Wyświetlacze LCD przystosowane do wymagających aplikacji

Wyświetlacze LCD przystosowane do wymagających aplikacji
Pobierz PDF Download icon

Czym są wymagające aplikacje? W dużym skrócie można je opisać, jako wszelkie urządzenia, które narażone są na działanie niepożądanych czynników takich, jak zakłócenia elektromagnetyczne, silne zapylenie i zawilgocenie środowiska czy zmieniające się w szerokim zakresie warunki atmosferyczne. Każdy z tych czynników może wpływać na funkcjonowanie elektroniki skutkując nawet uszkodzeniem modułu. Wskażemy jakie kroki podjąć, aby uniknąć takich sytuacji.

Każdy, kto korzystał ze smartphone’a w ekstremalnych warunkach pogodowych, np. w szczególnie upalne lub mroźne dni, z pewnością zaobserwował jak te czynniki wpłynęły na działanie urządzenia. Wolniejsza praca, szybsze rozładowywanie baterii, oporne sterowanie – to tylko niektóre objawy, a dodatkowo rośnie podatność na uszkodzenia mechaniczne. Tego typu problemy dotyczą wszelkiej elektroniki, nie pozostając obojętnymi dla takich komponentów jak wyświetlacze LCD. Na przykładzie wybranych aplikacji w przemyśle i digital signage wskażę co zrobić, aby zapewnić jak najsprawniejsze działanie modułów LCD w skrajnych środowiskach.

Wyświetlacze LCD dla przemysłu

Przenośne urządzenia pomiarowe. Do tej grupy możemy zakwalifikować różnego rodzaju mierniki, rejestratory czy detektory, które są powszechnie stosowane w przemyśle, np. przy wydobyciu kopalin czy w branży stoczniowej. Sprzęt tego typu zwykle wymaga rozwiązań o podwyższonej jasności (co najmniej 1000 cd/m²) oraz jak najszerszym zakresie temperatur pracy (co najmniej –20...70°C). Wskazane jest również zachowanie szerokich kątów obserwacji, aby ułatwić dostęp do prezentowanych treści, bez względu na płaszczyznę obserwacji.
W tego typu aplikacjach może znaleźć zastosowanie m.in. 5-calowy wyświetlacz LCD typu WF50DSYA3MNN0# produkcji Winstar (fotografia 1). Jego podstawowe parametry to: 1100 cd/m², –20...70°C, 80°/80°/80°/80°, MIPI.

Fotografia 1. Wyświetlacz LCD typu WF50DSYA3MNN0

Panele sterownicze HMI. Obecnym standardem w urządzeniach typu HMI są wyświetlacze z panelem dotykowym o przekątnych od 5 do 10 cali. Doskonale nadają się do usprawnienia nadzoru nad procesami, np. w halach produkcyjnych. Aby zapewnić jak najlepszą jakość prezentowanych treści, jasność wyświetlacza powinna wynosić co najmniej 750 cd/m² a zakres tolerowanych temperatur pracy powinien wynosić –20...70°C. Użytkownicy na pewno docenią również szerokie kąty obserwacji.

Do takich aplikacji klienci Unisystemu chętnie sięgają np. po 7-calowy model WF70A8SYAHLNN0# produkcji Winstar. Jego podstawowe parametry to: 1100 cd/m², –20...70°C, 85°/85°/85°/85°, LVDS). Obecnie jednak mogą występować problemy z dostawami tego typu produktów. Już od kilku miesięcy na rynku elektroniki doświadczamy niedoboru niektórych komponentów, co jest związane z pandemicznym zapotrzebowaniem na sprzęty konsumenckie, np. tablety (których jednym z najpopularniejszych rozmiarów jest właśnie 7 cali). Według analityków taka sytuacja może utrzymać się nawet do końca 2021 roku. Aby uniknąć opóźnień zachęcamy klientów do składania zamówień ramowych, zwłaszcza dla projektów, w których kluczowy jest czas realizacji.

W wypadku rozwiązań dotykowych stosowanych w przemyśle warto rozważyć również inne szczególne okoliczności, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla wygody użytkowników, jak możliwość obsługi urządzenia w roboczych rękawicach osiągana poprzez odpowiednią kalibrację modułu.

Wyświetlacze LCD dla digital signage

Rozwiązania stosowane w systemach digital signage są zwykle przeznaczone do pracy w trybie ciągłym – 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu. W tego typu aplikacjach warto zwracać uwagę na parametr określany jako LED life time, czyli czas życia LED. Jest to średni okres bezawaryjnej pracy diod LED zastosowanych w podświetleniu matryc LCD, wyrażony jako liczba godzin, po której następuje stopniowa degradacja diod LED. W rozwiązaniach dla systemów digital signage ten parametr powinien wynosić co najmniej 70 000 godzin.

Reklama w przestrzeni miasta. Kategoria obejmuje szeroką gamę nośników, na które możemy natknąć się w miastach, m.in. bilbordy, panele na stacjach i przystankach, interaktywne kioski i totemy itp. W wypadku wyświetlaczy LCD instalowanych w naszej strefie klimatycznej, jedną z kluczowych kwestii będzie nieprzerwane funkcjonowanie modułu zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach. Można przyjąć, że zakres temperatur pracy dla tego typu rozwiązań powinien mieścić się w przedziale co najmniej od –20 do 70°C. Aby prezentowane treści były wystarczająco czytelne konieczne jest zapewnienie odpowiedniej jasności, na poziomie minimum 1000 cd/m², a także kątów obserwacji – najlepiej 89°/89°/89°/89°. Ponadto, jeśli urządzenie będzie znajdowało się w nasłonecznionej lokalizacji warto zastosować model z technologią hiTNI, która zapobiega występowaniu tzw. czarnych plam pojawiających się na ekranach w wyniku czasowej utraty pierwotnych właściwości przez ciekłe kryształy pod wpływem intensywnego promieniowania słonecznego.

Fotografia 2. Wyświetlacz typu P320HVN07.0

Właściwymi parametrami cechuje się m.in. 31,5-calowy wyświetlacz typu P320HVN07.0 produkcji AUO (fotografia 2). Jego podstawowe parametry to: 2500 cd/m², 89°/89°/89°/89°, –20...60°C, hiTNI (–40...110°C), LVDS, czas życia LED na poziomie 70 000 godz.

Ekrany w pojazdach. Do tej grupy należą różnego rodzaju rozwiązania, z którymi możemy zetknąć się w transporcie zbiorowym. Prezentują m.in. rozkłady jazdy, przebiegi tras ze spodziewanym czasem dojazdu do kolejnej stacji/przystanku, a także dodatkowe informacje, np. o aktualnym stanie pogody czy treść reklamową. W tego typu aplikacjach kluczowy nie będzie zakres temperatur pracy (z pewnością wystarczy przedział 0...50°C), warto jednak zwrócić uwagę na parametry, które wpływają na czytelność prezentowanych treści tj. jasność (optymalnie ok. 1000 cd/m²) czy kąty obserwacji (optymalnie 89°/89°/89°/89°). Należy pamiętać, że są to urządzenia, które muszą spełniać również szereg innych wymogów, aby mogły być dopuszczone do użytku w transporcie. W przypadku np. pojazdów szynowych, reguluje je norma PN-EN 50155, wskazując m.in. wymaganą odporność urządzeń na wstrząsy i zakłócenia.

Fotografia 4. 28-calowy ekran typu SSH2845-E

W ofercie Unisystemu dostępny jest m.in. 28-calowy ekran typu SSH2845-E produkcji Litemax (fotografia 3). Jego podstawowe parametry to: 1000 cd/m², 89°/89°/89°/89°, 0...50°C, LVDS/VGA/DVI, czas życia LED na poziomie 70 000 godz. Producent deklaruje spełnienie normy PN-EN 50155 a panoramiczny kształt doskonale wpasuje się w ograniczoną przestrzeń przedziałów w pociągach.

Dodatkowe metody zabezpieczania wyświetlaczy LCD

Opisane dobieranie parametrów wyświetlacza LCD zapewnia ochronę jedynie przed takimi czynnikami, jak np. niskie i wysokie temperatury. Pozostaje jeszcze szereg innych szkodliwych czynników, takich jak pył i woda. Najlepszą formą zabezpieczenia przed zapyleniem i zalaniem będzie umieszczenie modułu w odpowiednio szczelnej obudowie, której stopień ochrony określany jest za pomocą kodów IP zdefiniowanych w normie PN-EN 60529.

Warto rozważyć zastosowanie technologii optical bonding w wypadku urządzeń, w których wyświetlacze łączone są z sensorami dotykowymi i szkłem ochronnym. Polega ona na spajaniu poszczególnych warstw przezroczystymi klejami lub foliami, które są utwardzane np. promieniowaniem UV. W efekcie usuwa się powietrze występujące pomiędzy poszczególnymi komponentami, ograniczając możliwość występowania zamgleń powstających na skutek wnikania zanieczyszczeń w szczeliny modułu.

Na rynku są dostępne różne powłoki nakładane na moduły, które mogą przysłużyć się użytkownikom urządzeń. Dość powszechnym rozwiązaniem są powłoki anti-glare (AG) i anti-reflective (AR). Redukują one odbicia świetlne docierające do ekranu, światło jest rozpraszane i dzięki temu eliminuje się występowanie efektu tzw. lustra. W wypadku urządzeń zlokalizowanych w przestrzeni publicznej, np. kiosków czy totemów, wskazane może być zastosowanie powłoki anti-shatter (AS), która przy uszkodzeniu ekranu, np. jego rozbiciu, zapobiega rozprzestrzenianiu się odłamków szkła. Istotne znaczenie może mieć także powłoka anti-microbial (AM), która redukuje ilość drobnoustrojów nanoszonych na powierzchnię ekranów przez użytkowników.

Podsumowanie

W artykule wskazuję wybrane parametry i zabiegi, od których może zależeć sprawne funkcjonowanie urządzenia przeznaczonego do pracy w trudnych warunkach. Zawsze powtarzam, że każdy projekt wymaga indywidualnego podejścia i tak samo jest w wypadku tego typu modułów. Powinniśmy uważnie przeanalizować wszystkie czynniki, które mogą oddziaływać.

Dzięki temu finalne rozwiązanie będzie przystosowane nawet do ekstremalnych warunków i jednocześnie korzystne pod względem ceny.

Jacek Marcinkowski
Project Manager
www.unisystem.pl/pl

Więcej informacji:
 
UNISYSTEM Sp. z o.o., 80-299 Gdańsk, ul. Nowy Świat 36, tel. +48 58 761 54 20, biuro@unisystem.pl, www.unisystem.pl
Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
marzec 2021
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio wrzesień - październik 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich wrzesień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów