Quando i progettisti scelgono i display per il controllo industriale, le apparecchiature mediche e altri sistemi compatti, non solo hanno bisogno di visualizzare più informazioni su schermi più piccoli,ma anche di migliorare la visibilitàInoltre, è necessario ridurre i costi accelerando allo stesso tempo lo sviluppo.
È difficile ottenere una combinazione ragionevole di dimensioni, risoluzione, luminosità e prestazioni industriali quando si utilizzano soluzioni tradizionali.il problema diventa il livello di difficoltà di integrazioneI piccoli display industriali hanno in genere la forma di pannelli o moduli di visualizzazione, ma richiedono ai progettisti di dedicare molti sforzi per affrontare problemi quali driver a basso livello, retroilluminazione,e mitigazione delle interferenze elettromagnetiche (EMI).
Questo articolo presenta brevemente le sfide che i progettisti devono affrontare nello sviluppo di sistemi compatti.e dimostrare come integrare e distribuire rapidamente questo display.
La domanda di schermi compatti ad alta risoluzione sul mercato continua a crescere
I dispositivi di piccole dimensioni sono sempre stati a malapena in grado di utilizzare display a bassa risoluzione.I dispositivi moderni richiedono schermi ad alta risoluzione per presentare dati complessi e ottenere un'esperienza utente perfetta.
L'introduzione della connettività Internet of Things (IoT) e delle capacità di analisi complesse ha determinato questi cambiamenti.le funzioni di tali dispositivi vanno ben oltre la fornitura di dati di misurazione a ritornoEssi devono inoltre produrre analisi approfondite delle prestazioni del funzionamento del dispositivo e fornire una guida visiva del funzionamento durante la risoluzione dei problemi.
Lo sviluppo delle piattaforme ha anche spinto la domanda di risoluzione.I progettisti hanno una limitazione pratica: i moderni sistemi operativi richiedono una risoluzione di visualizzazione di almeno 640 × 480, che i tradizionali display di piccoli dispositivi semplicemente non possono soddisfare.
Dal punto di vista dello sviluppo, riutilizzare framework di interfaccia utente, widget e librerie di icone originariamente sviluppate per desktop, tablet,o sistemi integrati con una risoluzione più elevata è diventata una realtàQuesto riutilizzo aiuta a garantire la coerenza nel branding e nelle caratteristiche tra le linee di prodotti, evitando al contempo un lavoro di interfaccia grafica utente (GUI) di basso livello.
Perché i piccoli display tradizionali rendono l'integrazione complessa
Per soddisfare queste esigenze, i progettisti si stanno spostando dalla risoluzione comune di 320 × 240 nei piccoli display a display a transistor a film sottile (TFT) chiari e reattivi da 640 × 480.e l'adozione di tecnologie quali la commutazione in piano (IPS) per ottenere colori precisi e angoli di visione più ampiL'aumento di quattro volte del numero di pixel ha portato ad un'eccellente interfaccia utente, ma ha anche portato a due sfide interconnesse.
I display ad alta risoluzione inferiori a 5 pollici sono generalmente forniti in forma di schermo nudo e possono essere collegati tramite interfacce come RGB a 24 bit, LVDS o MIPI-DSI.I progettisti devono affrontare questioni come la progettazione di circuiti ad alta velocitàLa luce di fondo dei piccoli schermi di visualizzazione è solitamente solo la configurazione "più elementare",Quindi i progettisti devono acquistare i driver a LED e implementare funzioni di controllo di attenuazione.
In termini di software, gli schermi nudi non hanno meccanismi di scoperta standardizzati.Tuttavia, il completamento di questo compito richiede conoscenze specialistiche di grafica e sistemi operativi, che potrebbero non essere l'obiettivo principale del team di prodotto e possono rendere i test, la produzione,e la manutenzione in loco più complessa.
Semplificare l'integrazione di piccoli schermi con HDMI e USB
Il display TFT IPS HDMI da 3,5 pollici di Newhaven Display (figura 1) integra un pannello di visualizzazione da 640 × 480, driver di retroilluminazione ad alta luminosità, struttura di schermatura EMI,con una capacità di accensione superiore a 50 W,La densità di pixel di questi pannelli di visualizzazione è di 228 pixel per pollice (PPI),soddisfare i requisiti di risoluzione delle interfacce uomo-macchina (HMI) ad alta intensità di informazione ed evitare i problemi della progettazione hardware tradizionale.
Newhaven Display 3,5 "IPS HDMI TFT schermo
Figura 1: Il display TFT IPS HDMI da 3,5 pollici integra un pannello di visualizzazione trasparente da 640 × 480 in un componente plug and play completo (fonte dell'immagine: Newhaven Display).
Il software di interfaccia per il video HDMI può semplificare il debugging del sistema.piuttosto che un pannello di visualizzazione nudo sconosciuto che richiede un timer personalizzatoCome qualsiasi monitor HDMI standard,questa interfaccia dichiara la modalità 640x480 tramite Extended Display Identification Data (EDID) e può ottenere il rilevamento automatico su piattaforme comuni di computer single board (SBC) come WindowsIn questo modo, non è necessario sviluppare driver grafici di basso livello e il rischio di errori di configurazione della risoluzione può essere ridotto al minimo.
Il touch sensitive NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (Figura 2) estende il concetto di progettazione dell'interfaccia standard al suo input touch capacitive (PCAP) proiettato.il connettore micro USB può fornire contemporaneamente energia 5V e dati touch. I controller touch vengono visualizzati come dispositivi USB standard per interfaccia umana (USB-HID) su sistemi Windows e Linux,quindi il sistema operativo installa automaticamente i driver senza richiedere moduli specifici del kernel del fornitore.
Newhaven Display NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (clicca per ingrandire)
Figura 2: NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU integra un pannello di visualizzazione trasparente da 640 × 480 in un assemblaggio completo di visualizzazione e dispositivi di schermatura EMI sono installati intorno ai componenti ad alta frequenza.(Fonte immagine): Newhaven Display, modificato dall'autore)
Questi moduli semplificano anche l'intero processo di assemblaggio.fissaggio delle schede del conducente indipendenti in altre posizioni all'interno dell'alloggiamento, la posa di cavi a nastro di precisione tra i componenti e la determinazione dello spazio di installazione per il circuito di guida LED discreto.5 "IPS HDMI TFT semplifica il processo di cui sopra e può essere assemblato solo attraverso i fori di montaggio situati ai quattro angoli.
L'architettura a doppio cavo (HDMI per il video, Micro USB per l'alimentazione e il touch) sostituisce i circuiti flessibili fragili con cavi standard,e i connettori sono disposti lungo un bordo della scheda di circuito stampato (PC board) per un facile cablaggio direttoLa struttura di schermatura EMI integrata riduce ulteriormente i requisiti di antiinterferenza a livello di guscio.
Utilizzare la tecnologia IPS per ottenere visibilità sotto la luce solare
Rispetto ai tradizionali pannelli di visualizzazione nematici (TN) o di allineamento verticale (VA), i display IPS hanno prestazioni ottiche eccellenti.IPS consente un angolo di visione di 85 ° in tutte le direzioni e mantiene un colore e un contrasto costanti in diverse angolazioni di visioneLa luminosità tipica del modello capacitivo è di 810 candele per metro quadrato (cd/m2), che supporta l'uso in ambienti a forte illuminazione ambientale, rendendo strumenti portatili, pannelli di controllo,e altre applicazioni in ambienti esterni e industriali chiaramente visibili.
Lo schermo NHD-3.5-HDMI-HR-RXP non touch (Figura 3) adotta la stessa architettura complessiva, ma elimina la sovrapposizione PCAP.fornire una migliore leggibilità sotto la luce solare per applicazioni che elaborano l'input tramite pulsanti fisici o altri controller esterniIl consumo di corrente dei modelli non touch è anche leggermente inferiore (valore tipico è 460 milliamperi (mA) invece di 490 mA).ma USB fornisce solo energia.
Lo schermo NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP di Newhaven Display, con dimensioni specifiche segnate nell'immagine (clicca per ingrandire)
Figura 3: Il modello NHD-3.5-HDMI-HR-RXP preintegra uno schermo da 640 × 480 e adotta un design di apertura della lunetta invece di una configurazione capacitiva touch.modificato dall'autore)
L'intervallo di temperatura di lavoro di entrambi i modelli è compreso tra -20 °C e +70 °C e l'intervallo di temperatura di conservazione tra -30 °C e +80 °C. Le prove di verifica comprendono il ciclo termico, le vibrazioni,e scarica elettrostatica, con una tensione di prova di ± 8 kV nell'aria e di ± 4 kV a contatto.e i progettisti non hanno bisogno di effettuare la certificazione del livello di visualizzazione da soli.
Inizia rapidamente le impostazioni hardware e software
A livello hardware, l'integrazione si concentra principalmente su tre interfacce principali (Figura 4). Il connettore HDMI di tipo A è utilizzato per fornire l'ingresso video; Il connettore USB Micro-B è utilizzato per fornire tensione 5V,e se è un modello capacitivo, può anche trasmettere dati touch USB-HID. Il piccolo blocco terminale porta fuori il pin di controllo del driver retroilluminazione,che possono accettare segnali di attivazione semplici o forme d'onda di modulazione della larghezza dell'impulso da 5 kHz a 100 kHzLa luce LED può indicare l'alimentazione, il rilevamento del collegamento HDMI e le azioni touch della versione capacitiva, che sono utili per il debugging di avvio e la risoluzione dei problemi in loco.
Le funzioni principali di Newhaven Display 3.5 "IPS HDMI TFT
Le caratteristiche principali di IPS HDMI TFT nella figura 4:3.5 includono interfacce HDMI (1) e USB Micro-B (2), alimentazione HDMI, corrente continua, luci LED di rilevamento tattile (3-5) e blocco terminale di retroilluminazione (6). (Fonte immagine: Newhaven Display)
Nei sistemi Windows 10 e 11, lo schermo viene automaticamente rilevato come un normale monitor HDMI.il modello capacitivo sarà indicato come dispositivo touch USB-HIDNon è necessario installare driver dedicati, possono essere utilizzate le impostazioni standard del display e gli strumenti di calibrazione touch.
I sistemi basati su Linux utilizzano in genere HDMI ed EDID per il rilevamento automatico della modalità in modo simile.il modulo viene visualizzato come monitor HDMI standard e il sistema seleziona automaticamente la modalità 640 × 480Per le piattaforme come Raspberry Pi, la guida utente fornisce esempi di istruzioni di configurazione per forzare l'uso della modalità desiderata e del tempo quando necessario.L'ingresso touch della schermata di visualizzazione della versione capacitiva viene visualizzato come dispositivo USB-HID attraverso il sottosistema di input Linux standard, semplificando l'integrazione con quadri grafici comuni.
La luminosità della retroilluminazione può essere regolata tramite i perni di controllo del driver LED integrato senza la necessità di un circuito di guida separato.I livelli logici statici possono essere utilizzati per un semplice controllo on/off, mentre gli ingressi di modulazione della larghezza dell'impulso possono regolare la luminosità per adattarsi a ambienti a scarsa luminosità o ridurre il consumo di energia in inattività.Questo metodo evita il rumore di commutazione e la complessità del layout causata dalla progettazione di driver LED ad alta tensione discreti sulla scheda di circuito principale.