Monitores marítimos com ecrã tátil para sistemas de controlo de embarcações

Um monitor tátil marítimo tem de fazer mais do que apenas apresentar dados de navegação ou do equipamento. Tem de se manter legível, com boa capacidade de resposta e mecanicamente estável, mesmo quando exposto a reflexos, humidade, vibrações, variações de temperatura e funcionamento contínuo.

Estas condições afetam praticamente todas as partes do ecrã: brilho do LCD, vidro frontal, tecnologia tátil, colagem ótica, vedação, montagem, conectores e entrada de alimentação. Um monitor que funciona bem num escritório pode tornar-se difícil de ler, produzir toques falsos ou avariar prematuramente quando instalado num navio.

Para os fabricantes de equipamento e os integradores de sistemas, a solução adequada depende, portanto, do local onde o monitor é instalado e da forma como será utilizado — e não apenas do tamanho do ecrã ou da resolução.

Por que razão os sistemas de controlo marítimo utilizam monitores táteis

As embarcações modernas integram dados de navegação, dados do motor, alarmes, comunicações e monitorização de equipamentos em sistemas de controlo digitais. Um ecrã tátil permite aos operadores aceder diretamente a estas funções, sem necessidade de um teclado e de um rato separados em cada posto de comando.

As aplicações típicas incluem:

• sistemas de navegação na ponte e de cartas náuticas;
• painéis de monitorização de embarcações e de alarme;
• interfaces do motor e da propulsão;
• comandos do equipamento de convés;
• maquinaria offshore;
• terminais de vigilância e comunicação.

O controlo tátil pode reduzir o espaço no painel e facilitar o acesso à informação, mas não deve substituir automaticamente todos os controlos físicos. As paragens de emergência, os comandos críticos para a segurança e as funções utilizadas com frequência podem continuar a exigir botões, interruptores ou outro método de entrada de reserva específicos.

A função do ecrã tátil é proporcionar uma interface de operação clara e eficiente, integrando-se de forma segura na arquitetura global de controlo.

Comece pelo local de instalação

“A expressão ”utilização marítima» não se refere a um único ambiente operacional. Um ecrã instalado no interior de uma ponte de comando fechada tem requisitos diferentes dos de um ecrã instalado num convés exposto.

Local de instalação	Principais questões relativas ao ecrã principal
Ponte coberta	Visibilidade diurna e noturna, baixo nível de reflexo, gama de regulação da intensidade luminosa, compatibilidade com o sistema
Ponte aberta ou tabuleiro	Luz solar direta, chuva, névoa salina, contacto com a humidade, vedação mais resistente
Sala das máquinas	Calor, vibração, luvas, contaminação e funcionamento contínuo
Equipamento offshore	Humidade, corrosão, vibração, legibilidade ao ar livre e acesso para manutenção
Consola integrada	Recorte, compressão da junta, folga traseira, conectores e conceção térmica

Antes de escolher o ecrã, verifique se será exposta a superfície frontal, a parte traseira do invólucro ou o monitor na sua totalidade. Isto determina se basta uma vedação apenas na parte frontal ou se é necessário um invólucro totalmente vedado.

Para uma visão geral mais abrangente das plataformas de exibição adequadas, consulte o nosso ecrãs industriais para sistemas marítimos.

A legibilidade à luz do sol é mais do que um simples valor de brilho

A luz solar intensa e os reflexos da água podem tornar um ecrã normal difícil de ver. Um elevado nível de brilho ajuda, mas o brilho por si só não garante a legibilidade.

É necessário ter em conta o conjunto completo de componentes óticos:

• Luminância do LCD;
• transmitância do sensor tátil;
• reflexo no vidro de cobertura;
• Tratamento de superfície AG ou AR;
• colagem a ar ou colagem ótica;
• ângulo de visão;
• a cor e o contraste da interface do utilizador.

Um ecrã LCD com especificações de 1 000 nits não terá necessariamente de atingir os 1 000 nits no conjunto final do ecrã tátil. O sensor tátil, o vidro e os revestimentos influenciam a luz que chega ao utilizador. Sempre que possível, o brilho deve ser verificado na superfície frontal do ecrã montado.

A colagem ótica elimina a camada de ar entre o conjunto tátil e o ecrã LCD. Pode reduzir a reflexão interna, melhorar o contraste percebido e diminuir o risco de condensação nessa interface colada. Não aumenta o brilho nativo do ecrã LCD nem torna o monitor completo à prova de água.

O nosso Guia comparativo entre a colagem a ar e a colagem ótica explica estas diferenças com mais pormenor.

O funcionamento noturno também é importante. Um ecrã que seja eficaz à luz do dia pode, ainda assim, não ser adequado numa ponte se não for possível reduzir a luminosidade o suficiente para utilização noturna. Quando for necessário o funcionamento durante o dia, ao anoitecer e à noite, a gama de regulação de luminosidade disponível deve ser avaliada em conjunto com o brilho máximo.

PCAP ou ecrã tátil resistivo para utilização em ambiente marítimo?

A tecnologia tátil capacitiva projetada é amplamente utilizada nas interfaces homem-máquina (HMI) marítimas modernas, uma vez que proporciona uma superfície de vidro transparente, uma resposta precisa e capacidade multitoque. No entanto, as configurações padrão da tecnologia PCAP não são automaticamente adequadas para condições de chuva, água salgada ou luvas grossas.

A água na superfície pode alterar as condições elétricas detetadas pelo controlador tátil. Dependendo do controlador, da afinação e da ligação à terra, isto pode causar falsos toques, bloqueio da entrada tátil ou redução da precisão.

Um projeto de PCAP para aplicações marítimas deve, por conseguinte, ser testado com:

• a espessura final do vidro de cobertura;
• a estrutura de ligação propriamente dita;
• dedos molhados e gotículas de água;
• as luvas utilizadas pelos operadores;
• a caixa metálica acabada;
• a fonte de alimentação prevista e o computador anfitrião.

Aumentar a sensibilidade para a utilização com luvas pode também aumentar a sensibilidade à água ou ao ruído elétrico. A configuração correta do firmware consiste em encontrar um equilíbrio, e não simplesmente na sensibilidade mais elevada disponível.

O ecrã tátil resistivo continua a ser prático nos casos em que os operadores utilizam luvas grossas ou um stylus. Responde à pressão em vez da capacitância do dedo, mas normalmente oferece uma menor nitidez ótica e uma capacidade multitoque mais limitada do que o PCAP.

Requisito	Ecrã tátil PCAP	Toque resistivo
Utilização com os dedos nus	Excelente	Bom
Gestos multi-toque	Apoiado	Normalmente, não é necessário nem é suportado
Operação com luvas grossas	Requer validação e ajuste	Em geral, mais fácil
Superfície molhada	Requer afinação e testes do controlador	Menos sensível à interferência capacitiva da água
Nitidez ótica	Mais alto	Inferior
Frente em vidro resistente	Muito adequado	Dependente da construção

Nenhuma das duas tecnologias é sempre a melhor. A decisão deve basear-se no operador, nas luvas, na exposição à água e na interface do software.

Confirme o que a classificação IP abrange efetivamente

Uma classificação IP aplica-se apenas à estrutura que foi testada. A expressão “frente IP65” significa normalmente que a face frontal instalada é resistente ao pó e a jatos de água quando a junta está corretamente comprimida contra o invólucro do cliente. Não significa que a parte traseira do invólucro, os conectores ou o monitor na sua totalidade sejam IP65.

No caso de um monitor montado em painel, a vedação não depende apenas do vidro:

• moldura frontal ou design com vidro de ponta a ponta;
• material e posição da junta;
• abertura de instalação;
• pressão crescente;
• planicidade do invólucro;
• pontos de entrada de cabos e conectores.

Um monitor com painel aberto pode necessitar de uma caixa totalmente selada e de conectores à prova de água. Um monitor instalado no interior de um armário de controlo protegido pode necessitar apenas de uma superfície frontal selada.

A especificação e o desenho devem indicar claramente se a classificação se aplica à parte da frente, à parte de trás ou a todo o invólucro.

O sal, a condensação e a corrosão exigem uma abordagem sistémica

A água salgada não afeta apenas a superfície do ecrã. A humidade carregada de sal pode atingir conectores expostos, parafusos, bordas da caixa e placas de controlo. Com o tempo, isto pode causar corrosão, sinais instáveis ou avarias no controlo tátil.

Dependendo do nível de exposição, o projeto poderá necessitar de:

• material da caixa ou tratamento de superfície resistente à corrosão;
• parafusos de aço inoxidável;
• conectores protegidos ou selados;
• materiais adequados para juntas;
• revestimento conformável em placas de circuito impresso selecionadas;
• considerações relativas à drenagem ou à gestão da pressão;
• colagem ótica nos casos em que o embaciamento interno constitui um problema.

A colagem ótica pode eliminar o risco de condensação na interface do ecrã LCD colado, mas não consegue impedir que a humidade entre num invólucro que não esteja devidamente vedado.

A vibração afeta mais do que apenas o ecrã LCD

Os motores, o movimento da embarcação e o impacto das ondas geram uma tensão mecânica contínua. Um ecrã pode funcionar corretamente durante os testes iniciais, mas pode passar a apresentar falhas intermitentes se a montagem ou as ligações dos cabos não forem estáveis.

A revisão técnica deve incluir:

• montagem em painel ou estrutura de montagem VESA;
• rigidez da estrutura;
• apoio em torno de vidros de cobertura grandes ou pesados;
• método de fixação por parafuso;
• alívio de tensão do cabo;
• conectores de vídeo e de alimentação com bloqueio;
• suporte interno para PCB e LCD;
• requisitos de vibração para a aplicação final.

Testar um monitor solto numa bancada não reproduz as condições mecânicas da consola montada. Sempre que possível, a amostra deve ser avaliada utilizando a estrutura de montagem e os cabos previstos.

Verificar a alimentação, as interfaces e o ruído elétrico

Os sistemas elétricos marítimos podem não proporcionar o mesmo fornecimento estável que um adaptador de corrente de laboratório. As variações de tensão, as cargas de comutação e o ruído elétrico podem afetar o ecrã, o controlador tátil e a ligação do sinal.

O integrador de sistemas deve confirmar:

• intervalo nominal e admissível de entrada de corrente contínua;
• se é necessário o isolamento;
• requisitos relativos à polaridade inversa e aos picos de tensão;
• ligação à terra entre o monitor e a caixa;
• Ligação HDMI, DisplayPort, DVI ou VGA;
• USB, RS232 ou outra interface tátil;
• comprimento do cabo e fixação do conector;
• Compatibilidade com o sistema operativo e com o controlador tátil.

Um ecrã tátil PCAP que funcione corretamente com um cabo USB curto pode apresentar um comportamento diferente após a instalação junto a motores, inversores, rádios ou outras fontes de ruído. A ligação à terra e o ajuste tátil devem ser verificados no sistema destinado à produção.

As normas marítimas devem ser definidas numa fase inicial

Nem todos os ecrãs instalados num barco requerem a mesma certificação. A navegação comercial, os equipamentos de navegação, os sistemas offshore, as embarcações de recreio e os painéis de controlo não destinados à navegação podem seguir diferentes processos de homologação.

Os requisitos podem incluir a norma IEC 60945, a norma IACS E10, a aprovação de uma sociedade de classificação ou normas específicas de desempenho do ECDIS. Estes requisitos influenciam a seleção de componentes, a conceção em termos de compatibilidade eletromagnética (EMC), os ensaios ambientais, a documentação, os custos de desenvolvimento e os prazos de execução.

Um monitor descrito como adequado para um ambiente marítimo não é, automaticamente, um ecrã marítimo certificado. Se a certificação ou a homologação forem obrigatórias, estas devem ser identificadas antes da elaboração do orçamento e do desenvolvimento da amostra — e não depois de o projeto do hardware ter sido concluído.

O que deve ser testado antes da produção?

Uma amostra destinada à produção deve ser avaliada em condições que representem a instalação final do recipiente.

A revisão deve incluir:

• legibilidade ao utilizar a interface real à luz do dia;
• brilho mínimo durante o funcionamento noturno;
• resposta tátil com luvas específicas;
• sensação de humidade e comportamento das gotículas de água;
• resistência a toques falsos;
• desempenho do ecrã e do toque às temperaturas exigidas;
• funcionamento nas condições de tensão previstas;
• estabilidade do conector e do cabo;
• desempenho em termos de vibração;
• vedação após a instalação;
• funcionamento contínuo e comportamento térmico.

Qualquer afirmação relativa ao brilho, à proteção IP, ao funcionamento com luvas, à temperatura ou à resistência ao impacto deve estar associada a um método de ensaio definido e à configuração exata do produto.

Informações a fornecer para um projeto de ecrã tátil marítimo

Para avaliar um monitor marítimo personalizado, o fornecedor deve receber:

• tamanho, resolução e orientação do ecrã;
• local de instalação;
• utilização em espaços interiores, em espaços exteriores protegidos ou em espaços exteriores expostos;
• desenhos de montagem e de recorte;
• brilho pretendido e intervalo de regulação do brilho;
• Preferência por ecrã tátil PCAP ou resistivo;
• requisitos relativos às luvas e ao toque em superfícies molhadas;
• espessura do vidro de cobertura e tratamento da superfície;
• requisito de IP apenas na parte frontal ou com invólucro completo;
• temperatura de funcionamento;
• interfaces de vídeo, táteis e de alimentação;
• normas ou certificações exigidas;
• quantidade anual prevista e vida útil do produto.

A Eagle Touch desenvolve monitores táteis industriais personalizados com brilho configurável, vidro de proteção, tecnologia tátil, colagem ótica, interfaces e estruturas de montagem. O nosso soluções de monitores táteis legíveis à luz solar estão disponíveis para projetos em que a visibilidade no exterior é um requisito fundamental.

Desenvolver o monitor tendo em conta o ambiente real da embarcação

Um monitor tátil marítimo fiável não se obtém simplesmente colocando uma etiqueta de «à prova de água» num ecrã LCD normal. É o resultado da adaptação da estrutura ótica, do comportamento tátil, da vedação, da estrutura mecânica, do projeto elétrico e do plano de verificação ao ambiente real da embarcação.

O ponto de partida mais útil não é uma longa lista de especificações preferenciais. É uma descrição clara do local onde o ecrã será instalado, o que o operador deve fazer com ele e quais os requisitos ambientais ou de certificação que o sistema completo deve cumprir.

Se estiver a desenvolver um sistema de controlo de embarcações, um terminal de navegação ou uma interface para equipamento offshore, envie-nos as suas condições de instalação, o desenho e as especificações principais. A equipa de engenharia da Eagle Touch pode avaliar se uma plataforma existente, um monitor modificado ou um sistema totalmente solução tátil personalizada é a opção mais prática.