Monitor touchscreen marini per sistemi di controllo delle imbarcazioni

Un monitor touchscreen marino non deve limitarsi a visualizzare i dati di navigazione o delle apparecchiature. Deve rimanere leggibile, reattivo e meccanicamente stabile anche se esposto a riflessi, umidità, vibrazioni, sbalzi di temperatura e funzionamento continuo.

Queste condizioni influiscono su quasi ogni componente dello schermo: luminosità del display LCD, vetro frontale, tecnologia touch, incollaggio ottico, sigillatura, montaggio, connettori e alimentazione. Un monitor che funziona bene in un ufficio potrebbe risultare di difficile lettura, generare tocchi errati o guastarsi prematuramente se installato a bordo di un’imbarcazione.

Per i produttori di apparecchiature e gli integratori di sistemi, la soluzione più adatta dipende quindi dal luogo in cui viene installato il monitor e dalle modalità di utilizzo, non semplicemente dalle dimensioni dello schermo o dalla risoluzione.

Perché i sistemi di controllo navali utilizzano monitor touchscreen

Le navi moderne integrano i dati di navigazione, quelli relativi ai motori, gli allarmi, le comunicazioni e il monitoraggio delle apparecchiature in sistemi di controllo digitali. Un monitor touchscreen consente agli operatori di accedere direttamente a queste funzioni senza bisogno di una tastiera e di un mouse separati in ogni postazione.

Le applicazioni tipiche includono:

• sistemi di navigazione e cartografici per ponti;
• pannelli di monitoraggio e allarme delle imbarcazioni;
• interfacce motore e di propulsione;
• comandi delle attrezzature di coperta;
• macchinari offshore;
• terminali di sorveglianza e comunicazione.

I comandi touch possono ridurre lo spazio occupato dal pannello e facilitare l'accesso alle informazioni, ma non dovrebbero sostituire automaticamente tutti i comandi fisici. Gli arresti di emergenza, i comandi critici per la sicurezza e le funzioni utilizzate di frequente potrebbero comunque richiedere pulsanti dedicati, interruttori o un altro metodo di input di riserva.

Il ruolo del touchscreen è quello di fornire un'interfaccia operatore chiara ed efficiente, integrandosi al contempo in modo sicuro nell'architettura di controllo complessiva.

Inizia dalla posizione di installazione

“Il termine ”utilizzo in ambiente marino” non si riferisce a un unico contesto operativo. Uno schermo installato all’interno di una plancia chiusa presenta requisiti diversi rispetto a uno installato su un ponte esposto alle intemperie.

Luogo di installazione	Principali problemi relativi al display
Ponte chiuso	Visibilità diurna e notturna, basso riflettività, intervallo di regolazione della luminosità, compatibilità con altri sistemi
Ponte aperto o ponte di copertura	Luce solare diretta, pioggia, nebbia salina, contatto con l’umidità, tenuta più resistente
Sala macchine	Calore, vibrazioni, guanti, contaminazione e funzionamento continuo
Attrezzature offshore	Umidità, corrosione, vibrazioni, leggibilità all’aperto e accessibilità per la manutenzione
Console integrata	Ritaglio, compressione della guarnizione, gioco posteriore, connettori e progettazione termica

Prima di scegliere il display, verificare se sarà esposta la superficie frontale, l'involucro posteriore o l'intero monitor. Ciò determina se sia sufficiente una sigillatura solo frontale o se sia necessario un involucro completamente sigillato.

Per una panoramica più ampia delle piattaforme di visualizzazione adatte, consulta il nostro display industriali per sistemi navali.

La leggibilità alla luce del sole non si riduce a un semplice valore di luminosità

La forte luce solare e i riflessi sull’acqua possono rendere illeggibile un display standard. Un’elevata luminosità aiuta, ma di per sé non garantisce la leggibilità.

È necessario prendere in considerazione l'intero stack ottico:

• Luminanza LCD;
• trasmittanza del sensore tattile;
• riflesso sul vetro di copertura;
• Trattamento superficiale AG o AR;
• incollaggio ad aria o incollaggio ottico;
• angolo di visione;
• il colore e il contrasto dell'interfaccia utente.

Un display LCD con una luminosità specificata di 1.000 nit non garantirà necessariamente una luminosità di 1.000 nit una volta assemblato il touchscreen. Il sensore tattile, il vetro e i rivestimenti influenzano tutti la quantità di luce che raggiunge l'operatore. Ove possibile, è opportuno verificare la luminosità sulla superficie frontale del display assemblato.

L'incollaggio ottico elimina lo spazio d'aria tra il gruppo touchscreen e lo schermo LCD. Consente di ridurre la riflessione interna, migliorare il contrasto percepito e diminuire il rischio di formazione di condensa in corrispondenza dell'interfaccia incollata. Non aumenta la luminosità nativa dello schermo LCD e non rende l'intero monitor impermeabile.

Il nostro Guida al confronto tra air bonding e optical bonding spiega queste differenze in modo più dettagliato.

Anche il funzionamento notturno è importante. Un display efficace alla luce del giorno potrebbe comunque rivelarsi inadatto su un ponte se non è in grado di attenuare la luminosità a livelli sufficientemente bassi per l'uso notturno. Quando è richiesto il funzionamento diurno, al crepuscolo e notturno, è necessario valutare l'intervallo di regolazione della luminosità insieme alla luminosità massima.

PCAP o touch resistivo per l'impiego in ambito navale?

La tecnologia touch capacitiva proiettata è ampiamente utilizzata nelle moderne interfacce uomo-macchina (HMI) per il settore nautico, poiché offre una superficie in vetro trasparente, una risposta precisa e la funzionalità multi-touch. Tuttavia, le impostazioni standard della tecnologia PCAP non sono automaticamente adatte in caso di pioggia, acqua salata o guanti spessi.

La presenza di acqua sulla superficie può alterare le condizioni elettriche rilevate dal controller tattile. A seconda del tipo di controller, della regolazione e della messa a terra, ciò può causare falsi tocchi, il blocco degli input tattili o una riduzione della precisione.

Un progetto PCAP per applicazioni marine dovrebbe quindi essere testato con:

• lo spessore finale del vetro di copertura;
• la struttura di incollaggio effettiva;
• dita bagnate e goccioline d'acqua;
• i guanti utilizzati dagli operatori;
• l'involucro metallico finito;
• l'alimentatore previsto e il computer host.

Aumentando la sensibilità per l'uso con i guanti, potrebbe aumentare anche la sensibilità all'acqua o al rumore elettrico. L'impostazione corretta del firmware consiste nel trovare un equilibrio, non semplicemente nel selezionare la sensibilità massima disponibile.

Il touch resistivo rimane una soluzione pratica nei casi in cui gli operatori utilizzino guanti spessi o uno stilo. Risponde alla pressione anziché alla capacità del dito, ma in genere offre una minore nitidezza ottica e funzionalità multi-touch più limitate rispetto alla tecnologia PCAP.

Requisiti	Touch PCAP	Tatto resistivo
Utilizzo a mani nude	Eccellente	Buono
Gesti multi-touch	Supportato	Normalmente non richiesto né supportato
Operazione con guanti spessi	Richiede verifica e messa a punto	In generale, più facile
Superficie bagnata	Richiede la messa a punto e il collaudo del controller	Meno sensibile alle interferenze capacitive causate dall'acqua
Chiarezza ottica	Più alto	Più basso
Frontale in vetro temperato	Adatto	Dipendente dal settore edile

Nessuna delle due tecnologie è sempre la migliore. La scelta dovrebbe basarsi sull’operatore, sui guanti, sull’esposizione all’acqua e sull’interfaccia del software.

Verifica cosa comprende effettivamente il grado di protezione IP

Un grado di protezione IP si applica esclusivamente alla struttura sottoposta a test. L’espressione “frontale IP65” indica solitamente che la parte frontale installata è in grado di resistere alla polvere e ai getti d’acqua quando la guarnizione è correttamente premuta contro l’involucro del cliente. Ciò non significa che l’alloggiamento posteriore, i connettori o il monitor nel suo complesso siano conformi allo standard IP65.

Nel caso di un monitor montato su pannello, la tenuta non dipende solo dal vetro:

• cornice frontale o design con vetro da bordo a bordo;
• materiale e posizione della guarnizione;
• apertura per l'installazione;
• pressione crescente;
• planarità dell'involucro;
• punti di ingresso dei cavi e dei connettori.

Un monitor installato all'aperto potrebbe richiedere un involucro completamente sigillato e connettori impermeabili. Un monitor installato all'interno di un armadio di comando protetto potrebbe richiedere solo una superficie frontale sigillata.

Le specifiche e il disegno devono indicare chiaramente se la classificazione si riferisce alla parte anteriore, a quella posteriore o all’intero involucro.

Sale, condensa e corrosione richiedono un approccio sistemico

L'acqua salata non intacca solo la superficie del display. L'umidità carica di sale può raggiungere i connettori esposti, le viti, i bordi dell'alloggiamento e le schede di controllo. Nel tempo, ciò può causare corrosione, segnali instabili o il malfunzionamento del controller touch.

A seconda del livello di esposizione, il progetto potrebbe richiedere:

• materiale dell'alloggiamento resistente alla corrosione o trattamento superficiale;
• elementi di fissaggio in acciaio inossidabile;
• connettori protetti o sigillati;
• materiali idonei per le guarnizioni;
• rivestimento conforme su circuiti stampati selezionati;
• considerazioni relative al drenaggio o alla gestione della pressione;
• incollaggio ottico nei casi in cui si teme la formazione di condensa interna.

L'incollaggio ottico può eliminare il rischio di condensa sull'interfaccia LCD incollata, ma non può impedire all'umidità di penetrare in un involucro sigillato in modo inadeguato.

Le vibrazioni non interessano solo lo schermo LCD

I motori, il movimento dell’imbarcazione e l’impatto delle onde generano sollecitazioni meccaniche continue. Un display può funzionare correttamente durante i test iniziali, ma sviluppare malfunzionamenti intermittenti se il fissaggio o i collegamenti dei cavi non sono stabili.

La revisione tecnica dovrebbe includere:

• struttura di montaggio su pannello o VESA;
• rigidità dell'involucro;
• assistenza per vetri di copertura di grandi dimensioni o pesanti;
• metodo di bloccaggio a vite;
• sgravatore di trazione per cavi;
• connettori video e di alimentazione a incastro;
• supporto interno per PCB e LCD;
• requisiti in materia di vibrazioni per l'applicazione finale.

Il collaudo di un monitor non fissato su un banco di prova non riproduce le condizioni meccaniche della console assemblata. Ove possibile, il campione dovrebbe essere valutato utilizzando la struttura di montaggio e i cavi previsti.

Verifica dell'alimentazione, delle interfacce e del rumore elettrico

Gli impianti elettrici di bordo potrebbero non garantire la stessa stabilità di alimentazione di un alimentatore da laboratorio. Le variazioni di tensione, i carichi di commutazione e il rumore elettrico possono influire sul display, sul controller touch e sulla connessione del segnale.

L'integratore di sistemi dovrebbe verificare quanto segue:

• intervallo nominale e ammesso di ingresso in corrente continua;
• se sia necessario l'isolamento;
• requisiti relativi alla polarità inversa e alle sovratensioni;
• messa a terra tra il monitor e l'involucro;
• Connessione HDMI, DisplayPort, DVI o VGA;
• USB, RS232 o un'altra interfaccia tattile;
• lunghezza del cavo e fissaggio dei connettori;
• compatibilità con il sistema operativo e con i driver touch.

Un touchscreen PCAP che funziona correttamente con un cavo USB corto potrebbe comportarsi in modo diverso dopo l'installazione in prossimità di motori, inverter, apparecchi radio o altre fonti di interferenze. È necessario verificare la messa a terra e la regolazione del touch nel sistema destinato alla produzione.

Gli standard marittimi devono essere definiti sin dalle prime fasi

Non tutti i display installati su un’imbarcazione richiedono la stessa certificazione. La navigazione commerciale, le apparecchiature di navigazione, i sistemi offshore, le imbarcazioni da diporto e i pannelli di controllo non destinati alla navigazione possono seguire percorsi di omologazione diversi.

I requisiti possono includere la norma IEC 60945, lo standard IACS E10, l'approvazione da parte di un ente di classificazione o specifici standard prestazionali ECDIS. Tali requisiti influiscono sulla scelta dei componenti, sulla progettazione EMC, sui test ambientali, sulla documentazione, sui costi di sviluppo e sui tempi di consegna.

Un monitor descritto come idoneo all'uso in ambiente marino non è automaticamente un display marino certificato. Se la certificazione o l'omologazione sono obbligatorie, è necessario verificarne l'esistenza prima della preparazione del preventivo e dello sviluppo del prototipo, non dopo che la progettazione hardware è stata completata.

Cosa occorre testare prima della produzione?

Un campione destinato alla produzione deve essere valutato in condizioni che rispecchino l'installazione finale del serbatoio.

La revisione dovrebbe includere:

• leggibilità utilizzando l'interfaccia effettiva alla luce del giorno;
• luminosità minima durante il funzionamento notturno;
• risposta al tocco con guanti specifici;
• sensazione di umidità al tatto e comportamento delle goccioline d'acqua;
• resistenza al falso tocco;
• prestazioni del display e del touch alle temperature richieste;
• funzionamento nelle condizioni di tensione previste;
• stabilità del connettore e del cavo;
• prestazioni in termini di vibrazioni;
• sigillatura dopo l'installazione;
• funzionamento continuo e comportamento termico.

Qualsiasi affermazione relativa alla luminosità, al grado di protezione IP, alla possibilità di utilizzo con i guanti, alla resistenza alla temperatura o agli urti deve essere correlata a un metodo di prova ben definito e alla configurazione esatta del prodotto.

Informazioni da fornire per un progetto relativo a un touchscreen marino

Per valutare un monitor marino personalizzato, il fornitore dovrebbe ricevere:

• dimensioni, risoluzione e orientamento dello schermo;
• luogo di installazione;
• uso in ambienti interni, all’aperto in luoghi protetti o all’aperto in luoghi esposti;
• disegni di montaggio e di ritaglio;
• luminosità richiesta e intervallo di regolazione dell'intensità luminosa;
• Preferenza per il touch PCAP o resistivo;
• requisiti relativi ai guanti e al contatto con sostanze umide;
• spessore del vetro di copertura e trattamento superficiale;
• requisiti IP "solo parte anteriore" o "involucro completo";
• temperatura di esercizio;
• interfacce video, tattili e di alimentazione;
• standard o certificazioni richiesti;
• quantità annuale prevista e durata di vita del prodotto.

Eagle Touch sviluppa monitor touch industriali personalizzati con luminosità configurabile, vetro di protezione, tecnologia touch, incollaggio ottico, interfacce e strutture di montaggio. Il nostro soluzioni per monitor touch leggibili alla luce del sole sono disponibili per progetti in cui la visibilità dall'esterno è un requisito fondamentale.

Progettare il monitor in base alle reali condizioni dell’imbarcazione

Un monitor touchscreen marino affidabile non si ottiene semplicemente aggiungendo un’etichetta “impermeabile” a un LCD standard. È il risultato dell’adeguamento dello stack ottico, del comportamento tattile, della sigillatura, della struttura meccanica, della progettazione elettrica e del piano di verifica all’ambiente effettivo dell’imbarcazione.

Il punto di partenza più utile non è un lungo elenco di specifiche desiderate, bensì una descrizione chiara del luogo in cui verrà installato il display, delle operazioni che l’operatore dovrà svolgere con esso e dei requisiti ambientali o di certificazione che il sistema finito dovrà soddisfare.

Se state sviluppando un sistema di controllo per navi, un terminale di navigazione o un'interfaccia per attrezzature offshore, inviateci le vostre condizioni di installazione, i disegni e le specifiche tecniche principali. Il team di ingegneri di Eagle Touch potrà valutare se sia possibile utilizzare una piattaforma esistente, un monitor modificato o una soluzione completamente soluzione touch personalizzata è la soluzione più pratica.