As interfaces dos equipamentos industriais evoluíram à medida que os sistemas de controlo se tornaram cada vez mais orientados para o software. Os painéis de operação tradicionais, constituídos por interruptores mecânicos, lâmpadas indicadoras e teclados de membrana, estão a ser gradualmente substituídos por interfaces gráficas apresentadas em ecrãs integrados.
Um ecrã tátil industrial combina a visualização e a entrada do utilizador numa única superfície de interface. Os operadores interagem com as máquinas através de interfaces de software configuráveis em vez de controlos de hardware fixos.
Para os fabricantes de equipamentos, as interfaces tácteis oferecem várias vantagens práticas:
No entanto, os requisitos de engenharia dos ecrãs industriais diferem significativamente dos da eletrónica de consumo. O equipamento pode funcionar em ambientes com vibração, ruído elétrico, variação de temperatura, pó, humidade ou funcionamento contínuo 24 horas por dia, 7 dias por semana.
Por conseguinte, a seleção de um ecrã tátil industrial envolve mais do que a escolha do tamanho do ecrã ou da tecnologia tátil. Os engenheiros também devem ter em conta:
Este guia explica como são estruturados os sistemas de ecrãs tácteis industriais e como os engenheiros os avaliam durante o desenvolvimento do equipamento.
Um ecrã tátil industrial é um módulo de visualização concebido para equipamento industrial ou de infra-estruturas que integra a saída visual e a entrada tátil num único conjunto.
O sistema é composto por duas camadas funcionais:
Os ecrãs tácteis industriais são normalmente integrados em sistemas como:
Ao contrário dos dispositivos de consumo, os módulos de ecrã industriais são normalmente concebidos para disponibilidade durante um ciclo de vida mais longo e construção mecânica mais robusta. As interfaces dos equipamentos podem permanecer em serviço durante muitos anos, pelo que a compatibilidade dos ecrãs com a arquitetura do sistema deve ser mantida durante todo o ciclo de vida do produto.
Do ponto de vista do sistema, o módulo de visualização é apenas uma parte da arquitetura da interface do operador.
Um sistema de interface industrial típico contém três camadas.
O ecrã tátil industrial fornece a interface visual utilizada pelo operador para interagir com o equipamento.
A interface gráfica pode incluir:
O subsistema do ecrã contém o hardware responsável pela geração de imagens e pela deteção do toque.
Os componentes típicos incluem:
O sistema anfitrião pode ser um computador industrial, um processador incorporado ou um controlador baseado em PLC.
As coordenadas de entrada do toque são transmitidas do controlador tátil para o sistema anfitrião. O software anfitrião interpreta esta entrada e actualiza a interface gráfica apresentada no ecrã.
Esta arquitetura em camadas permite aos fabricantes de equipamentos separar hardware de interface de lógica de controlo, A utilização de um sistema de gestão de riscos e de segurança é um fator de flexibilidade durante o desenvolvimento do sistema.
São utilizadas várias tecnologias de deteção nos ecrãs tácteis industriais. A escolha depende das condições ambientais e dos requisitos de interação.
Os sistemas tácteis resistivos detectam a entrada através da pressão aplicada a camadas condutoras.
As vantagens típicas incluem:
Estas caraterísticas tornam os sistemas resistivos adequados para ambientes em que os operadores usam luvas pesadas ou em que são suficientes métodos de introdução simples.
A camada superior flexível pode desgastar-se com o tempo em ambientes de utilização elevada.
A tecnologia capacitiva projectada utiliza uma grelha condutora incorporada por detrás de uma superfície de vidro.
As vantagens típicas incluem:
Os ecrãs PCAP são amplamente utilizados em interfaces industriais modernas porque suportam superfícies de vidro duradouras e interação baseada em gestos.
No entanto, os sistemas capacitivos requerem uma ligação à terra e uma conceção eléctrica cuidadosas para manter um funcionamento estável em ambientes eletricamente ruidosos.
Os ecrãs de ondas acústicas de superfície detectam o toque através de ondas ultra-sónicas que percorrem a superfície do ecrã.
Oferecem uma elevada nitidez ótica, mas são mais sensíveis à contaminação da superfície, como poeiras ou gotículas de água.
Os sistemas tácteis de infravermelhos detectam a interação quando os objectos interrompem os feixes de infravermelhos que atravessam a superfície do ecrã.
São normalmente utilizados para ecrãs de grande formato em quiosques ou terminais públicos.
Vários componentes de hardware determinam o desempenho ótico e a durabilidade de um ecrã tátil industrial.
A maioria dos ecrãs industriais utiliza Painéis LCD TFT.
Os parâmetros de desempenho importantes incluem:
O equipamento de exterior requer normalmente níveis de brilho mais elevados para manter a legibilidade sob luz solar direta.
O vidro de cobertura protege a camada tátil e o painel do ecrã contra danos mecânicos.
Os ecrãs industriais utilizam frequentemente vidro reforçado quimicamente com uma espessura entre 2 mm e 5 mm, dependendo dos requisitos de resistência ao impacto.
A colagem ótica elimina o espaço de ar entre as camadas do ecrã, preenchendo-o com um adesivo transparente.
Os benefícios da engenharia incluem:
O controlador tátil processa os sinais da grelha de sensores e converte-os em dados de coordenadas transmitidos ao sistema anfitrião.
Os controladores modernos incluem frequentemente algoritmos de filtragem de ruído para evitar a deteção de toques falsos em ambientes eletricamente ruidosos.
Os ecrãs tácteis industriais utilizam normalmente canais de comunicação separados para:
As interfaces de ecrã típicas incluem:
Os dados de entrada tátil são normalmente transmitidos através de:
A interface adequada depende em grande medida da arquitetura do sistema anfitrião.
Os sistemas de processadores incorporados utilizam normalmente LVDS ou eDP com I²C, enquanto os computadores industriais utilizam frequentemente HDMI ou DisplayPort combinado com entrada tátil USB.
As interfaces tácteis USB são frequentemente mais fáceis de testar de forma independente durante o diagnóstico do sistema.
A integração mecânica é um aspeto crítico da conceção de sistemas de visualização.
São normalmente utilizadas várias abordagens de montagem.
Os ecrãs de estrutura aberta são concebidos para serem integrados em caixas de equipamento personalizadas.
Esta abordagem proporciona aos fabricantes OEM a máxima flexibilidade na conceção de painéis frontais e estruturas de vedação.
No entanto, exige um esforço adicional de conceção mecânica.
Os ecrãs de montagem em painel são instalados através de um recorte na caixa do equipamento.
As juntas de vedação mantêm a proteção ambiental entre a estrutura do ecrã e a superfície do armário.
Esta configuração é comum em painéis de operador de máquina.
Os ecrãs com padrões de montagem VESA podem ser fixados em braços ou suportes ajustáveis.
Esta configuração é frequentemente utilizada em:
A montagem embutida integra a superfície do ecrã diretamente no painel do equipamento.
A superfície plana resultante simplifica a limpeza, mas exige tolerâncias de instalação mais apertadas.
Os ecrãs industriais têm de funcionar de forma fiável em ambientes exigentes.
Os desafios ambientais típicos incluem:
Classificações de proteção ambiental, tais como IP65 são normalmente utilizados para impedir a entrada de pó e água.
Outras considerações de fiabilidade incluem:
As instalações exteriores também devem ter em conta:
Compreender o ambiente de implementação é essencial para selecionar uma solução de visualização.
Os ecrãs tácteis industriais estão disponíveis numa vasta gama de tamanhos.
As categorias de tamanho típicas incluem:
5-10 polegadas
Comum em interfaces de equipamentos compactos.
10-15 polegadas
Frequentemente utilizado em terminais de operadores de máquinas.
15 polegadas e acima
Utilizado em quiosques, sistemas de infra-estruturas e grandes painéis de controlo.
A seleção do tamanho do ecrã depende de:
Um monitor industrial é um dispositivo de visualização sem hardware de computação integrado.
Recebe sinais de vídeo de um computador externo.
Os monitores industriais com capacidade tátil oferecem funcionalidade tátil, embora continuem a depender de um sistema de controlo separado.
Esta arquitetura é comum quando o hardware de computação está instalado noutro local do equipamento.
A painel PC integra-se:
numa única unidade.
Os PC de painel simplificam a instalação, mas reduzem a flexibilidade quando se trata de atualizar o hardware informático independentemente do ecrã.
Os ecrãs tácteis industriais autónomos proporcionam maior flexibilidade na arquitetura do sistema.
Os fabricantes de equipamento OEM requerem frequentemente soluções de visualização adaptadas a requisitos mecânicos ou eléctricos específicos.
A personalização pode envolver:
Muitas soluções OEM são derivadas de plataformas de ecrãs existentes para reduzir a complexidade da integração e o tempo de desenvolvimento.
Diferentes ambientes de implantação introduzem diferentes prioridades de engenharia.
Equipamento de automatização
Requer compatibilidade com sistemas de controlo industrial e funcionamento estável em ambientes eletricamente ruidosos.
Estações de carregamento de veículos eléctricos
Deve manter a visibilidade em condições de iluminação exterior e funcionar em amplas gamas de temperatura.
Quiosques públicos
Exigem superfícies duradouras capazes de suportar uma utilização elevada e um potencial impacto.
Infra-estruturas de transportes
Requer frequentemente uma maior tolerância à temperatura e fiabilidade a longo prazo.
| Tecnologia | Durabilidade | Clareza ótica | Suporte de luvas | Multi-toque |
|---|---|---|---|---|
| Resistivo | Médio | Médio | Sim | Não |
| PCAP | Elevado | Elevado | Limitada | Sim |
| SERRA | Médio | Elevado | Não | Limitada |
| Infravermelhos | Elevado | Elevado | Sim | Sim |
A seleção da tecnologia deve basear-se nas condições ambientais e nos requisitos de interação do operador.
A seleção de um ecrã tátil industrial segue normalmente uma avaliação de engenharia estruturada.
Passo 1 - Definir o ambiente de implementação
Identificar a gama de temperaturas, a exposição a vibrações e os requisitos de proteção contra infiltrações.
Passo 2 - Determinar o tamanho do ecrã e a disposição da interface
Passo 3 - Selecionar a tecnologia tátil adequada
Passo 4 - Determinar a arquitetura de montagem
Passo 5 - Confirmar a compatibilidade com as interfaces do sistema anfitrião
Etapa 6 - Avaliar a disponibilidade do ciclo de vida e as considerações de serviço
Seguir este processo ajuda a garantir que o ecrã se integra eficazmente na conceção geral do equipamento.
Os ecrãs tácteis industriais tornaram-se um componente central da interface na conceção de equipamentos modernos.
Ao combinarem a funcionalidade de visualização e de entrada, permitem interfaces flexíveis baseadas em software para controlo e monitorização de máquinas.
A seleção de um ecrã adequado requer uma avaliação cuidadosa de:
A compreensão destes factores ajuda os projectistas de equipamento e os integradores de sistemas a garantir que a solução de interface escolhida suporta tanto os requisitos operacionais como as expectativas de ciclo de vida a longo prazo.
Qual é a diferença entre ecrãs tácteis industriais e de consumo?
Os ecrãs industriais são concebidos para uma maior disponibilidade durante o ciclo de vida, intervalos de temperatura mais amplos e maior durabilidade mecânica.
Os ecrãs tácteis capacitivos são adequados para ambientes industriais?
Sim, quando corretamente concebido com ligação à terra, blindagem e filtragem do controlador adequadas.
Que nível de luminosidade é necessário para ecrãs exteriores?
O equipamento de exterior requer normalmente 800-1500 nits, dependendo da exposição à luz solar.
Os ecrãs tácteis industriais podem ser utilizados com luvas?
Os ecrãs resistivos suportam luvas por defeito. Os sistemas PCAP podem suportar luvas quando ajustados para uma maior sensibilidade.
Se estiver a conceber interfaces de equipamento e precisar de uma solução de ecrã tátil industrial personalizada, a nossa equipa de engenharia pode ajudar a avaliar os requisitos de integração.
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