Guia de ecrãs táteis industriais para equipamento OEM

Um ecrã tátil industrial não é escolhido apenas com base no tamanho e na tecnologia tátil. Deve funcionar em conjunto com o operador, o vidro de proteção, o controlador, o sistema anfitrião, a caixa de proteção e o ambiente elétrico, como um único sistema.

Num projeto OEM, a primeira questão não é simplesmente “PCAP ou resistivo?”. É: Que nível de qualidade do produto é exigido pelo equipamento, como é que este será operado e a que condições deve a montagem final resistir?

Este guia explica as decisões importantes que devem ser tomadas antes da divulgação de um desenho ou da aprovação de uma amostra.

Ecrã tátil, ecrã sensível ao toque, monitor ou PC de painel?

Estes termos são frequentemente utilizados de forma intercambiável, mas descrevem níveis diferentes de produto.

Nível do produto	O que está incluído	Utilização típica
Painel tátil / ecrã tátil	Solução composta por sensor tátil, FPC e controlador; as versões PCAP podem incluir um vidro de proteção personalizado	Incorporado num projeto existente de ecrã LCD ou de ecrã incorporado
Módulo de ecrã tátil	Painel tátil combinado com um ecrã LCD através de colagem por ar ou colagem ótica	Ligado a uma placa-mãe incorporada através de interfaces LCD e táteis
Monitor tátil	LCD, ecrã tátil, controlador de ecrã, entradas de vídeo, circuitos de alimentação e estrutura de montagem	Ligado a um PC industrial ou a outro anfitrião externo
Painel PC	Ecrã tátil, computador, memória, armazenamento, E/S e caixa	HMI completa ou terminal de dados

Definir este nível desde o início evita um problema comum nas cotações: uma das partes está a falar de um painel tátil, enquanto a outra espera um monitor completo.

A Eagle Touch fornece ecrãs táteis industriais personalizados, conjuntos de ecrãs colados, monitores tácteis industriais e PCs de painel. O ponto de partida correto depende do hardware existente do cliente.

Como funciona um ecrã tátil industrial

Um sistema tátil tem quatro fases básicas:

1. O operador toca na superfície com um dedo, uma luva ou um stylus.
2. O sensor deteta uma alteração na capacitância ou na pressão física.
3. O controlador tátil filtra o sinal e calcula as coordenadas.
4. O anfitrião recebe as coordenadas através de USB, I²C ou outra interface suportada.

O sensor é apenas uma parte desta cadeia. Um painel adequado pode, mesmo assim, apresentar um desempenho insatisfatório se o controlador, a ligação à terra, o traçado dos cabos, a caixa de proteção ou o firmware não estiverem adaptados ao equipamento final.

Ecrã tátil PCAP vs. ecrã tátil resistivo

Os ecrãs táteis capacitivos projetados e resistivos são as duas opções mais práticas para a maioria dos projetos industriais de fabricantes de equipamento original (OEM). Os sistemas de infravermelhos e SAW continuam a ser úteis em algumas aplicações de grande formato ou especializadas, mas não são normalmente a primeira escolha para uma interface de equipamento compacta, plana e selada.

Toque capacitivo projetado

Um sensor PCAP utiliza um padrão de elétrodos condutores para detetar alterações num campo elétrico. Normalmente, está situado por trás de uma superfície de vidro.

O PCAP é uma excelente opção quando o produto requer:

• uma fachada de vidro plano
• controlo multitoque ou por gestos
• boa nitidez ótica
• funcionamento frequente sem desgaste de uma película flexível exposta
• vidro de proteção personalizado, impressão ou tratamento de superfície

O PCAP industrial não é automaticamente fiável em todos os invólucros. Vidros de proteção espessos, luvas não condutoras, água, fontes de alimentação comutadas, cabos longos e metais nas proximidades podem reduzir a margem de sinal disponível. O sensor, o controlador e o firmware devem ser testados na montagem final.

Para uma explicação técnica mais aprofundada, consulte o Guia sobre ecrãs táteis PCAP industriais.

Toque resistivo

Um ecrã tátil resistivo convencional utiliza uma camada superior flexível de PET e um substrato rígido de vidro, separados por pontos espaçadores. A pressão faz com que as camadas condutoras entrem em contacto e gera as coordenadas do toque.

O ecrã tátil resistivo é frequentemente a opção mais previsível quando o equipamento requer:

• utilização com luvas grossas ou não condutoras
• introduzir dados com uma caneta de plástico ou outro objeto não condutor
• controlo simples de um único ponto
• compatibilidade com um sistema antigo
• menor sensibilidade ao ruído elétrico

As suas desvantagens são a superfície superior flexível, uma transmissão ótica inferior à do PCAP e o desgaste mecânico ao longo do tempo. Os modelos de quatro e cinco fios apresentam também características diferentes em termos de durabilidade e calibração. Estes aspetos são abordados no guia sobre ecrãs táteis resistivos industriais.

Comparação rápida

Requisito	PCAP	Resistivo
Introdução com o dedo	Excelente	Bom
Multi-toque	Normalmente compatível	Normalmente não é suportado em designs convencionais de 4 ou 5 fios
Luva grossa e não condutora	Tem de ser avaliado e ajustado	Normalmente adequado
Caneta ou ferramenta de plástico	Normalmente não é detetado	Adequado
Superfície frontal	Vidro de cobertura rígido	Película flexível de PET
Água na superfície	O comportamento deve ser definido e ajustado	Normalmente, as gotículas não exercem pressão, mas a vedação continua a ser necessária
Ruído elétrico	Depende em grande medida do ligação à terra, da blindagem e da margem do controlador	Geralmente menos sensível
Aplicação típica	HMI modernas, quiosques, carregadores de veículos elétricos, equipamentos com frente em vidro	Controlo industrial, equipamento de ensaio, substituição de sistemas antigos

A escolha não se resume a qual é a tecnologia mais recente. Trata-se de determinar qual delas proporciona uma margem operacional adequada na aplicação pretendida. Consulte os detalhes Comparação entre PCAP e resistivo quando ambas as opções continuam a ser possíveis.

Selecione a tecnologia no método de introdução de texto «Real»

“A ”utilização de luvas» não é um requisito absoluto. As luvas de nitrilo, couro, algodão, resistentes a cortes e isolantes apresentam comportamentos diferentes. A espessura, por si só, não descreve as suas propriedades elétricas.

O mesmo se aplica à água. Um projeto pode exigir um de três comportamentos diferentes:

• ignorar gotículas isoladas
• aceitar um dedo molhado
• suspender o contacto durante a exposição prolongada à água pesada

Estes comportamentos não são intercambiáveis. Devem ser definidos antes do ajuste do controlador e testados com a combinação real de luva, líquido e vidro de cobertura. O guia do ecrã tátil compatível com luvas explica as principais variáveis com mais pormenor.

Condições de aplicação	Ponto de partida prático	O que é necessário verificar
IHM gráfica moderna	PCAP	Objetivos da interface do utilizador, multitoque, ligação à terra e comportamento em termos de compatibilidade eletromagnética
Entrada com luva grossa ou caneta tátil universal	Resistiva ou PCAP sintonizada, caso seja imprescindível uma superfície frontal em vidro	Luva e ferramenta de introdução de dados reais
Quiosque exterior ou carregador de veículos elétricos	PCAP com uma parte frontal de vidro selada	Comportamento em condições de humidade, legibilidade à luz solar, temperatura e conceção da caixa
Limpeza frequente	Os ecrãs PCAP com frente de vidro são, muitas vezes, mais fáceis de limpar	Líquido de limpeza, rejeição de água e vedação das bordas
Substituição de painéis antigos	Adapte-se primeiro à tecnologia original	Contorno, área ativa, FPC, disposição dos pinos, controlador e calibração
Maquinaria com ruído elétrico	Resistivo para entrada simples, ou PCAP com ligação à terra e blindagem controladas	Sistema motorizado completo nas piores condições de funcionamento possíveis

Seleção do controlador tátil e da interface

A interface tátil é independente da interface de vídeo LCD. As ligações HDMI, DisplayPort, LVDS e eDP transmitem a imagem; as ligações USB, I²C ou uma interface série transmitem normalmente as coordenadas táteis.

USB

O USB HID é normalmente a opção mais simples para um monitor tátil ou um sistema baseado em PC. É fácil de testar de forma independente e é compatível com muitas plataformas Windows, Linux e Android. No entanto, é importante verificar a compatibilidade do anfitrião, especialmente no caso de sistemas operativos mais antigos, terminais com restrições de acesso e versões personalizadas do Android.

I²C

O I²C é comum em equipamentos incorporados, nos quais o controlador tátil se liga diretamente à placa-mãe. Pode reduzir a quantidade de cabos externos, mas requer a tensão correta, a definição adequada dos pinos, o controlador e a integração do firmware. Não deve ser considerado um substituto «plug-and-play» do USB.

Interface série

A RS-232 continua a ser útil em alguns sistemas industriais antigos e em projetos de substituição. Verifique o protocolo, o conector, a taxa de transmissão, a configuração de alimentação e a compatibilidade com o sistema operativo antes de assumir que existe compatibilidade.

Vidro de cobertura, resistência ao impacto e vedação frontal

Num projeto de PCAP, o vidro de cobertura define grande parte da aparência do produto e da durabilidade da superfície frontal. Um desenho deve especificar:

• dimensões exteriores e área de visualização
• espessura e material do vidro
• reforço químico ou têmpera térmica, quando aplicável
• acabamento das arestas, orifícios e recortes
• borda preta, logótipo e janelas transparentes
• Tratamento de superfície AG, AR ou AF, quando necessário

Um vidro mais espesso não significa, automaticamente, uma classificação IK mais elevada. O desempenho em termos de resistência ao impacto depende também do material do vidro, do processo de reforço, do estado das arestas, da largura do suporte, do adesivo, da estrutura do invólucro e da montagem de ensaio completa. O Guia de conceção do vidro de proteção do ecrã tátil aborda estes fatores separadamente.

A mesma distinção aplica-se às classificações IP. A norma IEC 60529 classifica a proteção contra a penetração de um invólucro. Um painel tátil pode ser compatível com um design frontal selado, mas isso, por si só, não confere ao equipamento acabado a classificação IP65. A compressão da junta, a colagem, as aberturas e o armário do cliente são fatores que afetam o resultado.

Ligação a ar ou ligação ótica?

A fixação por vácuo fixa o painel tátil em torno do perímetro do ecrã LCD e deixa uma camada de ar. É adequada para muitas aplicações em interiores e, normalmente, é mais fácil de reparar.

A colagem ótica preenche o espaço entre o painel tátil e o ecrã LCD com um adesivo transparente. Reduz a reflexão interna e pode melhorar o contraste aparente em condições de luz ambiente intensa. Além disso, elimina a camada de ar interna, onde, de outra forma, poderia formar-se condensação.

A colagem ótica não é necessária em todos os ecrãs industriais e não substitui um correto planeamento do brilho, da gestão térmica ou do invólucro. Utilize o guia de colagem ótica para determinar se a vantagem ótica justifica os requisitos adicionais em termos de processo e retrabalho.

Informações necessárias antes da elaboração do orçamento

Um desenho é o melhor ponto de partida. Quando não há nenhum desenho disponível, o modelo LCD e fotografias nítidas podem servir de base para uma análise inicial.

Artigo	Informações a fornecer
Nível do produto	Painel tátil, módulo de ecrã tátil, monitor ou PC de painel
Referência de visualização	Modelo do ecrã LCD, imagem do ecrã LCD, resolução e orientação
Mecânica	Dimensões exteriores, área ativa, área de visualização, espessura e orientação do FPC
Entrada	Rejeição de toque com o dedo, luva, caneta tátil, dedo molhado ou água
Tecnologia tátil	PCAP, resistivo de 4 fios ou resistivo de 5 fios
Interface	USB, I²C, RS-232 ou saída do controlador necessária
Design da parte frontal	Vidro de cobertura, impressão, aberturas, tratamento de superfície e alvo de vedação
Ambiente	Utilização em ambientes interiores/exteriores, temperatura, humidade, contaminação, vibração e ruído elétrico
Integração	Ligação por ar, ligação ótica ou apenas painel tátil
Projeto	Quantidade de amostras, procura anual, certificações necessárias e vida útil prevista da produção

Fornecer estes detalhes numa fase inicial é mais rápido do que escolher um painel tátil padrão com base na diagonal e ter de o redesenhar depois de a caixa estar concluída.

Validar a montagem final, e não apenas o painel tátil

Um teste em bancada com um sensor sem cobertura não pode servir de referência para o produto final. Antes da aprovação, teste o mesmo vidro, ecrã LCD, controlador, cabos, fonte de alimentação, estrutura metálica e software previstos para a produção.

O plano de validação deve incluir:

• precisão tátil, resposta nas bordas e multitoque, quando necessário
• as próprias luvas, o stylus e os gestos de operação
• comportamento definido de «toque húmido» ou de repulsão à água
• arranque a frio, ativação, reinício, rotação e reconhecimento do sistema operativo
• funcionamento com a fonte de alimentação prevista e o comprimento de cabo previsto
• estabilidade ao toque enquanto os motores, carregadores, inversores ou outras fontes de ruído estiverem em funcionamento
• condições de temperatura e humidade relevantes para o equipamento
• ajuste mecânico, folga do vidro e compressão da junta
• Ensaios de ESD e EMC exigidos pelo plano de conformidade do produto acabado

Repita os testes relevantes após substituir o ecrã LCD, o vidro de proteção, o controlador, o firmware, o cabo, a fonte de alimentação ou a caixa. O ajuste do controlador não consegue compensar todos os problemas de hardware ou de ligação à terra. Se surgirem toques falsos inexplicáveis, utilize um procedimento estruturado verificação de interferências no ecrã tátil em vez de aumentar a sensibilidade de forma aleatória.

Erros comuns nas especificações

Selecionar apenas pelo tamanho da diagonal

Dois painéis táteis com o mesmo tamanho nominal podem ter dimensões exteriores, áreas ativas, áreas de visualização e posições do FPC diferentes.

Tratar o suporte para luvas como uma funcionalidade do tipo «sim ou não»

O desempenho da luva depende do material, da espessura, do vidro de proteção, do design do sensor, do controlador e do firmware. Teste a luva em si.

Partindo do princípio de que o vidro espesso garante a classificação IK10

A espessura do vidro é apenas uma das componentes do conjunto resistente ao impacto. O desempenho IK deve ser verificado na estrutura final definida.

Afirmar que o painel tátil é à prova de água

A vedação e o comportamento ao toque são diferentes. A caixa de proteção impede a entrada de água; o firmware do controlador gere as gotículas e a entrada de água.

Ajustes antes de o hardware definitivo estar disponível

As definições do PCAP aprovadas numa bancada aberta podem tornar-se instáveis após a instalação do ecrã LCD, da moldura metálica, da fonte de alimentação e do cabo longo.

Ignorar alterações na produção

Um novo ecrã LCD, uma nova versão do controlador ou uma nova combinação de adesivos podem alterar o desempenho ótico ou tátil. Os programas OEM necessitam de regras de controlo e revalidação de componentes, e não apenas de uma primeira amostra bem-sucedida.

Perguntas mais frequentes

Qual é a melhor tecnologia tátil para equipamento industrial?

O PCAP é normalmente a opção preferida para ecrãs frontais de vidro selados, tecnologia multitoque e interfaces gráficas modernas. O ecrã tátil resistivo continua a ser útil para o uso de luvas grossas, a entrada universal com caneta tátil, o controlo simples de um único toque e muitos sistemas antigos.

Uma ecrã tátil PCAP industrial funciona com luvas?

Sim, desde que o sensor, o vidro de proteção, o controlador e o firmware proporcionem uma margem de sinal suficiente. A luva em si deve ser testada no equipamento completo.

Um ecrã tátil industrial é à prova de água?

Por si só, não. O painel tátil pode ser integrado numa frente selada, mas a classificação IP aplica-se ao invólucro testado ou ao produto acabado. A resistência à água por parte do controlador é um requisito distinto.

O PCAP requer calibração?

Normalmente, o PCAP não requer calibração de rotina. No entanto, poderá ser necessário efetuar o mapeamento ou a configuração após alterações na orientação do ecrã, no firmware, nas definições do anfitrião ou no layout do ecrã. Os sistemas resistivos convencionais podem requerer calibração.

O que é que deve ser enviado para a substituição do ecrã tátil?

Envie o esquema original do painel tátil, a área ativa e os detalhes do FPC e do conector, se disponíveis. Também são úteis fotografias nítidas da parte frontal, da parte traseira, do código do FPC, da etiqueta do LCD e da estrutura de instalação. Não basta apenas fazer corresponder o tamanho diagonal.

Recomendação final

Um ecrã tátil industrial fiável é o resultado de uma seleção adequada da tecnologia e de uma integração controlada do sistema. Comece por analisar o método de introdução de dados e o ambiente operacional reais, defina o nível do produto e as interfaces e, por fim, valide o conjunto completo antes da produção.

Para uma análise OEM, envie o modelo ou desenho do ecrã LCD, o método tátil pretendido, o design do vidro, a interface, o ambiente de funcionamento e a quantidade prevista. A Eagle Touch pode avaliar o painel tátil, o controlador e a abordagem de integração antes da aprovação do projeto.