Όταν οι σχεδιαστές επιλέγουν οθόνες για βιομηχανικό έλεγχο, ιατρικό εξοπλισμό και άλλα συμπαγή συστήματα, δεν χρειάζεται μόνο να εμφανίζουν περισσότερες πληροφορίες σε μικρότερες οθόνες,αλλά πρέπει επίσης να βελτιώσουμε την ορατότηταΕπιπλέον, είναι απαραίτητο να μειωθούν τα έξοδα ενώ ταυτόχρονα θα επιταχυνθεί η ανάπτυξη.
Είναι δύσκολο να επιτευχθεί ένας λογικός συνδυασμός μεγέθους, ανάλυσης, φωτεινότητας και βιομηχανικής απόδοσης όταν χρησιμοποιούνται παραδοσιακές λύσεις.Το πρόβλημα γίνεται το επίπεδο δυσκολίας της ολοκλήρωσηςΟι μικρές βιομηχανικές οθόνες λαμβάνουν συνήθως τη μορφή οθονών ή μονάδων, αλλά απαιτούν από τους σχεδιαστές να αφιερώσουν μεγάλη προσπάθεια για την αντιμετώπιση ζητημάτων όπως οδηγοί χαμηλού επιπέδου, υποβοηθητικό φωτισμό,και μετριασμός των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI).
Το άρθρο αυτό παρουσιάζει πρώτα τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι σχεδιαστές κατά την ανάπτυξη συμπαγών συστημάτων.και να δείξει πώς να ενσωματώσει γρήγορα και να αναπτύξει αυτή την οθόνη.
Η ζήτηση για συμπαγείς οθόνες υψηλής ανάλυσης στην αγορά συνεχίζει να αυξάνεται
Οι μικρές συσκευές ήταν πάντα σε θέση να χρησιμοποιούν ελάχιστα οθόνες χαμηλής ανάλυσης.Οι σύγχρονες συσκευές απαιτούν οθόνες υψηλής ανάλυσης για την παρουσίαση σύνθετων δεδομένων και την επίτευξη τέλειας εμπειρίας χρήστη.
Η εισαγωγή της συνδεσιμότητας του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) και των πολύπλοκων δυνατοτήτων ανάλυσης έχει οδηγήσει σε αυτές τις αλλαγές.Οι λειτουργίες αυτών των συσκευών υπερβαίνουν κατά πολύ την παροχή δεδομένων μέτρησης ανατροφοδότησηςΠρέπει επίσης να παράγουν σε βάθος ανάλυση της απόδοσης της λειτουργίας της συσκευής και να παρέχουν οπτική καθοδήγηση λειτουργίας κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων.
Η ανάπτυξη των πλατφορμών έχει επίσης οδηγήσει στην ζήτηση για ανάλυση.Οι σχεδιαστές αντιμετωπίζουν ένα πρακτικό όριο: τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα απαιτούν ανάλυση οθόνης τουλάχιστον 640 × 480, την οποία οι παραδοσιακές οθόνες μικρών συσκευών δεν μπορούν να ανταποκριθούν.
Από την άποψη της ανάπτυξης, επαναχρησιμοποιώντας πλαίσια διεπαφής χρήστη, widgets, και βιβλιοθήκες εικονίδων αρχικά αναπτύχθηκε για επιτραπέζια υπολογιστές, ταμπλέτες,ή ενσωματωμένα συστήματα με υψηλότερη ανάλυση έχει γίνει πραγματικότηταΗ επαναχρησιμοποίηση αυτή συμβάλλει στην εξασφάλιση της συνέπειας του branding και των χαρακτηριστικών σε όλες τις γραμμές προϊόντων, αποφεύγοντας ταυτόχρονα την εργασία χαμηλού επιπέδου γραφικής διεπαφής χρήστη (GUI).
Γιατί οι παραδοσιακές μικρές οθόνες κάνουν την ολοκλήρωση περίπλοκη
Για να ανταποκριθούν σε αυτές τις απαιτήσεις, οι σχεδιαστές μετακινούνται από την κοινή ανάλυση 320 × 240 σε μικρές οθόνες σε καθαρές και ευαίσθητες οθόνες 640 × 480 λεπτών ταινιών (TFT),και την υιοθέτηση τεχνολογιών όπως η διακόπτηση στο επίπεδο (IPS) για την επίτευξη ακριβών χρωμάτων και ευρύτερων γωνιών θέασηςΗ τετραπλάσια αύξηση του αριθμού των pixel έχει οδηγήσει σε μια εξαιρετική διεπαφή χρήστη, αλλά έχει επίσης οδηγήσει σε δύο αλληλένδετες προκλήσεις.
Οι οθόνες υψηλής ανάλυσης κάτω των 5 ιντσών παρέχονται συνήθως με γυμνή οθόνη και μπορούν να συνδεθούν μέσω διεπαφών όπως 24 bit RGB, LVDS ή MIPI-DSI.Οι σχεδιαστές πρέπει να αντιμετωπίσουν θέματα όπως το σχεδιασμό κυκλωμάτων υψηλής ταχύτηταςΟμοίως, το φως πίσω των μικρών οθονών οθόνης είναι συνήθως μόνο η "πιο βασική" διαμόρφωση,Έτσι οι σχεδιαστές πρέπει να αγοράσουν τους ίδιους τους οδηγούς LED και να εφαρμόσουν λειτουργίες ελέγχου θολού.
Όσον αφορά το λογισμικό, οι γυμνές οθόνες δεν διαθέτουν τυποποιημένους μηχανισμούς ανακάλυψης.Παρόλα αυτά, η εκτέλεση αυτής της εργασίας απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις γραφικών και λειτουργικών συστημάτων, τα οποία ενδέχεται να μην αποτελούν τον κεντρικό στόχο της ομάδας προϊόντων και μπορούν να κάνουν δοκιμές, κατασκευή,και την επιτόπια συντήρηση πιο περίπλοκη.
Απλοποίηση της ενσωμάτωσης μικρών οθονών με τη χρήση HDMI και USB
Η οθόνη TFT 3,5 "IPS HDMI της Newhaven Display (Σχήμα 1) ενσωματώνει ένα πάνελ οθόνης 640 × 480, οδηγό φώτων υψηλής φωτεινότητας, δομή προστασίας EMI,και προαιρετική χωρητική μονάδα αφής σε πλήρες εξαρτήμα οθόνηςΗ πυκνότητα των εικονοστοιχείων αυτών των οθονών είναι 228 εικονοστοιχεία ανά ίντσα (PPI),ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις ανάλυσης των διεπαφών ανθρώπου-μηχανής (HMI) με έντονη χρήση πληροφοριών και αποφεύγει τα προβλήματα του παραδοσιακού σχεδιασμού υλικού.
Η οθόνη οθόνης 3,5 "IPS HDMI TFT της Newhaven
Σχήμα 1: Η οθόνη 3,5 ιντσών IPS HDMI TFT ενσωματώνει ένα καθαρό πάνελ οθόνης 640 × 480 σε ένα πλήρες στοιχείο plug and play. (Πηγή εικόνας: Newhaven Display)
Το λογισμικό διεπαφής για βίντεο HDMI μπορεί να απλοποιήσει το σύστημα αποδιορθώσεων.Αντί για ένα άγνωστο γυμνό πάνελ οθόνης που απαιτεί ένα προσαρμοσμένο χρονόμετροΌπως κάθε τυπική οθόνη HDMI,Αυτή η διεπαφή δηλώνει τη λειτουργία 640x480 μέσω εκτεταμένων δεδομένων αναγνώρισης οθόνης (EDID) και μπορεί να επιτύχει αυτόματη ανίχνευση σε κοινές πλατφόρμες υπολογιστών μίας πλακέτας (SBC) όπως τα WindowsΜε αυτόν τον τρόπο, δεν υπάρχει ανάγκη να αναπτυχθούν προγράμματα οδήγησης γραφικών χαμηλού επιπέδου και ο κίνδυνος σφαλμάτων διαμόρφωσης ανάλυσης μπορεί να ελαχιστοποιηθεί στο μέγιστο δυνατό.
Η ευαίσθητη στο άγγιγμα NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (Σχήμα 2) επεκτείνει την ιδέα σχεδιασμού της τυποποιημένης διεπαφής στην προγραμματισμένη χωρητική εισροή αφής (PCAP).η σύνδεση micro USB μπορεί να παρέχει ταυτόχρονα ισχύ 5V και δεδομένα αφήςΟι χειριστές αφής εμφανίζονται ως τυποποιημένες συσκευές USB ανθρώπινης διεπαφής (USB-HID) στα συστήματα Windows και Linux,Έτσι το λειτουργικό σύστημα εγκαθιστά αυτόματα τους οδηγούς τους χωρίς να απαιτούν ειδικές μονάδες πυρήνα προμηθευτή.
Νιουχάβεν ΝHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (κάντε κλικ για να μεγαλώσετε)
Σχήμα 2: Το NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU ενσωματώνει ένα διαφανές πάνελ οθόνης 640 × 480 σε πλήρη σύνολο οθόνης και εγκαταστάσεις προστασίας EMI είναι εγκατεστημένες γύρω από τα στοιχεία υψηλής συχνότητας.(Πηγή εικόνας): Newhaven Display, τροποποιημένο από τον συγγραφέα)
Οι ενότητες αυτές απλοποιούν επίσης ολόκληρη τη διαδικασία συναρμολόγησης.τοποθέτηση των ανεξάρτητων πινάκων οδηγού σε άλλες θέσεις μέσα στο περίβλημα, τοποθέτηση καλωδίων ράβδου ακριβείας μεταξύ των εξαρτημάτων και καθορισμός του χώρου εγκατάστασης για το διακριτό κύκλωμα οδηγού LED.5 "IPS HDMI TFT απλοποιεί την παραπάνω διαδικασία και μπορεί να συναρμολογηθεί μόνο μέσω των οπών τοποθεσίας που βρίσκονται στις τέσσερις γωνίες.
Η διπλή αρχιτεκτονική καλωδίων (HDMI για βίντεο, Micro USB για ισχύ και αφής) αντικαθιστά εύθραυστα ευέλικτα κυκλώματα με τυπικά καλώδια,και οι συνδέσεις είναι διατεταγμένες κατά μήκος μιας άκρης της πλακέτας εκτυπωμένου κυκλώματος (πλακέτα PC) για εύκολη άμεση καλωδίωσηΗ ενσωματωμένη δομή προστασίας EMI μειώνει περαιτέρω τις απαιτήσεις για την καταπολέμηση παρεμβολών σε επίπεδο κελύφους.
Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία IPS για την επίτευξη ορατότητας κάτω από το φως του ήλιου
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές οθόνες στρεβλωμένης νεματικής (TN) ή κατακόρυφης ευθυγράμμισης (VA), οι οθόνες IPS έχουν εξαιρετικές οπτικές επιδόσεις.Το IPS επιτυγχάνει μια ευρεία γωνία θέασης 85 ° σε όλες τις κατευθύνσεις και διατηρεί σταθερό χρώμα και αντίθεση σε διαφορετικές γωνίες θέασηςΗ τυπική φωτεινότητα του χωρητικού μοντέλου είναι 810 κεριά ανά τετραγωνικό μέτρο (cd/m 2), η οποία υποστηρίζει τη χρήση σε περιβάλλοντα με έντονο φωτισμό περιβάλλοντος.και άλλες εφαρμογές σε εξωτερικά και βιομηχανικά περιβάλλοντα σαφώς ορατές.
Η οθόνη οθόνης NHD-3.5-HDMI-HR-RXP χωρίς άγγιγμα (Σχήμα 3) υιοθετεί την ίδια γενική αρχιτεκτονική, αλλά εξαλείφει την επικαλύπτωση PCAP. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα φωτεινότητα οθόνης 950 cd/m2,παρέχοντας καλύτερη ευανάγνωση στο φως του ήλιου για εφαρμογές που επεξεργάζονται την είσοδο μέσω φυσικών κουμπιών ή άλλων εξωτερικών ελεγκτώνΗ κατανάλωση ρεύματος των μοντέλων χωρίς άγγιγμα είναι επίσης ελαφρώς χαμηλότερη (τυπική τιμή είναι 460 milliamps (mA) αντί για 490 mA).Αλλά το USB παρέχει μόνο ενέργεια..
Η οθόνη οθόνης NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP της Newhaven Display, με συγκεκριμένες διαστάσεις που σημειώνονται στην εικόνα (κάντε κλικ για να μεγαλώσετε)
Σχήμα 3: Το μοντέλο NHD-3.5-HDMI-HR-RXP έχει προενσωματωμένη οθόνη οθόνης 640 × 480 και υιοθετεί σχεδιασμό ανοίγματος πλαισίου αντί για χωρητική διαμόρφωση αφής.τροποποιημένο από τον συγγραφέα)
Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας και των δύο μοντέλων είναι -20 °C έως +70 °C και το εύρος θερμοκρασίας αποθήκευσης είναι -30 °C έως +80 °C. Οι δοκιμές επαλήθευσης περιλαμβάνουν θερμικό κύκλο, δονήσεις,και ηλεκτροστατική εκφόρτιση, με τάση δοκιμής ± 8 kV στον αέρα και ± 4 kV σε επαφή.και οι σχεδιαστές δεν χρειάζεται να πραγματοποιήσουν οι ίδιοι την πιστοποίηση επιπέδου οθόνης.
Ξεκινήστε γρήγορα τις ρυθμίσεις υλικού και λογισμικού
Σε επίπεδο υλικού, η ολοκλήρωση επικεντρώνεται κυρίως σε τρεις κύριες διεπαφές (σχήμα 4). Η σύνδεση τύπου HDMI A χρησιμοποιείται για την παροχή εισόδου βίντεο. Η σύνδεση USB Micro-B χρησιμοποιείται για την παροχή τάσης 5V,και εάν πρόκειται για χωρητικό μοντέλοΤο μικρό τερματικό μπλοκ οδηγεί την πένα ελέγχου του οδηγού φώτα πίσω,που μπορεί να δέχεται απλά σήματα ενεργοποίησης ή μορφές κυμάτων διαμόρφωσης πλάτους παλμού από 5 kHz έως 100 kHzΤο φως δείκτη κατάστασης LED μπορεί να υποδεικνύει ισχύ, ανίχνευση σύνδεσης HDMI, και λειτουργίες αφής της χωρητικής έκδοσης, οι οποίες είναι χρήσιμες για την αποδιορθώση προβλημάτων εκκίνησης και επί τόπου.
Οι κύριες λειτουργίες της οθόνης Newhaven 3.5 "IPS HDMI TFT
Τα κύρια χαρακτηριστικά του IPS HDMI TFT στο σχήμα 4:3.5 περιλαμβάνουν διεπαφές HDMI (1) και USB Micro-B (2), HDMI, παροχή ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς ρεύματος, δείκτες LED ανίχνευσης αφής (3-5) και τερματικό μπλοκ οπίσθιου φωτισμού (6). (πηγή εικόνας: Newhaven Display)
Στα συστήματα Windows 10 και 11, η οθόνη οθόνης θα ανιχνευθεί αυτόματα ως μια κανονική οθόνη HDMI.το χωρητικό μοντέλο θα αναφέρεται ως συσκευή αφής USB-HIDΔεν χρειάζεται να εγκατασταθούν ειδικοί οδηγοί, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τυπικές ρυθμίσεις οθόνης και εργαλεία βαθμονόμησης με άγγιγμα.
Τα συστήματα που βασίζονται στο Linux χρησιμοποιούν συνήθως HDMI και EDID για την αυτόματη ανίχνευση λειτουργίας με παρόμοιο τρόπο.η μονάδα εμφανίζεται ως τυπική οθόνη HDMI και το σύστημα επιλέγει αυτόματα τη λειτουργία 640 × 480Για πλατφόρμες όπως το Raspberry Pi, ο οδηγός χρήστη παρέχει παραδείγματα δηλώσεων διαμόρφωσης για να αναγκάσει τη χρήση της επιθυμητής λειτουργίας και του χρόνου όταν είναι απαραίτητο.Η εισροή αφής της οθόνης οθόνης χωρητικής έκδοσης εμφανίζεται ως συσκευή USB-HID μέσω του τυποποιημένου υποσυστήματος εισόδου Linux, απλοποιώντας την ενσωμάτωση με κοινά γραφικά πλαίσια.
Η φωτεινότητα του φώτου πίσω μπορεί να ρυθμιστεί μέσω των πινών ελέγχου του ενσωματωμένου οδηγού LED χωρίς την ανάγκη για ξεχωριστό κύκλωμα οδήγησης.Στατικά επίπεδα λογικής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για απλό έλεγχο ενεργοποίησης/αποσύνδεσης, ενώ οι εισροές διαμόρφωσης πλάτους παλμού μπορούν να προσαρμόσουν τη φωτεινότητα για να προσαρμοστούν σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού ή να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας αδρανής λειτουργίας.Αυτή η μέθοδος αποφεύγει τον θόρυβο εναλλαγής και την πολυπλοκότητα της διάταξης που προκαλείται από τον σχεδιασμό διακριτών οδηγών LED υψηλής τάσης στην κύρια πλακέτα κυκλώματος.