Cuando los diseñadores eligen pantallas para controles industriales, equipos médicos y otros sistemas compactos, no sólo necesitan mostrar más información en pantallas más pequeñas,Pero también necesitan mejorar la visibilidadAdemás, es necesario reducir los costes al tiempo que se acelera el desarrollo.
Es difícil lograr una combinación razonable de tamaño, resolución, brillo y rendimiento industrial cuando se utilizan soluciones tradicionales.El problema se convierte en el nivel de dificultad de la integraciónLas pequeñas pantallas industriales suelen tener la forma de paneles o módulos de visualización, pero requieren que los diseñadores dediquen mucho esfuerzo a abordar problemas tales como controladores de bajo nivel, retroiluminación,y mitigación de las interferencias electromagnéticas (EMI).
Este artículo presenta brevemente los desafíos a los que se enfrentan los diseñadores al desarrollar sistemas compactos.y demostrar cómo integrar y desplegar rápidamente esta pantalla.
La demanda de pantallas compactas de alta resolución en el mercado continúa creciendo
Los dispositivos pequeños siempre han podido utilizar apenas pantallas de baja resolución. Debido a las limitaciones funcionales, estos sistemas tradicionales sólo requieren menús simples y etiquetas de indicadores básicos.Los dispositivos modernos requieren pantallas de alta resolución para presentar datos complejos y lograr una experiencia de usuario perfecta.
La introducción de la conectividad de Internet de las Cosas (IoT) y las capacidades complejas de análisis han impulsado estos cambios.Las funciones de estos dispositivos van mucho más allá de proporcionar datos de medición de retroalimentaciónTambién necesitan producir un análisis de rendimiento en profundidad del funcionamiento del dispositivo y proporcionar una guía visual del funcionamiento durante la resolución de problemas.
El desarrollo de plataformas también ha impulsado la demanda de resolución.los diseñadores se enfrentan a una limitación práctica: los sistemas operativos modernos requieren una resolución de pantalla de al menos 640 × 480, que las pantallas de dispositivos pequeños tradicionales simplemente no pueden cumplir.
Desde una perspectiva de desarrollo, reutilizar marcos de interfaz de usuario, widgets y bibliotecas de iconos originalmente desarrollados para escritorios, tabletas,o sistemas incrustados con mayor resolución se ha convertido en una realidadEsta reutilización ayuda a garantizar la consistencia en la marca y las características en todas las líneas de productos, evitando al mismo tiempo el trabajo de interfaz gráfica de usuario (GUI) de bajo nivel.
Por qué las pantallas pequeñas tradicionales hacen que la integración sea compleja
Para satisfacer estas demandas, los diseñadores están pasando de la resolución común de 320 × 240 en pantallas pequeñas a pantallas de transistores de película delgada (TFT) de 640 × 480 claras y sensibles,y la adopción de tecnologías tales como la conmutación en plano (IPS) para lograr colores precisos y ángulos de visión más ampliosEl aumento de cuatro veces en el número de píxeles ha dado lugar a una excelente interfaz de usuario, pero también ha dado lugar a dos desafíos interrelacionados.
Las pantallas de alta resolución de menos de 5 pulgadas generalmente se proporcionan en forma de pantalla desnuda y se pueden conectar a través de interfaces como RGB de 24 bits, LVDS o MIPI-DSI.Los diseñadores deben abordar cuestiones tales como el diseño de circuitos de alta velocidadLa luz de fondo de las pantallas pequeñas suele ser sólo la configuración "más básica",Así que los diseñadores necesitan comprar los controladores de LED ellos mismos e implementar funciones de control de atenuación.
En términos de software, las pantallas desnudas carecen de mecanismos de descubrimiento estandarizados. Los diseñadores deben configurar manualmente el tiempo de visualización y desarrollar controladores personalizados para la entrada táctil y el control de la luz de fondo.Sin embargo, la realización de esta tarea requiere conocimientos especializados de gráficos y sistemas operativos, que pueden no ser el centro de atención del equipo de producto y pueden hacer pruebas, fabricación,y el mantenimiento in situ más complejo.
Simplificar la integración de pantallas pequeñas mediante HDMI y USB
La pantalla TFT IPS HDMI de 3,5 pulgadas de Newhaven Display (Figura 1) integra un panel de visualización de 640 × 480, un controlador de luz de fondo de alto brillo, una estructura de blindaje EMI,con un valor de transmisión de una frecuencia de 1 kHz o más, pero no superior a 20 kHz,La densidad de píxeles de estos paneles de visualización es de 228 píxeles por pulgada (PPI),satisfacer los requisitos de resolución de las interfaces hombre-máquina (HMI) intensivas en información y evitar los problemas del diseño de hardware tradicional.
La pantalla de pantalla TFT de 3,5 "IPS HDMI de Newhaven Display
Figura 1: La pantalla IPS HDMI TFT de 3,5 pulgadas integra un panel de visualización transparente de 640 × 480 en un componente completo de enchufe y reproducción (fuente de imagen: Newhaven Display).
El software de interfaz para vídeo HDMI puede simplificar la depuración del sistema.en lugar de un panel de pantalla desnudo desconocido que requiere un temporizador personalizadoComo cualquier monitor HDMI estándar,Esta interfaz declara el modo 640x480 a través de datos de identificación de pantalla extendida (EDID) y puede lograr la detección automática en plataformas comunes de computadora de placa única (SBC) como WindowsDe esta manera, no hay necesidad de desarrollar controladores gráficos de bajo nivel, y el riesgo de errores de configuración de resolución se puede minimizar en la mayor medida posible.
La NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU sensible al tacto (Figura 2) extiende el concepto de diseño de la interfaz estándar a su entrada táctil capacitiva proyectada (PCAP).el conector micro USB puede proporcionar energía 5V y datos táctiles simultáneamenteLos controladores táctiles se muestran como dispositivos estándar de interfaz humana USB (USB-HID) en sistemas Windows y Linux,Así que el sistema operativo instala automáticamente sus controladores sin necesidad de módulos de núcleo del proveedor específico.
Newhaven Display NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (haga clic para agrandar)
Figura 2: NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU integra un panel de visualización transparente de 640 × 480 en un conjunto de visualización completo, y los dispositivos de blindaje EMI están instalados alrededor de los componentes de alta frecuencia.(Fuente de imagen): Newhaven Display, modificado por el autor)
Estos módulos también simplifican todo el proceso de ensamblaje. Cuando se utiliza una solución de panel de visualización desnudo, los diseñadores necesitan realizar una integración de varios pasos: instalar vidrio TFT en un marco personalizado,fijación de tableros independientes del conductor en otras posiciones dentro de la carcasa, la colocación de cables de precisión entre los componentes y la determinación del espacio de instalación para el circuito de conducción LED discreto.5 "IPS HDMI TFT simplifica el proceso anterior y puede ser montado sólo a través de los orificios de montaje situados en las cuatro esquinas.
La arquitectura de doble cable (HDMI para vídeo, Micro USB para alimentación y tacto) sustituye los circuitos flexibles frágiles por cables estándar,y los conectores están dispuestos a lo largo de un borde de la placa de circuito impreso (PC board) para facilitar el cableado directoLa estructura de blindaje EMI integrada reduce aún más los requisitos de antiinterferencia a nivel de la cáscara.
Utilizando la tecnología IPS para lograr la visibilidad bajo la luz solar
En comparación con los paneles de visualización tradicionales con nemática retorcida (TN) o alineación vertical (VA), las pantallas IPS tienen un excelente rendimiento óptico.IPS logra un ángulo de visión de 85 ° en todas las direcciones y mantiene un color y un contraste constantes en diferentes ángulos de visiónEl luminosidad típica del modelo capacitivo es de 810 velas por metro cuadrado (cd/m2), lo que permite su uso en entornos de luz ambiente fuerte, haciendo instrumentos de mano, paneles de control,y otras aplicaciones en ambientes exteriores e industriales claramente visibles.
La pantalla de pantalla NHD-3.5-HDMI-HR-RXP no táctil (Figura 3) adopta la misma arquitectura general, pero elimina la superposición PCAP.proporcionar una mejor legibilidad bajo la luz solar para aplicaciones que procesan la entrada a través de botones físicos u otros controladores externosEl consumo de corriente de los modelos no táctiles es también ligeramente menor (el valor típico es de 460 miliamperios (mA) en lugar de 490 mA).Pero USB sólo proporciona energía.
Pantalla de visualización NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP de Newhaven Display, con dimensiones específicas marcadas en la imagen (haga clic para agrandar)
Figura 3: El modelo NHD-3.5-HDMI-HR-RXP preintegra una pantalla de 640 × 480 y adopta un diseño de apertura del bisel en lugar de una configuración táctil capacitiva.modificado por el autor)
El rango de temperatura de trabajo de ambos modelos es de -20 °C a +70 °C, y el rango de temperatura de almacenamiento es de -30 °C a +80 °C. Los ensayos de verificación incluyen ciclos térmicos, vibración,y descargas electrostáticas, con una tensión de ensayo de ± 8 kV en el aire y ± 4 kV en contacto. Estas características permiten que ambos productos se utilicen en entornos industriales, de transporte y de luz al aire libre,y los diseñadores no necesitan llevar a cabo la certificación de nivel de visualización ellos mismos.
Inicie rápidamente la configuración de hardware y software
A nivel de hardware, la integración se centra principalmente en tres interfaces principales (Figura 4). El conector HDMI tipo A se utiliza para proporcionar entrada de vídeo; El conector USB Micro-B se utiliza para proporcionar voltaje de 5V,y si se trata de un modelo capacitivo, también puede transmitir datos táctiles USB-HID.que puede aceptar señales activadas simples o formas de onda de modulación de ancho de pulso de 5 kHz a 100 kHzLa luz de indicador de estado LED puede indicar la potencia, la detección de enlaces HDMI y las acciones táctiles de la versión capacitiva, que son útiles para la depuración de inicio y la resolución de problemas en el sitio.
Las funciones principales de la pantalla Newhaven 3.5 "IPS HDMI TFT
Las características principales del TFT IPS HDMI en la Figura 4:3.5 incluyen las interfaces HDMI (1) y USB Micro-B (2), HDMI, fuente de alimentación DC, luces indicadoras LED de detección táctil (3-5) y bloque terminal de retroiluminación (6). (Fuente de imagen: Newhaven Display)
En los sistemas Windows 10 y 11, la pantalla de visualización se detectará automáticamente como un monitor HDMI normal.el modelo capacitivo se incluirá como dispositivo táctil USB-HIDNo es necesario instalar controladores dedicados, se pueden utilizar configuraciones de pantalla estándar y herramientas de calibración táctil.
Los sistemas basados en Linux suelen utilizar HDMI y EDID para la detección automática del modo de una manera similar.el módulo se muestra como un monitor HDMI estándar y el sistema selecciona automáticamente el modo 640 × 480Para plataformas como Raspberry Pi, la guía de usuario proporciona ejemplos de instrucciones de configuración para forzar el uso del modo deseado y el tiempo cuando sea necesario.La entrada táctil de la pantalla de visualización de la versión capacitiva se muestra como un dispositivo USB-HID a través del subsistema de entrada estándar de Linux, simplificando la integración con marcos gráficos comunes.
El brillo de la luz de fondo se puede ajustar a través de los pines de control del controlador LED integrado sin necesidad de un circuito de conducción separado.Los niveles de lógica estática pueden utilizarse para un simple control de encendido/apagado, mientras que las entradas de modulación de ancho de pulso pueden ajustar el brillo para adaptarse a entornos con poca luz o reducir el consumo de energía inactiva.Este método evita el ruido de conmutación y la complejidad de la disposición causada por el diseño de controladores LED de alto voltaje discretos en la placa de circuito principal.