هنگامی که طراحان نمایشگرها را برای کنترل صنعتی، تجهیزات پزشکی و سایر سیستم های فشرده انتخاب می کنند، آنها نه تنها نیاز به نمایش اطلاعات بیشتر در صفحه نمایش های کوچکتر دارند،اما همچنین نیاز به بهبود دید، قابلیت استفاده و قابلیت اطمینان. علاوه بر این، لازم است که هزینه ها را کاهش داده و در عین حال توسعه را تسریع کنید.
در صورتی که از راه حل های سنتی استفاده می شود، دستیابی به ترکیبی مناسب از اندازه، وضوح، روشنایی و عملکرد صنعتی دشوار است.مشکل تبدیل به سطح دشواری ادغام می شودنمایشگرهای صنعتی کوچک معمولاً به صورت پانل های نمایشگر یا ماژول ها استفاده می کنند، اما نیاز دارند که طراحان تلاش های زیادی را برای رسیدگی به مسائل مانند رانندگان سطح پایین، روشنایی پس زمینه،و کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI).
این مقاله ابتدا به طور خلاصه چالش هایی را که طراحان در هنگام توسعه سیستم های جمع و جور با آن مواجه می شوند معرفی می کند. سپس نمایشگر 3.5 اینچ بلگ و پلی Newhaven Display را معرفی می کند.و نشان می دهد که چگونه به سرعت یکپارچه و گسترش این نمایش.
تقاضا برای صفحه نمایش های فشرده با وضوح بالا در بازار همچنان در حال رشد است
دستگاه های کوچک همیشه به سختی قادر به استفاده از صفحه نمایش با وضوح پایین بوده اند. به دلیل محدودیت های کاربردی، این سیستم های سنتی فقط نیاز به منو های ساده و برچسب های شاخص اساسی دارند.دستگاه های مدرن نیاز به صفحه نمایش با وضوح بالا برای ارائه داده های پیچیده و دستیابی به تجربه کاربر کامل دارند.
معرفی اتصال اینترنت اشیا (IoT) و قابلیت های تجزیه و تحلیل پیچیده باعث این تغییرات شده است.عملکرد این دستگاه ها بسیار فراتر از ارائه داده های اندازه گیری بازخورد استآنها همچنین نیاز به خروجی تجزیه و تحلیل عملکرد عمیق عملکرد دستگاه و ارائه راهنمایی عملیاتی بصری در طول عیب یابی دارند.
توسعه سیستم عامل ها همچنین تقاضا برای وضوح را افزایش داده است. همانطور که محیط های سنتی RTOS جاسازی شده به سیستم عامل های مدرن مانند لینوکس، ویندوز جاسازی شده و Raspberry Pi تبدیل می شوند،طراحان با یک محدودیت عملی روبرو هستند: سیستم عامل های مدرن نیاز به وضوح صفحه نمایش حداقل 640 × 480 دارند، که نمایشگرهای معمولی دستگاه های کوچک به سادگی نمی توانند برآورده شوند.
از منظر توسعه، استفاده مجدد از چارچوب های رابط کاربری، ابزارک ها و کتابخانه های آیکون در اصل برای دسکتاپ ها، تبلت ها،یا سیستم های جاسازی شده با وضوح بالاتر به واقعیت تبدیل شده استاین استفاده مجدد به اطمینان از سازگاری در نام تجاری و ویژگی ها در سراسر خطوط محصول کمک می کند ، در حالی که از کار یک بار سطح پایین رابط کاربری گرافیکی (GUI) جلوگیری می کند.
چرا نمایشگرهای کوچک سنتی یکپارچگی را پیچیده می کنند
برای پاسخگویی به این خواسته ها، طراحان از وضوح معمول 320 × 240 در صفحه نمایش های کوچک به صفحه نمایش های ترانزیستور نازک فیلم (TFT) 640 × 480 روشن و پاسخگو تغییر می کنند.و استفاده از فن آوری هایی مانند سوئیچینگ در هواپیما (IPS) برای دستیابی به رنگ های دقیق و زاویه های دید گسترده ترافزایش چهار برابر تعداد پیکسل ها باعث ایجاد یک رابط کاربری عالی شده است، اما همچنین به دو چالش مرتبط منجر شده است.
نمایشگرهای با وضوح بالا کمتر از 5 اینچ معمولاً به صورت صفحه نمایش برهنه ارائه می شوند و می توانند از طریق رابط هایی مانند RGB 24 بیتی ، LVDS یا MIPI-DSI متصل شوند.طراحان باید مسائل مانند طراحی مدار با سرعت بالا را حل کنندهمچنین نور پس زمینه صفحه نمایش های کوچک معمولاً تنها "بنیادی ترین" پیکربندی است.بنابراین طراحان نیاز به خرید رانندگان LED خود را و اجرای توابع کنترل کمرنگ.
از نظر نرم افزاری، صفحه نمایش های برهنه فاقد مکانیسم های شناسایی استاندارد هستند. طراحان باید زمان نمایش را به صورت دستی تنظیم کنند و درایورهای سفارشی را برای ورودی لمسی و کنترل پس نور توسعه دهند.با این حال، انجام این کار نیاز به دانش تخصصی از گرافیک و سیستم عامل دارد که ممکن است تمرکز اصلی تیم محصول نباشد و می تواند آزمایش، تولید،و نگهداری در محل پیچیده تر.
ادغام صفحه نمایش های کوچک را با استفاده از HDMI و USB ساده کنید
صفحه نمایش 3.5 اینچ IPS HDMI TFT Newhaven Display (شکل 1) یک پانل نمایش 640 × 480 را ادغام می کند، درایور روشنایی بالا، ساختار محافظ EMI،و ماژول لمسی ظرفیتی اختیاری به یک قطعه نمایش کاملتراکم پیکسل این پانل های نمایش 228 پیکسل در هر اینچ (PPI) است.پاسخگویی به الزامات وضوح رابط های انسان-ماشین (HMI) اطلاعات فشرده و اجتناب از مشکلات طراحی سخت افزار سنتی.
صفحه نمایش 3.5 اینچی IPS HDMI TFT Newhaven Display
شکل 1: صفحه نمایش 3.5 اینچی IPS HDMI TFT یک صفحه نمایش شفاف 640 × 480 را به یک قطعه پلاگ و پلی کامل ادغام می کند. (منبع تصویر: Newhaven Display)
نرم افزار رابط برای ویدئو HDMI می تواند اشکال زدایی سیستم را ساده کند. از نظر سیستم میزبان، این صفحه نمایش شبیه یک مانیتور استاندارد HDMI است،به جای یک صفحه نمایش برهنه ناشناخته که نیاز به یک تایمر سفارشی داردمثل هر مانیتور استاندارد HDMIاین رابط حالت 640x480 را از طریق داده های شناسایی نمایش گسترده (EDID) اعلام می کند و می تواند تشخیص خودکار را در سیستم عامل های رایانه ی تک صفحه ای (SBC) مانند ویندوز به دست آورد.این روش، نیازی به توسعه درایورهای گرافیکی سطح پایین وجود ندارد و خطر خطاهای پیکربندی رزولوشن می تواند تا حد ممکن به حداقل برسد.
NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU حساس به لمس (شکل 2) مفهوم طراحی رابط استاندارد را به ورودی لمسی ظرفیت (PCAP) آن گسترش می دهد.کانکتور میکرو USB می تواند هم قدرت 5 ولت و هم داده های لمسی را به طور همزمان فراهم کندکنترل کننده های لمسی به عنوان دستگاه های استاندارد USB Human Interface (USB-HID) در سیستم های ویندوز و لینوکس نمایش داده می شوند.بنابراین سیستم عامل به طور خودکار درایورهای خود را بدون نیاز به ماژول های هسته فروشنده خاص نصب می کند.
Newhaven Display NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (برای بزرگ کردن کلیک کنید)
شکل 2: NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU یک صفحه نمایش شفاف 640 × 480 را به یک مجموعه نمایش کامل ادغام می کند و دستگاه های محافظ EMI در اطراف اجزای فرکانس بالا نصب شده اند.(منبع تصویر): Newhaven Display، اصلاح شده توسط نویسنده)
این ماژول ها همچنین کل فرآیند مونتاژ را ساده می کنند. هنگام استفاده از یک راه حل صفحه نمایش برهنه، طراحان باید یکپارچه سازی چند مرحله ای را انجام دهند: نصب شیشه TFT در یک قاب سفارشینصب تخته های مستقل راننده در موقعیت های دیگر داخل محفظه، قرار دادن کابل های نوار دقیق بین قطعات و تعیین فضای نصب برای مدار راننده LED جداگانه.5 "IPS HDMI TFT فرآیند بالا را ساده تر می کند و تنها می تواند از طریق سوراخ های نصب در چهار گوشه قرار دارد.
معماری کابل دوگانه (HDMI برای ویدیو، Micro USB برای قدرت و لمس) مدار های انعطاف پذیر شکننده را با کابل های استاندارد جایگزین می کند.و کانکتورها در امتداد یک لبه صفحه مدار چاپی (بورد PC) برای سیم کشی مستقیم آسان تنظیم شده اندساختار محافظ EMI یکپارچه نیازمندی های ضد تداخل را در سطح پوسته کاهش می دهد.
استفاده از تکنولوژی IPS برای دستیابی به دید در زیر نور خورشید
در مقایسه با پانل های نمایشگر سنتی خم شده (TN) یا تراز عمودی (VA) ، نمایشگرهای IPS عملکرد نوری بسیار خوبی دارند.IPS یک زاویه دید 85 درجه در تمام جهت ها را به دست می آورد و رنگ و کنتراست سازگار را در زاویه های مختلف مشاهده حفظ می کندروشنایی معمولی مدل ظرفیت 810 شمع در هر متر مربع (cd / m 2) است که از استفاده در محیط های نور محیط قوی پشتیبانی می کند، ساخت ابزارهای دستی، پانل های کنترل،و سایر کاربردهای بیرونی و صنعتی به وضوح قابل مشاهده.
صفحه نمایش بدون لمس NHD-3.5-HDMI-HR-RXP (شکل 3) همان معماری کلی را اتخاذ می کند، اما از همپوشانی PCAP جلوگیری می کند. این منجر به روشنایی صفحه نمایش 950 cd / m2 می شود.ارائه قابلیت خواندن بهتر در نور خورشید برای برنامه هایی که ورودی را از طریق دکمه های فیزیکی یا سایر کنترل کننده های خارجی پردازش می کنندمصرف فعلی مدل های بدون لمس نیز کمی پایین تر است (ارزش معمولی 460 میلی آمپر (mA) به جای 490 mA است). این مدل همچنین از روش های اتصال HDMI و USB استفاده می کند.اما USB فقط برق را فراهم می کند.
صفحه نمایش NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP Newhaven Display، با ابعاد خاص نشان داده شده در تصویر (برای بزرگ کردن کلیک کنید)
شکل 3: مدل NHD-3.5-HDMI-HR-RXP یک صفحه نمایش 640 × 480 را پیش از ادغام می کند و طراحی باز شدن bezel را به جای پیکربندی لمسی ظرفیت پذیر می کند. (منبع تصویر: Newhaven Display،اصلاح شده توسط نویسنده)
محدوده دمای کار هر دو مدل -20 °C تا +70 °C و محدوده دمای ذخیره -30 °C تا +80 °C است. آزمایش های تأیید شامل چرخه حرارتی، لرزش،و تخلیه الکترواستاتیک، با ولتاژ آزمایش ± 8 کیلو ولت در هوا و ± 4 کیلو ولت در تماس. این ویژگی ها هر دو محصول را قادر می سازد در محیط های صنعتی، حمل و نقل و محیط های بیرونی روشن استفاده شود.و طراحان نیازی به انجام گواهینامه سطح نمایش ندارند.
تنظیمات سخت افزاری و نرم افزاری را به سرعت شروع کنید
در سطح سخت افزاری، ادغام عمدتا بر سه رابط اصلی تمرکز دارد (شکل 4). کانکتور HDMI نوع A برای ارائه ورودی ویدیو استفاده می شود؛ کانکتور USB Micro-B برای ارائه ولتاژ 5V استفاده می شود،و اگر یک مدل ظرفیت است، همچنین می تواند داده های لمسی USB-HID را انتقال دهد. بلوک کوچک ترمینال به پین کنترل راننده روشنایی عقب منجر می شود،که می تواند سیگنال های فعال ساده یا موج های تعدیل عرض پالس را از 5 kHz تا 100 kHz بپذیرد. چراغ شاخص وضعیت LED می تواند قدرت، تشخیص لینک HDMI و اقدامات لمسی نسخه ظرفیت را نشان دهد، که برای عیب یابی راه اندازی و عیب یابی در محل مفید است.
توابع اصلی Newhaven Display 3.5 "IPS HDMI TFT
ویژگی های اصلی IPS HDMI TFT در شکل 4:3.5 شامل رابط های HDMI (1) و USB Micro-B (2) ، HDMI ، منبع برق DC ، چراغ های شاخص LED تشخیص لمسی (3-5) و بلوک پایانی پشت نور (6) است. (منبع تصویر: Newhaven Display)
در سیستم های ویندوز 10 و 11، صفحه نمایش به طور خودکار به عنوان یک مانیتور HDMI معمولی تشخیص داده می شود.مدل ظرفیت دار به عنوان یک دستگاه لمسی USB-HID ذکر خواهد شد.نیازی به نصب درایورهای اختصاصی نیست، تنظیمات نمایش استاندارد و ابزارهای کالیبراسیون لمسی می تواند استفاده شود.
سیستم های مبتنی بر لینوکس به طور معمول از HDMI و EDID برای تشخیص حالت خودکار به شیوه ای مشابه استفاده می کنند.ماژول به عنوان یک مانیتور استاندارد HDMI نمایش داده می شود و سیستم به طور خودکار حالت 640 × 480 را انتخاب می کندبرای سیستم عامل هایی مانند Raspberry Pi، راهنمای کاربر نمونه هایی از دستورات پیکربندی را برای استفاده از حالت مورد نظر و زمان بندی در صورت لزوم ارائه می دهد.ورودی لمسی از صفحه نمایش نسخه ظرفیت به عنوان یک دستگاه USB-HID از طریق زیر سیستم ورودی استاندارد لینوکس نمایش داده می شود، ساده سازی ادغام با چارچوب های گرافیکی مشترک.
روشنایی روشنایی پس زمینه را می توان از طریق پین های کنترل درایور LED یکپارچه بدون نیاز به یک مدار رانندگی جداگانه تنظیم کرد.سطوح منطق ایستاتیک می توانند برای کنترل ساده روشن / خاموش استفاده شوند، در حالی که ورودی های تعدیل عرض پالس می توانند روشنایی را برای انطباق با محیط های کم نور یا کاهش مصرف برق بیکار تنظیم کنند.این روش از سر و صدای سوئیچ و پیچیدگی طراحی ناشی از طراحی رانندگان LED ولتاژ بالا در صفحه مدار اصلی جلوگیری می کند.