Szacuje się, że w roku 2018 globalnie zanotujemy około 20 miliardów urządzeń działających w ramach IoT1).

Pobierz PDF

rys1Prognozy rynkowe przygotowane przez IDC (International Data Corporation) pokazują, że inwestycje w sprzęty Internetu Rzeczy będą przez najbliższe lata zdecydowanie rosły. Szacunkowe ogólnoświatowe wydatki w roku 2018 mogą wynieść 772,5 mld USD, co oznacza 14,6% wzrost względem roku 20172) (rysunek 1). Do wielu aplikacji IoT jest potrzebny odpowiedni wyświetlacz. W zależności od potrzeb aplikacji, środowiska, w jakim będzie zamontowane urządzenie końcowe czy też energochłonności, mamy do dyspozycji kilka różnych technologii. Aby ułatwić wybór, przedstawiamy trzy najbardziej popularne możliwości wraz z opisem ich wad i zalet.

TFT LCD – bogaty kontent, szybkie odświeżanie

Technologia LCD TFT dzięki wielu zaletom (np. szybki czas reakcji) znajduje zastosowanie głównie w rozwiązaniach konsumenckich. Sprawne wyświetlanie dynamicznej, kolorowej treści, pozwala na użycie jej w aplikacjach, gdzie na pierwszym miejscu stawia się multimedialność. Minusem tej technologii jest duży pobór energii. Ze względu na swoją budowę, wyświetlacze LCD TFT są najmniej energooszczędnymi urządzeniami z możliwości przedstawionych w artykule.

Istnieje wiele przykładów konsumenckiego zastosowania wyświetlaczy LCD: sprzęty gospodarstwa domowego, takie jak inteligentne pralki czy lodówki, różnego typu sterowniki, np. wbudowany w ścianę termostat, czy urządzenia ubieralne (np. smartwatche), to tylko niektóre przykłady (rysunek 2). Internet Rzeczy w połączniu z TFT LCD możemy zastosować wszędzie tam, gdzie mamy dostęp do stałego zasilania lub tam, gdzie użytkownikowi nie przeszkadza częstsze ładowanie urządzenia.

Wyświetlacze LCD TFT mają wbudowane podświetlenie, więc mogą być wykorzystywane w miejscach, w których oświetlenie zewnętrzne jest słabe lub gdzie zamontowanie dodatkowego oświetlenia jest niemożliwe. Z drugiej strony zastosowanie wyświetlacza LCD TFT w miejscu mocno nasłonecznionym jest problematyczne ze względu na potrzebę montażu mocniejszego podświetlenia, tak by światło odbite miało mniejszą wartość od światła emitowanego przez moduł TFT. Takie rozwiązanie może negatywnie wpłynąć na grubość wyświetlacza i zwiększa energochłonność urządzenia, a tym samym koszty użytkowania.

rys2OLED – idealne kolory, pełne kąty obserwacji

Dzięki spadkowi cen względem poprzednich lat oraz wielu zaletom konstrukcyjnym, wyświetlacze OLED są coraz częściej wykorzystywane w szeregu urządzeń elektronicznych. Dodatkowymi atutami, w porównaniu z modułami mono LCD, są: lepszy kontrast, szybszy czas reakcji, pełne kąty obserwacji i mniejsze zużycie energii. Większa energooszczędność spowodowana jest zastosowaniem substancji organicznej emitującej samoczynnie światło, dzięki czemu wyświetlacze OLED nie potrzebują dodatkowej warstwy podświetlenia. Takie rozwiązanie nie tylko poprawia ekonomię użytkowania, ale również znacząco zmniejsza grubość wyświetlacza, a tym samym całego urządzenia końcowego. W tej technologii źródłem światła emitowanego w odpowiednim kolorze są piksele. Bardzo dobry kontrast osiąga się poprzez wyłączenie odpowiednich pikseli i uzyskanie w tej sposób idealnej czerni.

Inną zaletą, której nie posiadają wyświetlacze TFT, jest możliwość naniesienia organicznej substancji na podłoże z tworzywa sztucznego. W ten sposób tworzone są elastyczne wyświetlacze, które można dopasować do obudowy urządzenia końcowego. Można je znaleźć m.in. w smartfonach, smartwatchach, czy inteligentne okulary (rysunek 3). Niestety, zastosowanie OLED-ów to nadal dla wielu producentów stosunkowo kosztowne rozwiązanie. Cena modułów OLED jest wciąż wyższa od wyświetlaczy LCD TFT, natomiast energooszczędność jest zależna od jasności i kolorów wyświetlanej treści. Najbardziej optymalne są obrazy z czarnym tłem i jasnymi elementami.

rys3EPD – duża oszczędność energii, imitacja papieru

Aplikacje Internetu Rzeczy często są zasilane przy użyciu baterii, więc energooszczędność nierzadko stanowi kluczowy punkt podczas wyboru komponentów. Doskonałym wyborem pod względem niskiego poboru prądu jest technologia e-papierowa (ang. EPD, Electronic Paper Display). Jej działanie oparte jest na bistabilności, co oznacza, że potrzebny prąd pobierany jest jedynie w momencie odświeżania lub zmiany wyświetlanej treści. Natomiast raz włączony obraz jest stale widoczny, a wyświetlacz w tym trybie w ogóle nie zużywa energii.

Wyświetlacze EPD zostały tak opracowane, aby imitować tradycyjny papier. W przeciwieństwie do modułów TFT LCD i OLED, e-papier jest idealnie czytelny nawet w bezpośrednim naświetleniu słonecznym. Jednak z drugiej strony, brak podświetlenia może stać się problematyczny w sytuacji, gdy chcemy korzystać z tej technologii w słabo oświetlonych miejscach. Można tutaj rozważyć dodanie podświetlenia, ale trzeba pamiętać, że takie rozwiązanie zwiększy pobór energii. Najpopularniejsze moduły EPD to wersje z czarno-białą matrycą. Jednak, jeżeli w danej aplikacji ważne jest podkreślenie części wyświetlanej informacji warto rozważyć również zastosowanie wersji z dodatkowym trzecim kolorem (czerwonym lub żółtym). Tego typu panele idealnie nadają do wykorzystania, np. jako e-ceny (rysunek 4).

rys4Wyświetlacze EPD zyskują coraz większą popularność. Oprócz rynku konsumenckiego (e-czytniki, smartwatche), są stosowane w aplikacjach przemysłowych (np. e-ceny, e-badge, inteligentne systemy rejestracji czasu pracy) oraz w digital signage (tablice informacyjne na przystankach autobusowych, e-plakaty, systemy do nawigacji wewnątrz budynków), a nawet w architekturze, jako elementy dekoracyjne (np. E Ink Prism). Wszędzie tam, gdzie nie trzeba dodatkowo oświetlać wyświetlacza, gdzie ważna jest energooszczędność, a odświeżanie treści jest stosunkowo rzadkie (rysunek 5).

Dobór wyświetlacza do aplikacji

Właściwe korzystanie z technologii IoT może obniżyć ogólne koszty operacyjne, pomóc w zwiększeniu wydajności oraz stworzyć dodatkowe dochody dzięki pojawieniu się nowych rynków i produktów. IoT jest mocno obecne w aplikacjach związanych z automatyką domową (smart home), przemysłem medycznym czy motoryzacyjnym. Dokonując wyboru odpowiedniego wyświetlacza do aplikacji Internetu Rzeczy, należy na pierwszym miejscu określić, jakie czynniki odgrywają najważniejszą rolę w danym urządzeniu. Jeśli planujemy np. stworzenie systemu informacji pasażerskiej doskonałym wyborem może okazać się e-papier ze względu na energooszczędność, statyczność wyświetlanych treści i nieograniczone kąty widzenia. Natomiast w urządzeniach konsumenckich, takich jak inteligentne lodówki czy pralki, świetnie sprawdzą się np. OLED-y. Podczas planowania nowej aplikacji z pewnością pomoże tabela 1 zawierająca zestawienie najważniejszych cech wyświetlaczy oraz ich możliwości technicznych.

rys5Monika Musielak
Product Manager Unisystem Sp. z o.o.
monika@unisystem.pl

Mateusz Salamon
Inżynier projektu, Unisystem Sp. z o.o.
mateusz@unisystem.pl

Bibliografia:
1) https://goo.gl/5kj9m5
2) https://goo.gl/CcCieF

 

 

 

 

 

 

 

ramka

Pozostałe artykuły

Wyświetlacze typu OLED

Numer: Listopad/2017

Wyświetlacze OLED znajdują zastosowanie w tysiącach produktów. Dzięki właściwościom OLED-ów, szybkiemu rozwojowi technologii oraz obecnym trendom proekologicznym, w których duży nacisk kładzie się na produkty ?zielone?, będą one prawdopodobnie zyskiwały na popularności.

Aparat do elektroterapii - nowa koncepcja. Uśmierzanie bólu dźwiękiem

Numer: Listopad/2017

Autorka artykułu poszukuje osób chętnych do współpracy przy tworzeniu nowego, unikatowego rodzaju urządzenia do elektroterapii. Potrzebni są specjaliści różnych dziedzin: inżynierowie aparatury biomedycznej, neuroinformatycy potrafiący zaimplementować programistycznie dowolną metodę przetwarzania sygnału biomedycznego, realizatorzy dźwięku, konstruktorzy elektronicy i mechanicy ze znajomością programów do projektowania 3D, programiści ...

Technologie jutra dzięki National Instruments

Numer: Listopad/2017

Za rozwojem nowoczesnej elektroniki, zarówno konsumenckiej, jak i przemysłowej, kryją się skomplikowane technologie. Praktycznie wszelkie nowinki, takie jak smartfony, systemy komunikacji i coraz bardziej inteligentne urządzenia, nie istniałyby gdyby nie ciężka praca inżynierów prowadzących badania i testujących prototypy. Można sobie wyobrazić, jak trudne jest i jakiego oprzyrządowania wymaga rozwijanie najbardziej zaawansowanych technologii ...

Czy szybko musi oznaczać byle jak?

Numer: Listopad/2017

Ile razy zdarzyło się Wam stanąć przed koniecznością skonstruowania czegoś na szybko? Prototyp nowego urządzenia, który trzeba uruchomić ekspresowo, potrzeba chwili i stworzenie podręcznego narzędzia (jak np. generator czy nietypowy zasilacz) - dobrze, żeby elektronika miała swoją solidną obudowę. Nie tylko z powodu ochronienia jej przed uszkodzeniami, ale także dla ułatwienia zamocowania w docelowym miejscu lub choćby postawienia ...

Kiedy potrzebujemy Analog Discovery, a kiedy Digital Discovery?

Numer: Listopad/2017

Digital Discovery jest niezbędnym dodatkiem, jeśli używałeś Analog Discovery 2, ale szybkość próbkowania była niewystarczająca, liczba dostępnych kanałów cyfrowych zbyt mała lub szumy zbyt duże by odczytać dane przesyłane z większymi prędkościami. Zobacz, jakie możliwości stwarza Digital Discovery na konkretnym przykładzie.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Listopad 2018

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym