HDMI versus DisplayPort versus USB-C voor industriële beeldschermen

Klanten vragen vaak welke beeldscherminterface het meest betrouwbaar is voor industriële apparatuur. In de praktijk heeft de hostcomputer die keuze meestal al voor de helft gemaakt.

Als de host een stabiele HDMI-uitgang biedt, levert de overstap naar DisplayPort of USB-C zelden een verbetering van het systeem op. Als een industriële pc al over DisplayPort beschikt, voegt de omzetting naar HDMI een extra component toe die getest en gecontroleerd moet worden. USB-C is het overwegen waard wanneer één kabel de apparatuur daadwerkelijk vereenvoudigt en de OEM het ontwerp van de host, de monitor, de kabel en de stroomvoorziening in één keer kan goedkeuren.

Voor de meeste industriële machines met één scherm blijft native HDMI in combinatie met een aparte USB-touchverbinding de eenvoudigste oplossing om te bouwen, te testen en te onderhouden.

Situatie project	Praktisch uitgangspunt
Ingebouwde controller met HDMI-uitgang	HDMI voor video, USB voor aanraakbediening
Industriële pc of werkstation met DisplayPort	Ingebouwde DisplayPort
Compacte terminal met één goedgekeurde host	USB-C na volledige systeemtest
Monitor die met verschillende computers van klanten wordt gebruikt	HDMI en DisplayPort
Bestaande apparatuur met VGA of DVI	De oorspronkelijke interface behouden of één vaste converter valideren

Dit artikel gaat over externe verbindingen tussen een host en een complete monitor voor industriële weergave. LVDS en eDP zijn interne verbindingen tussen een LCD-scherm en een moederbord of beeldschermcontroller.

HDMI werkt goed op de meeste computers met één scherm

HDMI wordt veel gebruikt in embedded computers, industriële pc's, mediaspelers en single-board-computers. Vervangende kabels en testapparatuur zijn ook gemakkelijk te vinden.

Een standaard industriële touchscreen-monitor maakt gebruik van drie afzonderlijke aansluitingen:

• HDMI voor het beeld
• USB of RS232 voor aanraakgegevens
• DC-ingang voor de voeding van de monitor

Dit is niet de meest overzichtelijke kabelopstelling, maar het is wel eenvoudig te begrijpen. Als het beeld wegvalt, kan het videopad worden gecontroleerd zonder de touch-verbinding te verstoren. Als de touch-functie niet meer reageert, kunnen de USB-kabel en de touch-controller afzonderlijk worden getest.

Standaard HDMI-aansluitingen klikken niet vast. Bij apparatuur die wordt blootgesteld aan trillingen, herhaaldelijk onderhoud of trekkrachten op de kabel, moet een kabelklem of trekontlasting worden gebruikt.

Een ander punt dat getest moet worden, is het opstartgedrag. Sommige combinaties van host en beeldschermcontroller werken wel nadat de HDMI-kabel opnieuw is aangesloten, maar falen wanneer beide apparaten tegelijkertijd worden ingeschakeld. Dit heeft doorgaans te maken met de uitwisseling van EDID-gegevens, hot-plug-detectie of de initialisatie van de controller. Een testexemplaar moet worden getest door middel van herhaalde koude starts, herstel na stroomuitval en slaap- en ontwaakcycli.

Wanneer DisplayPort een betere keuze is

DisplayPort is een logische keuze wanneer het systeem is opgebouwd rond een industriële pc, een werkstation of een grafisch platform dat al over een DisplayPort-uitgang beschikt.

Het is ook handig voor systemen met meerdere beeldschermen, hoewel Multi-Stream Transport alleen werkt als de bron, de beeldschermen en het volledige verbindingspad deze functie ondersteunen. Een DisplayPort-aansluiting op zich is geen garantie voor daisy chaining.

Een hogere bandbreedte wordt vaak aangevoerd als de belangrijkste reden om voor DisplayPort te kiezen. Voor een standaard industriële HMI met een resolutie van 1920 × 1080 en een verversingsfrequentie van 60 Hz is de bandbreedte zelden de doorslaggevende factor. Compatibiliteit met de host, behoud van de connector en stabiel herstartgedrag zijn belangrijker.

Adapters vereisen bijzondere aandacht. DisplayPort-naar-HDMI- en HDMI-naar-DisplayPort-adapters zijn niet automatisch onderling uitwisselbaar. De richting, de conversie-elektronica, de ondersteunde timing en de stroomvereisten kunnen verschillen. Als er voor het project een adapter nodig is, keur dan een specifiek model goed en neem dit op in de productie-stuklijst.

Sommige DisplayPort-stekkers van volledige grootte zijn voorzien van een vergrendeling. Controleer de kabel zelf, want niet elke connector heeft hetzelfde vergrendelingsmechanisme.

Er moeten nog meer vragen over USB-C worden gesteld voordat het wordt goedgekeurd

USB-C verwijst naar de aansluiting. Het geeft geen informatie over de functies die de poort biedt.

Via een USB-C-verbinding kan het volgende worden overgedragen:

• DisplayPort-video
• USB-aanraakgegevens
• Stroomvoorziening via USB Power Delivery

Het kan ook zijn dat er alleen USB-gegevensoverdracht of opladen mogelijk is. Twee poorten met dezelfde vorm kunnen zich verschillend gedragen.

Voor video heeft de host doorgaans DisplayPort Alternate Mode of een compatibele USB4-implementatie nodig. De monitor moet geschikt zijn om het betreffende signaal te ontvangen en de gekozen kabel moet de vereiste functies ondersteunen.

Touch voegt nog een datapad toe. De touchcontroller van het scherm moet via de USB-verbinding met de host communiceren. Deze communicatie staat los van het videosignaal, zelfs wanneer beide functies gebruikmaken van dezelfde kabel.

De stroomvoorziening moet worden gecontroleerd. Controleer het volgende voordat je ervan uitgaat dat het beeldscherm via USB-C van stroom wordt voorzien:

• Welk apparaat levert stroom?
• Vereiste spanning en maximale belasting
• Beschikbare USB Power Delivery-profielen
• Stroomverbruik bij het opstarten en bij volledige helderheid
• Gedrag na stroomonderbreking en herstel van de stroomvoorziening

USB-C werkt goed in een gesloten OEM-platform waarin de fabrikant van de apparatuur de controle heeft over de host, de elektronica van de monitor, de kabel en de firmware. Het is minder geschikt wanneer de monitor onbekende laptops, dockingstations en vervangende kabels van klanten moet kunnen ondersteunen.

Een standaard USB-C-stekker biedt bovendien slechts beperkte mechanische bevestiging. Gebruik een trekontlasting of een goedgekeurde vergrendelingsvoorziening als de kabel wordt blootgesteld aan trillingen of veelvuldige bewegingen.

Als je wilt weten of een bestaande USB-poort video kan doorgeven, zie dan Kan een USB-poort worden gebruikt als video-ingang voor industriële monitoren?

Waar interfaceproblemen meestal vandaan komen

Bij veldprojecten is het type connector zelden de enige oorzaak van een onstabiel beeld. De gehele aansluiting moet worden gecontroleerd.

Onnodige conversie

Elke converter, dock, splitter en extender zorgt voor een extra mogelijk compatibiliteitsprobleem. Gebruik waar mogelijk de standaarduitgang van het hostapparaat.

Vervanging van kabels

Twee kabels met dezelfde connectoren kunnen verschillende bandbreedtes, USB-gegevensoverdracht of Power Delivery-functies ondersteunen. Met name bij USB-C-projecten moet de goedgekeurde kabel worden beschouwd als een gecontroleerd onderdeel.

Opstarten en opnieuw verbinden

Een beeldscherm dat weer werkt nadat de kabel handmatig opnieuw is aangesloten, kan na een stroomstoring of het opnieuw opstarten van de host nog steeds uitvallen. Test de daadwerkelijke opstartvolgorde die in de machine wordt gebruikt.

Kabelbeweging

HDMI, DisplayPort en USB-C hebben verschillende aansluitvormen, maar geen enkele kan een slechte kabelgeleiding compenseren. Zorg voor voldoende ruimte, trekontlasting en toegankelijkheid voor onderhoud.

Stroomvoorziening en aarding

Spanningsdalingen, gedeelde voedingen, slechte aarding en storing door motoren kunnen de indruk wekken dat er sprake is van storingen in de video-interface. Meet de spanning die het beeldscherm bereikt terwijl het probleem zich voordoet.

Welke interface past bij de toepassing?

Toepassing	Aanbevolen rijrichting	Waarom
Kiosk, EV-oplaadpunt of automaat met ingebouwde HDMI-aansluiting	HDMI + USB-touch	Eenvoudig te integreren en te vervangen
Werkplek of inspectiepost in een fabriek	DisplayPort	Geschikt voor talrijke industriële pc-platforms
Bedieningspaneel voor meerdere beeldschermen	DisplayPort na het testen van de topologie	Beter geschikt voor grafische systemen op pc’s
Compacte OEM-terminal met vaste hardware	USB-C	Kan het aantal kabels en connectoren verminderen
Monitor aangesloten op door de klant geleverde computers	HDMI en DisplayPort	Meer voorspelbaar bij verschillende hosts
Lange kabeltraject of een kast met veel elektrische storingen	Test het volledige kabelsysteem	De naam van de interface alleen is geen garantie voor stabiliteit

Wat moet je controleren voordat je de monitor goedkeurt?

Gebruik de beoogde productiehost, kabel en voeding. Testen met een andere laptop en een korte kantoorkabel geeft geen goed beeld van de uiteindelijke opstelling.

Vóór goedkeuring:

1. Controleer de resolutie, verversingsfrequentie en het signaalformaat.
2. Start de host en de monitor tegelijkertijd op vanuit een volledig uitgeschakelde toestand.
3. Herhaal de procedure voor stroomuitval en herstel.
4. Controleer of de host in slaapstand gaat, weer uit de slaapstand komt en of de kabel opnieuw wordt aangesloten.
5. Controleer of de aanraakfunctie na elke herstart weer werkt.
6. Leid de kabel door de daarvoor bestemde behuizing.
7. Schakel indien van toepassing nabijgelegen motoren, relais of omvormers in.
8. Controleer de vrije ruimte rond de connector, de trekontlasting en de toegankelijkheid voor onderhoud.
9. Noteer de goedgekeurde firmware van de kabel, de adapter en de controller.

Controleer bij USB-C tegelijkertijd de video, de aanraakgegevens en de stroomvoorziening. Het is niet voldoende om alleen de beeldtest te doorstaan.

Als het beeld op de monitor al af en toe wegvalt of als er geen signaal wordt weergegeven, gebruik dan de Diagnosehandleiding voor industriële displays met zwart scherm voordat u het scherm vervangt.

Veelgestelde vragen

Worden touchscreen-gegevens via HDMI of DisplayPort overgedragen?

Normaal gesproken niet. HDMI en DisplayPort verzorgen de beeld- en geluidssignalen. Voor aanraakgegevens wordt meestal gebruikgemaakt van USB of RS232.

Kan één USB-C-kabel zowel video, aanraakfunctionaliteit als stroom overbrengen?

Ja, maar alleen als de host, de monitor en de kabel alle drie de functies ondersteunen. Ook moeten de stroomcapaciteit en de stroomrichting worden vastgelegd.

Is DisplayPort betrouwbaarder dan HDMI?

Niet per se. Een directe HDMI-verbinding kan betrouwbaarder zijn dan DisplayPort via een adapter, en het omgekeerde geldt ook. Het volledige signaalpad is van belang.

Moet een industriële monitor alle beschikbare ingangen hebben?

Nee. Neem de ingangen op die vereist zijn door de goedgekeurde hostplatforms en het serviceplan. Meer aansluitingen maken het bord complexer en zorgen voor meer configuraties die getest moeten worden.

Wat we doorgaans aanbevelen

Bij een apparaat met één scherm en een ingebouwde HDMI-uitgang gebruik je HDMI voor de videobeeldweergave en USB voor de aanraakfunctie. Dit is algemeen bekend en eenvoudig in het gebruik.

Gebruik DisplayPort wanneer dit aansluit bij de industriële pc of de architectuur met meerdere beeldschermen.

Kies voor USB-C wanneer het verminderen van het aantal kabels een echt mechanisch voordeel oplevert en de OEM de volledige hardwareconfiguratie kan bepalen.

Voordat u een monster bestelt, dient u het hostmodel, de gewenste resolutie, de touch-aansluiting, de kabellengte, het stroomverbruik en de tekening van de behuizing door te sturen. Eagle Touch kan deze punten beoordelen als onderdeel van een project voor een op maat gemaakt industrieel touchscreen.