Wyświetlacze dla IoT - jak dobrać ekran do urządzeń Internetu Rzeczy?

W niniejszym artykule przyjrzymy się dostępnym technologiom wyświetlaczy pod kątem zastosowań w IoT. Omówimy ich zalety, wady i obszary zastosowań. Przeanalizujemy także trendy i wymagania rynku urządzeń IoT, aby pomóc w doborze optymalnych rozwiązań wyświetlaczy do konkretnych zastosowań.

Rynek IoT i rola wyświetlaczy

Urządzenia Internetu Rzeczy znajdują szerokie zastosowanie w inteligentnych domach i budynkach (sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem, zabezpieczeniami), transporcie i logistyce (monitorowanie pojazdów i ładunków), medycynie (telemonitoring pacjentów), rolnictwie (automatyzacja i kontrola upraw), przemyśle (kontrola linii produkcyjnych) i wielu innych obszarach.

Według prognoz McKinsey Global Institute ekonomiczna wartość, jaką może przynieść IoT, jest ogromna i ciągle rośnie, osiągając do 2030 roku wartość od 5,5 do 12,6 bil. dol. na całym świecie. Największy potencjał ekonomiczny IoT koncentruje się w określonych miejscach, z fabrykami na czele, które będą stanowiły około 26% potencjalnej wartości w 2030 roku. Chociaż B2B dominuje w tworzeniu wartości IoT, przewiduje się, że do 2030 roku 55% globalnej wartości IoT będzie pochodziło z krajów rozwiniętych.

Kluczowym elementem wielu urządzeń IoT są wyświetlacze. Pozwalają one na prezentację informacji użytkownikowi oraz interakcję z systemem. Stąd rozwój rynku IoT idzie w parze ze wzrostem zapotrzebowania na ekrany o specyficznych właściwościach.

Wybrane technologie wyświetlaczy dla IoT

W urządzeniach IoT wykorzystuje się różnorodne technologie wyświetlaczy, które różnią się parametrami, zaletami i wadami. Oto najpopularniejsze z nich:

• LCD TFT – wyświetlacze ciekłokrystaliczne z matrycą tranzystorową (TFT). Zapewniają szybki czas reakcji, dobre odwzorowanie kolorów i obsługę multimediów. Są stosunkowo energochłonne.
• OLED – wyświetlacze organiczne. Charakteryzują się doskonałym kontrastem, szerokimi kątami widzenia, niskim poborem mocy i możliwością wykonania w technologii elastycznej. Są droższe od LCD.
• EPD – wyświetlacze elektronicznego papieru. Niski pobór mocy, doskonała czytelność przy świetle dziennym, brak podświetlenia. Mają dłuższy czas odświeżania obrazu.
• Segmentowe LCD – proste wyświetlacze numeryczne i alfanumeryczne. Ich cechą jest niski koszt, uniwersalność, odporność. Mają ograniczoną funkcjonalność.
• Dotykowe – wyświetlacze z panelem dotykowym, umożliwiające sterowanie bezpośrednio z ekranu. Dostępne są różne technologie dotyku: pojemnościowe, rezystancyjne, podczerwieni.

Warto rozważyć zaawansowane rozwiązania w postaci paneli HMI all-in-one, które same w sobie zawierają mikroprocesory i interfejsy komunikacyjne. Pozwalają one na pełną integrację wyświetlacza z systemem IoT bez konieczności dodatkowych modułów.

Przykładem takiego rozwiązania jest wyświetlacz Riverdi STM32 Embedded Display, opisywany w dalszej części artykułu. Zawiera on wbudowany mikrokontroler STM32, porty komunikacyjne i możliwość łatwego programowania graficznych interfejsów użytkownika (GUI). Stanowi kompletne rozwiązanie dla urządzeń IoT.

Dobór wyświetlaczy z rozbudowanymi możliwościami komunikacyjnymi i obliczeniowymi jest kluczowy dla efektywnej wymiany danych w ramach systemów IoT i pozwala uniknąć dodatkowych kosztów związanych z implementacją modułów komunikacyjnych.

Przykładowe zastosowania wyświetlaczy w IoT

Wyświetlacze w IoT odgrywają kluczową rolę w prezentowaniu informacji użytkownikom oraz umożliwiają interakcję z urządzeniami. Oto kilka przykładów zastosowania wyświetlaczy w IoT:

• Inteligentne zegarki (smartwatches): Wykorzystują wyświetlacze do pokazywania notyfikacji, śledzenia aktywności fizycznej, monitorowania zdrowia i wielu innych funkcji.
• Inteligentne termostaty: Takie jak Nest lub Ecobee, które mają dotykowe wyświetlacze, pozwalające użytkownikom dostosowywać temperaturę oraz monitorować zużycie energii.
• Systemy inteligentnego oświetlenia: Niektóre systemy mają wyświetlacze, które informują o aktualnym stanie oświetlenia, zużyciu energii czy też harmonogramach włączania/wyłączania świateł.
• Inteligentne lodówki: Wyposażone w wyświetlacze dotykowe, które pokazują zawartość lodówki, przepisy kulinarne, listy zakupów lub nawet kalendarze rodziny.
• Medyczne urządzenia noszone: Takie jak monitory glukozy, które pokazują poziom cukru we krwi w czasie rzeczywistym.
• Systemy zarządzania flotą: Wykorzystują wyświetlacze w pojazdach do monitorowania trasy, zużycia paliwa i innych istotnych informacji o pojazdach.
• Inteligentne miasta: Wyświetlacze umieszczane na przystankach autobusowych lub stacjach metra, informujące o czasie przyjazdu kolejnych środków transportu lub aktualnych warunkach ruchu.
• Stacje ładowania elektrycznych pojazdów: Wyposażone w wyświetlacze, które informują użytkowników o stanie ładowania, koszcie i czasie potrzebnym do pełnego naładowania.
• Bezpieczeństwo i monitoring: Kamery bezpieczeństwa z wbudowanymi wyświetlaczami, które mogą pokazywać na żywo obraz z innych kamer w systemie.

To tylko kilka przykładów, a możliwości wykorzystania wyświetlaczy w IoT są niemal nieograniczone, zwłaszcza w miarę rozwoju technologii i innowacji w tej dziedzinie.

Przykładowe zastosowanie wyświetlacza w IoT w przemyśle

W przemyśle często spotykane są przenośne urządzenia pomiarowe z technologią IoT. Te urządzenia przesyłają informacje do baz danych w czasie rzeczywistym. Pracując w miejscach takich jak hale produkcyjne, są one narażone na różnorodne czynniki, w tym zakłócenia, wstrząsy, ekstremalne temperatury czy zapylenie.

Wyświetlacze OLED, takie jak jednobarwne modele z serii WEO012864G (fot. 1) od Winstara, są idealne do tych zastosowań. Działają w temperaturach od –40 do 80°C i oferują doskonałą widoczność w różnych warunkach oświetleniowych.

 

Fot. 1. OLED Winstar model WEO012864GLPP3D00000

Gdy konieczne jest wyświetlanie diagramów czy wykresów, bardziej odpowiednie mogą być wyświetlacze LCD-TFT. Ważne parametry to jasność, kąty obserwacji, a także szeroki zakres temperatur pracy. Model WF40ESWAA6MNN0# od Winstara (fot. 2) spełnia te wymagania.

 

Fot. 2. LCD-TFT Winstar model WF40ESWAA6MNN0

Dodatkową ochronę zapewnia umieszczenie wyświetlacza w obudowie o wysokim stopniu szczelności, takiej jak IP65. Taka obudowa jest całkowicie pyłoszczelna i częściowo wodoszczelna zgodnie z normą PN-EN 60529.

Wyświetlacze all-in-one jako rozwiązanie do aplikacji IoT

W przemyśle powszechnie stosowane są panele sterownicze HMI (Human- Machine Interface). Niekiedy można jeszcze spotkać się z tablicami z przyciskami, przełącznikami, pokrętłami czy miernikami/licznikami, które dziś wypierane są przez rozwiązania bazujące na ekranach, w tym także z funkcją dotyku. W tego typu panelach sterowniczych najczęściej korzysta się z wyświetlaczy LCD-TFT o odpowiednio dobranych parametrach, na które następnie nakładane są sensory dotykowe oraz szkło ochronne. Modelami, które doskonale sprawdzą się w tego typu aplikacjach, są 7- lub 10-calowe moduły typu all- in-one z serii STM32 Embedded Displays zaprojektowane przez zespół Riverdi (fot. 3). Ich rozdzielczość (1024×600 lub 1280×800), jasność (co najmniej 800 cd/m²) i kontrast (1000:1), a także pełne kąty obserwacji zapewnią doskonałą czytelność treści, nawet w warunkach intensywnego oświetlenia (np. w halach produkcyjnych). Cechą tej serii jest modularność, co sprawia, że od ręki dostępne są liczne warianty o zróżnicowanych parametrach, w tym również modele m.in. z panelami dotykowymi i szkłem ochronnym.

 

Fot. 3. LCD-TFT Riverdi model RVT101HVSNWC00-B z serii STM32 Embedded Displays

Dobór wyświetlaczy do aplikacji IoT

Wybierając wyświetlacz do konkretnego urządzenia lub systemu IoT, należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych czynników:

• Przeznaczenie i funkcje urządzenia – jakie informacje mają być wyświetlane
• Warunki pracy – w pomieszczeniach, na zewnątrz, zakres temperatur, wilgotność
• Wymagana trwałość i niezawodność – czas pracy, odporność
• Zasilanie – sieciowe, bateryjne, energooszczędność
• Potrzeby interfejsu użytkownika – sterowanie dotykowe, przyciski
• Koszty – budżet projektu, cena wyświetlacza
• Estetyka – rozmiar, kształt, kolorystyka

Przykładowo, w prostym inteligentnym liczniku energii przyda się podstawowy, ikonowy wyświetlacz do taryf i pomiarów. W precyzyjnych miernikach medycznych lepiej sprawdzi się OLED. Z kolei w rozkładzie jazdy na przystanku – energooszczędny e-papier.

Trendy w wyświetlaczach dla IoT

Obserwując kierunki rozwoju wyświetlaczy dla IoT, można zauważyć kilka głównych trendów:

• Rozwój elastycznych i składanych ekranów – coraz popularniejsze w urządzeniach mobilnych.
• Wyższe rozdzielczości i lepsza czytelność wyświetlanych treści.
• Integracja dotyku – wyświetlacze stają się jednocześnie interfejsem użytkownika.
• Energooszczędność – dłuższy czas pracy na baterii, niższe koszty eksploatacji.
• Lepsza odporność na działanie czynników zewnętrznych – wstrząsy, pył, woda.
• Antyrefleksyjne powłoki poprawiające czytelność w świetle dziennym.

Podsumowanie

Wybór odpowiedniej technologii wyświetlacza ma kluczowe znaczenie dla powodzenia projektu IoT. Musi uwzględniać specyficzne wymagania danego zastosowania. Na rynku dostępna jest szeroka gama ekranów LCD, OLED, EPD, które różnią się parametrami i obszarami zastosowań.

LCD TFT sprawdzą się w urządzeniach domowych i miejscach z dostępem do zasilania. OLED-y zyskują na popularności dzięki niskiemu poborowi mocy i możliwości wykonania w wersji elastycznej. EPD to wybór dla aplikacji zasilanych bateryjnie. Wyświetlacze dotykowe ułatwiają interakcję z systemem.

Wraz z szybkim rozwojem rynku IoT rosną również wymagania stawiane wyświetlaczom – większa energooszczędność, lepsza jakość obrazu, odporność na warunki pracy. Aby sprostać tym trendom, warto na bieżąco śledzić nowości i konsultować się z doświadczonym dostawcą przy doborze optymalnych wyświetlaczy do urządzeń IoT.

Unisystem
tel. 58 761 54 20
www.unisystem.pl