Prehľad dotykových technológií v priemyselnom prostredí

Dotykové panely sa už dlhú dobu využívajú v priemyselných zariadeniach aj spotrebnej elektronike. Zo všetkých technológií je rezistívny typ stále najvyužívanejší. Poďme sa ale pozrieť aké ďalšie technológie sú na trhu k dispozícii.

Dotykový displej je obľúbený priemyselný ovládací prvok, kde dotykom špeciálneho povrchu dochádza k reakcii ovládaného systému. Povrch citlivý na dotyk je dotykový senzor. Spoločne s dotykovým a softvérovým ovládačom tvoria tieto komponenty takzvaný dotykový displej.

Vedľa funkčnosti a flexibility sa z dotykového displeja najmä vďaka jeho malým rozmerom stal hlavný spôsob ovládania v priemyselných aplikáciách.

Dotykový displej patrí v priemyselných aplikáciach k hlavným spôsobom ovládania


Základné kritéria výberu dotykového displeja

Analógovo rezistívna polyesterová dotyková vrstva a premietaná kapacitná dotyková vrstva (P-CAP) sa spoločne používajú vo viac ako 80% všetkých priemyselných aplikácií. Pritom výber správneho dotykového displeja v prvom rade závisí na dvoch kritériách:

  1. Podmienky použitia: interiér alebo exteriér (rôzne poveternostné vplyvy a slnečné žiarenie, mechanické zaťaženie, chemické zaťaženie, teplota, vlhkosť, prach, elektromagnetická kompatibilita, atď.)
  2. Spôsob ovládania: Prsty, rukavice a ďalšie pomocné prostriedky
Analógovo rezistívna a premietaná kapacitná dotyková vrstva patria k najviac využívaným v priemyselných aplikáciách


Funkcia dotykového displeja

V protilade ku klasickým zadávacím zariadeniam ako je myš a klávesnica, sú u dotykového displeja používané nielen prsty, ale aj ďalšie pomocné prostriedky, ako napr. dotykové perá. V závislosti na použitej technológii sa zaznamenávajú nasledujúce stavy, ktoré sa používajú na stanovenie pozície:

  • Haptické signály (stlačenie)
  • Elektrostatické signály (nabíjanie)
  • Akustické signály (ultrazvuk)
  • Optické signály (infračervené lúče)
  • Elektromagnetické signály (napätie)

Signál je spracovaný dotykovým ovládačom potom, čo bol zaznamenaný dotykovým senzorom. Následne dotykový ovládač odovzdá informáciu o pozícii dotyku užívateľskému rozhraniu. Aby toto rozhranie mohlo spracovať a interpretovať informáciu, musí byť najprv inštalovaný softvérový ovládač.

Samotný softvérový ovládač zodpovedá emulátoru myši. Inými slovami: Dotyk povrchu citlivého na dotyk má rovnaký účinok ako kliknutie myši na rovnaké miesto. Analógovo ku kliknutiu myši vyvolá krátky dotyk dotykového displeja príslušnú reakciu. To isté platí pre dva dotyky v krátkom časovom intervale (dvojité kliknutie) alebo ďalšie funkcie, ako napr. drag-and-drop.

K ovládaniu dotykových displejov sa používajú nielen prsty ale aj ďalšie pomocné prostriedky


Aké dotykové technológie sú k dispozícii ?

Na základe rôznych požiadaviek a podmienok použitia existujú rôzne prevedenia. Tieto sa opierajú najmä o nasledujúce technológie:

  1. Analógovo rezistívne systémy k zaznamenaniu haptických signálov (stlačenie)
  2. Kapacitné systémy na zaznamenanie elektrostatických signálov (nabíjanie)
  3. Akustické systémy, ktoré využívajú ultrazvuk na určenie pozície (SAW)
  4. Optické systémy, ktoré využívajú infračervené lúče na stanovenie pozície (IR-Touch)
Na základe rôznych požiadaviek a podmienok použitia existujú rôzne prevedenia dotykových displejov


1. Analógovo rezistívne systémy k zaznamenaniu haptických signálov (stlačenie)

Medzi prvé dotykové displeje patrí rezistívny displej, ktorý využíva tzv. analógovo rezistívnu technológiu. Na povrchu displeja je pružná membrána, ktorá je pokrytá (zvnútra displeja) tenkou priehľadnou vrstvou kovu. Pod membránou je ďalšia (hrubšia) vodivá priehľadná vrstva, ktorá je zároveň pevnejšia.

Medzi týmito dvoma vrstvami sa nachádza veľmi tenká vzduchová medzera s rastrom izolačných podpier, ktoré tieto vodivé vrstvy na okrajoch izolujú od seba. Akonáhle dôjde k dotknutiu, displej sa ľahko prehne a krajné vrstvy sa spoja. Medzi týmito vrstvami začne prechádzať prúd a kontrolér, ktorý vykonáva všetky matematické výpočty nad výsledkom dotyku, spočíta polohu dotyku.

Princíp funkcie Analógovo rezistívne technológie k zaznamenaniu haptických signálov


Analógovo rezistívne systémy k zaznamenaniu haptických signálov môžeme rozdeliť aj podľa typu dotykovej vrstvy následovne:

  1. Polyesterová dotyková vrstva v 4, 5 alebo 8 vodičovém prevedení
  2. Dotyk viacerými prstami na základe 5 vodičového prevedenia
  3. Dotyková vrstva glass-film-glass (GFG-Touch)


Výhody analógovo rezistívnych systémov:

  • Možnosť aktivácie prakticky akýmkoľvek predmetom (prstom, dotykovým perom, rukou v rukavici, perom atď.)
  • Ide o hmatový pocit
  • Najnižšia cena dotykovej technológie
  • Nízka spotreba energie
  • Odolné voči povrchovým kontaminantom a tekutinám (prach, olej, mastnota, vlhkosť)

Nevýhody:

  • Nižšia zrozumiteľnosť obrazu v porovnaní s inými dotykovými technológiami
  • Vonkajší polyesterový film je náchylný na poškodenie poškriabaním, strkaním a ostrými predmetmi


2. Kapacitné systémy na zaznamenanie elektrostatických signálov (nabíjanie)

Kapacitné systémy fungujú na báze vodivosti ľudského tela, kde povrch displeja je pokrytý vodivou vrstvou a s interakciou s ľudským telom cez “kapacity“ dochádza k určeniu polohy.

Pri dotyku displeja s prstom vznikne medzi okrajom displeja a vodivou rukou kapacita, cez ktorú sa uzavrie elektrický obvod. Tzv. kontrolér vykonáva analýzu vzniknutých kapacít na displeji a presne určí polohu prsta.

Funkcia technológie kapacitného systému na báze vodivosti ľudského tela


Výhody kapacitných systémov

  • vynikajúca čistota obrazu
  • odolnosť voči poškriabaniu
  • nízka náchylnosť na poruchy funkcie vplyvom zašpinenia

Nevýhody

  • displej funguje iba interakciou s vodivým predmetom. Tzn. k aktivácii dôjde len s exponovaným prstom alebo s tenkými chirurgickými alebo bavlnenými rukavicami.

Obe dotykové technológie (rezistívne aj kapacitné) vykazujú vlastnosti, ktoré za určitých podmienok použitia pôsobia nepriaznivo. Pre tieto špeciálne prípady existujú ďalšie dotykové technológie, ktoré však doteraz neboli príliš využívané. Ide o akustické a optické systémy.


3. Akustické systémy, ktoré využívajú ultrazvuk na určenie pozície (SAW – Surface Acoustic Wave)

Ide asi o najviac prepracovaný displej, ktorý využíva technológiu akustickej povrchovej vlny. Princíp funguje na umiestnení vysielača a prijímača v každom zo 4 rohov displeja. Šírením 5 MHz vĺn naprieč displeja sa vytvorí vlnové pole, do ktorého keď vložíme nejaký predmet, pole sa zmení a podľa toho sa vyhodnotia miesta kde bol predmet prekážkou.

Princíp fungovania technológie akustickej povrchovej vlny (SAW)


Výhody SAW technológie:

  • Vysoké dotykové rozlíšenie
  • Vysoká rýchlosť vodivosti
  • Vysoký jas obrazu
  • Spoľahlivý + dlhá životnosť používania
  • Trvanlivý, odolný sklenený povrch proti poškriabaniu
  • Vysoká hustota dotykových bodov

Nevýhody

  • vysoká citlivosť na znečistenie, pretože aj malé zrnko špiny môže pohlcovať akustciké vlny. Na displeji sa potom objavujú miesta, ktorým hovoríme tzv. „hluché miesta“.


4. Optické systémy, ktoré využívajú infračervené lúče na stanovenie pozície (IR-Touch)

Princíp funkcie displeja s infračerveným žiarením je tvorený hustou sieťou infračervených lúčov, do ktorej keď sa vsunie nejaký predmet, lúče sa prerušia, a tým sa analyzuje miesto prerušenia. Takýto displej možno zhotoviť ako rám, ktorý sa potom nasadí na akýkoľvek monitor podobne ako displej s akustickou vlnou.

Princíp funkcie displeja s infračerveným žiarením je tvorený hustou sieťou infračervených lúčov


Výhody technológie optických systémov

  • Najvyššia čistota obrazu a priepustnosť svetla zo všetkých dotykových technológií
  • Neobmedzený „touch-life“
  • Odolnosť voči poškriabaniu povrchu

Nevýhody

  • Môže dôjsť k náhodnej aktivácii, pretože infračervené lúče sú nad skleným povrchom
  • Citlivosť na vodu, sneh, dážď
  • Citlivosť na rušenie okolitým svetlom
  • Vyššie náklady


Záver

S dotykovým displejom sa veľa z vás v priemyselnom prostredí pravdepodobne už stretlo. S rastúcou ponukou multimediálnej elektroniky v podobe inteligentných mobilov v oblasti spotrebnej elektroniky či v podobe grafických ovládacích panelov v priemysle sa tento spôsob ovládania využíva čoraz častejšie.

V porovnaní použitia ovládacích tlačidiel, klávesnice či myši je výhoda dotykovej plochy v priamej interaktivite s ponúkanou aplikáciou a s tým spojené viac intuitívne ovládanie elektronických systémov.

Rezistívne dotykové panely sa už pomerne dlhú dobu usídľujú v priemyselných zariadeniach aj spotrebnej elektronike. Zo všetkých princípov dotykových plôch (displejov) je rezistívny typ stále najvyužívanejší.

Dnes už existuje aj veľa ďalších technológií pre realizáciu dotykových plôch. Medzi najznámejšie patria napríklad: kapacitná, SAW (povrchová akustická vlna), alebo technológia optických systémov (IR – Touch). Každá z nich má samozrejme z pohľadu využitia v náročnom priemyselnom prostredí svoje výhody a nevýhody.


Automatizacia365.sk

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *