PCAP и резистивные сенсорные экраны для промышленного оборудования

Для большинства новых промышленных интерфейсов человека-машины (HMI) с герметичной стеклянной передней панелью технология PCAP является оптимальным выбором для начала. Она обеспечивает лучшую оптическую прозрачность, износостойкость передней поверхности и поддержку мультитач-интерфейсов.

Резистивный сенсорный экран по-прежнему остается более безопасным выбором в тех случаях, когда оператору приходится использовать толстые непроводящие перчатки, пластиковый стилус или практически любой твердый предмет. Он также полезен для устаревшего оборудования, где замена исходной сенсорной технологии повлекла бы за собой ненужные риски интеграции.

Решение не должно основываться на том, какая технология более новая. Оно должно зависеть от оператора, условий эксплуатации, корпуса и системы управления.

PCAP и резистивный сенсорный экран: краткое сравнение

Требование	Проецируемая емкость (PCAP)	Резистивное прикосновение
Метод «Touch»	Легкое прикосновение пальцем или совместимым проводящим стилусом	Физическое давление, оказываемое пальцем, перчаткой, стилусом или твердым предметом
Мультисенсорный	Обычно поддерживается	Обычные 4-проводные и 5-проводные конструкции, как правило, являются однокнопочными
Толстые непроводящие перчатки	Возможно только при наличии подходящего датчика, контроллера и настройки	Как правило, это более предсказуемый выбор
Поверхность	Как правило, это жесткая стеклянная или полимерная защитная линза	Гибкая полиэфирная пленка в конструкциях с традиционными пленками и стеклом
Устойчивость к царапинам	Как правило, уровень выше при использовании подходящей стеклянной крышки	Низше, так как на открытой пленке могут появиться царапины
Оптическая чистота	В целом лучше, в зависимости от всего стека	Более низкая коэффициент пропускания и более сильное помутнение из-за гибких слоёв
Вода на поверхности	Необходимо определить и настроить поведение	Капли, как правило, не создают давления, однако герметизация кромок имеет решающее значение
Электрический шум	В большей степени зависит от заземления, экранирования и запаса по сигналу контроллера	Как правило, менее чувствительны к электрическим помехам
Калибровка	Обычно не требуется при повседневном использовании	Обычно требует первоначальной калибровки и может потребовать повторной калибровки
Индивидуальный дизайн передней панели	Идеально подходит для печатного защитного стекла, логотипов, отверстий и фигурных контуров	В большей степени ограничивается активной зоной, хвостовой частью и приводной конструкцией
Механизм износа	Отсутствие гибкой сенсорной поверхности, на которую нужно нажимать несколько раз	С течением времени конструкция пленки и прокладки подвергается механическому износу
Интеграция	Требуется проверка соответствия контроллера и проверка на этапе окончательной сборки	С точки зрения электроники это проще, но необходимо контролировать давление на оправу и калибровку
Стоимость проекта	Зависит от конструкции датчика, защитной линзы, контроллера, настройки, индивидуальных параметров и количества	Зависит от размера, 4-проводной или 5-проводной конструкции, материалов, индивидуальных требований и количества

Это лишь отправные точки, а не гарантии. Проведите испытания серийной перчатки и обеспечьте герметичность готовой сборки, а не полагайтесь только на описание компонентов.

Как эти две технологии распознают прикосновения

Проецируемый емкостной сенсорный экран

Датчик PCAP использует структуру из прозрачных проводящих электродов, нанесенных на стекло или пленку. Контроллер сканирует сетку электродов и фиксирует изменение ёмкости при приближении к поверхности пальца или другого совместимого проводящего объекта.

Технология PCAP реагирует на легкое прикосновение, поддерживает мультитач и может работать через защитную линзу. Однако её рабочие характеристики зависят от всей системы в целом. Толщина стекла, перчатки, вода, помехи от ЖК-дисплея, питание, кабели, заземление и находящиеся поблизости металлические предметы — всё это может повлиять на доступный запас сигнала. Ознакомьтесь с Руководство по промышленным сенсорным экранам технологии PCAP для получения более подробной информации об интеграции.

Резистивное прикосновение

Обычный резистивный сенсорный экран состоит из двух прозрачных проводящих поверхностей, разделенных распорными точками. Верхний полиэфирный слой при давлении изгибается и соприкасается с нижним слоем. Контроллер измеряет возникающее напряжение и вычисляет координаты прикосновения.

Поскольку он реагирует на давление, управлять им можно пальцем в перчатке, пластиковым стилусом или другим твёрдым предметом. Четырёхпроводные и пятипроводные конструкции отличаются по характеристикам измерения координат и износостойкости. Если резистивный сенсорный экран уже является наиболее вероятным выбором, см. Руководство по резистивным сенсорным экранам: 4-проводная и 5-проводная схемы.

Факторы, которые должны определять выбор

1. Что на самом деле будет использовать оператор?

“Использование перчаток” — это не исчерпывающая характеристика. Тонкие нитриловые перчатки, кожаные рабочие перчатки, перчатки с защитным покрытием, устойчивые к порезам, и утепленные зимние перчатки ведут себя по-разному.

Промышленный датчик PCAP может работать с множеством перчаток, однако датчик, защитная линза и прошивка должны обеспечивать достаточный запас по сигналу. Проведите тестирование конкретной перчатки на этапе окончательной сборки; простое повышение чувствительности может привести к скачкам координат или ложным нажатиям.

Выбирайте резистивный сенсорный экран, если необходимо работать в толстых непроводящих перчатках или с помощью обычного пластикового стилуса, а поддержка мультитач не требуется. Выбирайте PCAP, если для вас важнее легкий и привычный интерфейс управления пальцами и поддержка жестов.

Для испытаний конкретных моделей перчаток используйте Руководство по сенсорному экрану, совместимому с перчатками.

2. Что должно произойти, если экран намок?

Требования к водоснабжению должны описывать поведение, а не только степень воздействия. Оборудование может потребовать:

• не учитывайте единичные капли;
• принимать ввод с мокрого пальца;
• работать в мокрой перчатке; или
• При сильном дожде или промывке следует приостановить сенсорное управление.

Вода изменяет емкостное поле, поэтому для каждого типа управления требуется своя прошивка PCAP. Резистивный сенсор обычно не реагирует на неподвижную каплю, поскольку для срабатывания необходимо давление, однако попадание жидкости по краю датчика все же может привести к повреждению узла.

Ни одна из этих технологий сама по себе не обеспечивает готовому оборудованию степень защиты по стандарту IP. Степень защиты от проникновения определяется передней прокладкой, клеем, окантовкой, отверстиями и корпусом.

3. Насколько интенсивным будет воздействие на поверхность и насколько часто её придётся чистить?

Для общественных киосков, зарядных устройств для электромобилей и оборудования, которое очищается несколько раз в день, линза с непрерывным покрытием PCAP, как правило, обеспечивает более качественную переднюю поверхность. Стекло обладает большей стойкостью к истиранию, чем открытая пленка, используемая в обычных резистивных сенсорных экранах, и его проще интегрировать в переднюю панель, выполненную в одном уровне с корпусом.

Для защитной линзы по-прежнему необходимо подобрать подходящий материал, метод укрепления, опору по краям и обеспечить химическую совместимость. Более толстое стекло не гарантирует автоматически более высокий показатель IK; необходимо провести испытания готовой сборки. См. Руководство по проектированию защитного стекла для сенсорных экранов. Острые инструменты, многократные операции на одном небольшом участке и агрессивная очистка могут сократить срок службы резистивной верхней пленки.

4. Сложны ли условия электромонтажа?

Двигатели, инверторы, импульсные источники питания, длинные кабели и некачественное заземление могут создавать помехи в сигнале PCAP. Незакрепленный датчик PCAP может отлично работать на испытательном стенде, но стать нестабильным после установки за ЖК-дисплеем и подключения к производственному источнику питания.

Технологию PCAP по-прежнему можно использовать, однако заземление, экранирование, прокладка кабелей и настройка контроллера становятся неотъемлемой частью проекта сенсорного экрана. Если возникают ложные нажатия или скачки координат, следуйте структурированному проверка наличия помех в работе сенсорного экрана прежде чем повысить чувствительность.

Аналоговый резистивный сенсорный экран, как правило, менее чувствителен к подобным помехам. Он может стать вариантом с меньшим риском для простого одноточечного интерфейса HMI, установленного на старом оборудовании с высоким уровнем электромагнитных помех.

5. Это новый продукт или замена?

При разработке нового HMI со стеклянной передней панелью технология PCAP, как правило, обеспечивает большую свободу дизайна. Покрывная линза может выходить за пределы ЖК-дисплея, иметь нанесенные на нее рамки и логотипы, а также являться частью герметичной передней панели.

При реализации проекта по замене сначала необходимо убедиться в совместимости с исходной технологией. Переход с резистивной панели на PCAP может повлиять на интерфейс, драйвер, рамку, размеры отверстия, калибровку и программное обеспечение. В случае существующей резистивной панели необходимо уточнить контур, активную зону, зону обзора, направление выводов, распиновку, разъем и контроллер.

6. Что на самом деле требуется для интерфейса?

Мультитач имеет значение только в том случае, если программное обеспечение его поддерживает. Технология PCAP подходит для прокрутки, масштабирования, перетаскивания и жестов двумя пальцами. Резистивный сенсорный экран по-прежнему удобен для использования с большими кнопками, ввода цифр, работы со стилусом и устаревших одноточечных интерфейсов.

Практические рекомендации по началу работы в зависимости от области применения

Приложение	Практическая отправная точка	Что необходимо проверить
Зарядное устройство для электромобилей или общественный терминал на открытом воздухе	PCAP	Поведение во влажной среде, защитное стекло, читаемость при солнечном свете, герметичность и температура
Киоск самообслуживания	PCAP	Чистящие средства, частота прикосновений, герметичность передней панели и защита от вандализма
Новый промышленный интерфейс человека-машины (HMI) с современным графическим интерфейсом	PCAP	Тип перчаток, заземление, электромагнитная совместимость и необходимые жесты
Управление ЧПУ или станком в толстых перчатках	Резистивный, или настроенный PCAP, если стеклянная передняя панель является обязательным условием	Фактический размер перчатки, минимальный размер пуговицы и условия электробезопасности
Испытательный или измерительный прибор с пластиковым щупом	Резистивный	Наконечник стилуса, точность, калибровка и износ поверхности
Замена старого сенсорного экрана	В первую очередь следует сопоставить исходную технологию	Размеры, гибкая печатная плата (FPC), распиновка, контроллер, драйвер и калибровка
Интерфейс, подвергающийся интенсивной эксплуатации и требующий частой химической очистки	PCAP с совместимой защитной линзой	Химическая стойкость, герметизация кромок и ощущение на ощупь во влажном состоянии
Оборудование с высоким уровнем электромагнитных помех и простым управлением одним нажатием кнопки	Резистивная стратегия часто является отправной точкой с меньшим риском	Заземление, интерфейс с оборудованием и показатели электромагнитной совместимости на системном уровне

Ни в коем случае не следует принимать решение, исходя исключительно из названия приложения. Два заводских интерфейса человека-машины (HMI) могут требовать разных сенсорных технологий, поскольку в одном случае используется палец без перчаток за герметичным стеклянным экраном, а в другом — толстые перчатки и пластиковый стилус.

Распространенные ошибки при выборе

• Предполагается, что промышленная технология PCAP работает с любыми перчатками. Нельзя предполагать, что настройка, подходящая для стекла толщиной 2 мм, будет работать и для стекла толщиной 6 мм при использовании другой перчатки.
• Рассматривать отвод воды как гидроизоляцию. Прошивка распознает наличие воды; механическая конструкция предотвращает попадание влаги. Оба параметра должны быть указаны.
• Выбираем резистивный вариант исключительно из-за суровых условий эксплуатации. Износ, общественное использование или частая уборка могут сделать конструкцию PCAP со стеклянной передней панелью более предпочтительной.
• Утверждение сенсорной панели с свободным креплением. На характеристики сенсорного экрана могут влиять ЖК-дисплей, источник питания, кабели, металлический корпус, а также система заземления и соединительных проводов.
• Предполагая, что одна технология всегда дешевле. Стоимость сенсорного экрана зависит от его размера, конструкции датчика, защитного стекла, контроллера, индивидуальных настроек, объема заказа и текущей доступности материалов. Сравнивайте коммерческие предложения по готовой сборке, предназначенной для серийного производства, а не оценивайте стоимость, исходя исключительно из технологии сенсорного экрана.

Что нужно отправить поставщику сенсорных экранов

Прежде чем запрашивать образец или коммерческое предложение, предоставьте следующую информацию:

1. Модель ЖК-дисплея, размер по диагонали и технический чертеж.
2. Необходимо указать контур сенсорной панели, активную зону и зону отображения.
3. Требования к вводу данных пальцем, перчаткой или стилусом.
4. Требуемое количество точек касания и жестов.
5. Материал линзы-накладки, толщина, печать и обработка поверхности.
6. Вода, очистка, пыль и условия эксплуатации в зависимости от температуры.
7. USB, I²C, последовательный или другой сенсорный интерфейс.
8. Требования к операционной системе и драйверам.
9. Источник питания, металлический корпус, длина кабеля и схема заземления.
10. Количество прототипов, годовой объем производства и предполагаемый жизненный цикл продукта.

Заключительная рекомендация

Начните с технологии PCAP для нового промышленного продукта, которому требуется прочная стеклянная передняя панель, чёткая оптика и современный интерфейс. Начните с резистивного сенсорного экрана, если приоритетом является универсальный ввод с помощью нажатия, возможность использования толстых непроводящих перчаток, совместимость с пластиковыми стилусами или простая замена устаревшего оборудования.

Не принимайте решение о запуске в производство ни одного из вариантов, опираясь исключительно на техническое задание. Проведите тестирование, в ходе которого будут совместно проверены конкретный метод ввода данных, стекло, ЖК-дисплей, блок питания, корпус и условия окружающей среды.

Для реализации проекта по программе OEM необходимо предоставить компании Eagle Touch чертеж ЖК-дисплея, информацию о методе ввода данных, среде эксплуатации, интерфейсе и предполагаемом объеме заказа. Мы можем рассмотреть промышленный сенсорный экран на заказ определить структуру и предложить практичную конфигурацию прототипа до начала изготовления инструментов или серийного производства.

Часто задаваемые вопросы

Является ли технология PCAP более долговечной, чем резистивный сенсорный экран?

Экраны PCAP, как правило, обладают более высокой стойкостью к износу и царапинам, поскольку находятся за жесткой защитной линзой. Гибкая внешняя пленка резистивного экрана, в свою очередь, остается поверхностью, подверженной механическому износу.

Можно ли использовать PCAP в толстых промышленных перчатках?

Иногда. Работа зависит от перчаток, стекла, датчика, контроллера, прошивки и электрических помех. Резистивный сенсорный экран ведет себя более предсказуемо при использовании толстых непроводящих перчаток.

Какая технология лучше подходит для использования на открытом воздухе?

Универсального ответа нет. Технология PCAP подходит для герметичного стеклянного экрана, но требует определения поведения при попадании дождя. Резистивные экраны реже реагируют на неподвижные капли, но их пленка и края всё равно нуждаются в защите. Также важны яркость, УФ-излучение, температура и конструкция корпуса.

Требуется ли калибровка резистивного сенсорного экрана?

Обычные аналоговые резистивные сенсорные экраны, как правило, требуют первоначальной калибровки координат. Технология PCAP, как правило, не требует регулярной калибровки со стороны пользователя, хотя её контроллер и схема сопоставления координат всё же должны соответствовать системе.

Может ли резистивный сенсорный экран поддерживать мультитач?

Обычные 4-проводные и 5-проводные резистивные сенсорные экраны предназначены в основном для одноточечного ввода. Существуют специализированные резистивные технологии мультитач, однако они не являются стандартным выбором для большинства промышленных проектов OEM-производителей.