Wyświetlacze do aplikacji zewnętrznych

Wyświetlacze przemysłowe do aplikacji outdoorowych stanowią wyzwanie projektowe przede wszystkim pod kątem wytrzymałości, odporności na warunki atmosferyczne (nieraz ekstremalne) oraz jakości obrazu zapewniającej doskonałą czytelność w pełnym słońcu i z dowolnego punktu obserwacji. Dlatego warto dokładnie przyjrzeć się, jakie czynniki powinny być brane pod uwagę przy wyborze wyświetlaczy stosowanych na zewnątrz, poza budynkami.

Dobierając wyświetlacz do zastosowania w urządzeniu, które działać będzie w terenie, należy zwrócić uwagę na wiele szczegółowych parametrów i przewidzieć najważniejsze formy ryzyka, na które narażony będzie ekran. W artykule prezentujemy te obszary i parametry, na których należy skoncentrować uwagę, szukając rozwiązań dopasowanych pod konkretne zastosowanie outdoorowe. Są to:

• środowisko pracy (deszcz, mróz, upały, nasłonecznienie, piach, pył),
• odpowiednia czytelność prezentowanych treści,
• niezawodność (działanie w trybie 24/7),
• efektywność energetyczna (w sytuacji, gdy stały dostęp do zasilania jest niepewny lub niemożliwy),
• solidność (odporność na działania wandali),
• wytrzymałość (w przypadku wielu tysięcy użytkowników w miejscach publicznych),
• możliwość łatwego serwisowania urządzeń.

Wybór odpowiedniego wyświetlacza może być kluczowy dla sukcesu danego projektu czy inwestycji. Dlatego warto poświęcić czas na analizę dostępnych opcji i wybranie modelu najlepiej dopasowanego do sprecyzowanych wymagań.

Odporność na ekstremalne warunki atmosferyczne

Kiedy mówimy o wyświetlaczach przemysłowych do zastosowań zewnętrznych, na pierwszym miejscu musimy skupić się na ich odporności na warunki atmosferyczne. Ekstremalne temperatury, zarówno niskie, jak i wysokie, silne nasłonecznienie, wilgotność, kurz czy promieniowanie UV – to wszystko jest dla tradycyjnych wyświetlaczy wyzwaniem, które może zdecydować o ich żywotności. Wyświetlacze przemysłowe muszą być tak skonstruowane i wyprodukowane, aby były w stanie przetrwać te surowe warunki.

Oznacza to zastosowanie specjalistycznych materiałów i technologii, takich jak na przykład matryce LCD-TFT wyposażone w technologię hi-TNI, która zapewnia ochronę ciekłych kryształów przed uszkodzeniem pod wpływem promieniowania słonecznego.

Implementacja wyświetlaczy LCD-TFT w aplikacjach na zewnątrz wymaga uwzględnienia szeregu czynników, aby zapewnić ich prawidłowe działanie w różnych warunkach atmosferycznych. Kluczowym parametrem jest szeroki zakres temperatur pracy, który dla wielu modeli tego typu określany jest w przedziale od –20 do 70°C, a nawet od –30 do 85°C. W skrajnych temperaturach panujących w terenie, dodatkowe elementy, takie jak grzałki czy wentylatory umieszczone w obudowie urządzenia końcowego, mogą być niezbędne do utrzymania temperatury optymalnej dla komponentów elektronicznych.

Dodatkowo wszelka elektronika przeznaczona do zastosowania na zewnątrz musi być odpowiednio chroniona przed potencjalnymi zanieczyszczeniami, takimi jak kurz, pył czy woda. Osiąga się to poprzez umieszczenie urządzeń w odpowiednio szczelnych obudowach, których poziom ochrony określany jest za pomocą kodów IP zgodnie z normą PN-EN 60529. Wdrażanie dodatkowych barier, takich jak uszczelki, jest jednym z podstawowych sposobów zabezpieczania modułów z ekranami. Na przykład kod IP65 oznacza, że obudowa zapewnia ochronę przed wnikaniem jakichkolwiek pyłów, a także w pewnym stopniu wody.

Urządzenia pracujące w najtrudniejszych warunkach mogą wymagać ochrony na najwyższym poziomie opisanym w normie, czyli IP69 – tego typu obudowy są całkowicie pyło- i wodoszczelne. Tak zabezpieczone urządzenia można również myć wodą o wysokiej temperaturze (+80°C) pod wysokim ciśnieniem (80...100 barów).

Innym sposobem impregnacji elementów elektronicznych jest ich lakierowanie specjalnymi preparatami elektroizolacyjnymi, które mogą chronić podzespoły przed temperaturą, chemikaliami, pyłem czy wilgocią. Co więcej, takie rozwiązanie może zwiększyć żywotność urządzenia, ponieważ zmniejsza ryzyko związane z powstawaniem korozji, zwarć lub dendrytów.

Doskonałe parametry optyczne

Jeżeli mówimy o wyświetlaczach, nie możemy zapominać o parametrach optycznych, które są kluczowe dla jakości obrazu. Wyświetlacze przemysłowe do zastosowań na zewnątrz muszą charakteryzować się doskonałymi parametrami, takimi jak wysoki kontrast, jasność i szerokie kąty obserwacji. Dlaczego jest to tak ważne? Wszystko przez fakt, że te wyświetlacze muszą zapewniać czytelność obrazu nawet w mocnym świetle słonecznym. Wtedy kluczowe jest dobranie odpowiedniej jasności – co najmniej na poziomie 1500 cd/m²,
a idealnie 2500 cd/m² i więcej.

W przypadku wyświetlaczy LCD-TFT konieczne może być zastosowanie produktów wyposażonych we wspomnianą wcześniej technologię hi-TNI. Co ciekawe, w przypadku wyświetlaczy OLED możliwe jest użycie modułów o mniejszej jasności, ponieważ ekrany te wyróżnia bardzo wysoki kontrast, co zapewnia bardzo dobrą czytelność nawet w bezpośrednim świetle słonecznym.

Dodatkowo powłoki nałożone na powierzchnię ekranów, takie jak powłoka anti-reflective (AR) lub anti-glare (AG), mogą poprawić doświadczenia użytkownika poprzez redukcję odbicia światła. Zastosowanie różnych kombinacji warstw antyrefleksyjnych umożliwia redukcję współczynnika odbicia światła do poziomu 2%.

Ważne będą również pełne katy obserwacji (uzyskiwane wraz z zastosowaniem matryc IPS lub we wspomnianych już wyświetlaczach OLED), umożliwiające odczytywanie treści na ekranie z dowolnej płaszczyzny. Warto przy tym dodać, że w przypadku planowanego korzystania z matryc IPS w okularach z polaryzacją konieczne będzie wyposażenie matryc w polaryzatory kołowe (C-POL), aby treść na ekranie była widoczna w okularach z polaryzacją.

Prosta obsługa i konserwacja

Obsługa i konserwacja wyświetlaczy przemysłowych to kolejne istotne kwestie. Urządzenia te powinny być tak zaprojektowane, aby ich użytkowanie było łatwe i intuicyjne, a serwisowanie nieskomplikowane. Dzięki temu możliwe jest zminimalizowanie kosztów związanych z utrzymaniem urządzenia.

To również kluczowe z punktu widzenia optymalizacji procesów produkcyjnych oraz utrzymania ciągłości pracy.

Jeżeli chodzi o obsługę wyświetlacza, to najbardziej niezawodnym i wszechstronnym obecnie sposobem interakcji z ekranem będzie stosowanie pojemnościowych sensorów dotykowych, które są przystosowane do intensywnego użytkowania. Należy przy tym pamiętać o odpowiednim dopasowaniu ich parametrów (czyli tuningu sterownika), aby można było obsługiwać wyświetlacz w nietypowych warunkach, tj. z kroplami deszczu na wyświetlaczu (tryb water rejection), przy zakurzeniu, w rękawicach lub też w trybie palm rejection, który wykrywa obecność obiektów na powierzchni ekranu.

Konserwacja i serwisowanie wyświetlaczy pracujących w zastosowaniach outdoorowych powinno przebiegać łatwo, ale najlepiej tak dobrać komponenty, aby ingerowanie w urządzenie końcowe nie było konieczne. Niektóre wyświetlacze LCD-TFT stosowane w systemach digital signage są przeznaczone do pracy przez całą dobę. W takich przypadkach kluczowym parametrem jest czas życia podświetlania LED, który określa średni okres bezawaryjnej pracy diod LED tworzących podświetlenie w wyświetlaczach LCD. Na rynku dostępne są rozwiązania, dla których ten parametr jest określany nawet na poziomie 100 000 godzin. Przy zachowaniu odpowiednich warunków takie wyświetlacze mogą działać bezawaryjnie przez co najmniej kilka lat, a nawet do 10 lat.

Bezpieczeństwo na pierwszym miejscu

Bezpieczeństwo użytkowników jest kluczowym aspektem przy projektowaniu wyświetlaczy do zastosowań na zewnątrz, które muszą być odporne na różnego rodzaju uszkodzenia i akty wandalizmu. Wymagane dodatkowo mogą być funkcje takie jak zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, przeciwwstrząsowe czy systemy przeciwpożarowe. Każdy moduł z sensorem dotykowym jest zabezpieczany szkłem ochronnym, które zapewnia odporność na uszkodzenia mechaniczne.

Zwykle, aby zapewnić odpowiednią ochronę modułu, wystarczające będzie użycie szkła o grubości 5 mm – dla tego typu rozwiązań możliwe jest uzyskanie stopnia odporności na obciążenia mechaniczne na poziomie IK08 według wytycznych normy PN-EN 62262. Dodatkowo, można nałożyć powłokę anti shatter (AS), która zapobiega rozprzestrzenianiu się odłamków szkła z pękniętego modułu.

W przypadku urządzeń obsługiwanych przez tysiące osób, takich jak punkty samodzielnej odprawy na lotniskach, rekomendowane jest nałożenie powłoki anti microbial (AM), która ogranicza możliwość namnażania się drobnoustrojów nanoszonych na powierzchnie ekranów przez użytkowników. Jej skuteczność określa się na poziomie co najmniej 99,9%. Dodatkowo można zastosować powłokę anti fingerprint (AF), która ogranicza możliwość przywierania zanieczyszczeń do powierzchni ekranu.

Przykładowe zastosowania wyświetlaczy w urządzeniach typu outdoor

Wyświetlacze LCD-TFT znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach zewnętrznych. Są one kluczowym elementem systemów informacji pasażerskiej, w tym interaktywnych rozkładów jazdy, a także oznakowania prowadzącego do właściwych przystanków lub stacji. W miejscach publicznych często liczy się rozmiar i niezawodność wyświetlacza, w czym świetnie sprawdzą się produkty AUO, np. 46-calowy wyświetlacz LCD-TFT model P460HVN05.0 (fotografia 1), oferujący wysoki kontrast, jasność i rozdzielczość.

Fotografia 1. Wyświetlacz LCD-TFT typu P460HVN05.0 o przekątnej 46 cali oferujący wysoki kontrast, jasność i rozdzielczość

Informacja pasażerska, aktualizowana w czasie rzeczywistym, jest niezwykle ważna dla każdej podróży, generując zapotrzebowanie na dynamiczną wizualizację treści. Tutaj warto rozważyć zastosowanie wyświetlaczy w technologii e-papieru (EPD), który jest energooszczędny i może służyć jako zamiennik papierowego rozkładu jazdy. Rozwiązaniami na bazie e-papieru, które z powodzeniem można stosować jako np. rozkłady jazdy, są moduły USEC i USEM (fotografia 2) zaprojektowane przez inżynierów z Unisystemu.

Fotografia 2. Rozwiązania na bazie e-papieru zaprojektowane przez inżynierów firmy Unisystem

Natomiast odpowiednio skalibrowane wyświetlacze LCD z funkcją dotyku znajdą zastosowanie jako biletomaty czy parkomaty, gdzie niezbędne będzie sterowanie i przyjazny interfejs użytkownika (GUI). W tym przypadku polecamy rozwiązania polskiej firmy Riverdi, która dzięki zastosowaniu mikroprocesora STM32 umożliwia łatwe i wszechstronne projektowanie interfejsów graficznych. Rekomendujemy 10-calowy model RVT101HVSNWC00-B z wyśrubowanymi parametrami optycznymi (fotografia 3).

Fotografia 3. Wyświetlacz STM32 Embedded RVT101HVSNWC00-B polskiej firmy Riverdi, który umożliwia łatwe projektowanie interfejsów graficznych

Podobnie wygląda zastosowanie w popularnych obecnie automatach do odbierania i nadawania przesyłek, a także w kioskach digital signage w miejscach publicznych pod gołym niebem, do których polecić możemy produkty Durapixel z firmy Litemax (fotografia 4), które można wysterować w taki sposób, aby ekran rozjaśniał się w dzień, a w nocy działał w oszczędnym trybie podświetlenia.

Fotogarfia 4. Wyświetlacz Litemax Durapixel DLH1569-I, który w ciągu nocy może pracować w trybie w oszczędnym

Ponadto wyświetlacze są niezbędne w urządzeniach wspierających pracę systemów, takich jak fotowoltaika czy elektromobilność. W ładowarkach pojazdów elektrycznych (EV) świetnie sprawdzą się wytrzymałe produkty firmy Litemax z serii Spanpixel, których LED lifetime dochodzi do 100 tysięcy godzin (fotografia 5).

Fotografia 5. Wyświetlacz Litemax z serii Spanpixel, który charakteryzuje się podświetleniem LED o szacowanym czasie działania prawie 100 tysięcy godzin

Jeżeli chodzi o wyświetlanie prostych, ale doskonale czytelnych danych na ekranach niewielkich rozmiarów, to na pewno warto skorzystać z parametrów oferowanych przez technologię OLED, jakie oferują np. wyświetlacze graficzne OLED z serii Longlife firmy Winstar o bardzo wysokim kontraście. Polecamy model WEA025664ALAP3N (fotografia 6).

Fotografia 6. Wyświetlacz graficzny OLED typu WEA025664ALAP3N z serii Longlife firmy Winstar o bardzo wysokim kontraście

Podsumowanie

Wyświetlacze przemysłowe do zastosowań na zewnątrz to technologia, która odgrywa kluczową rolę w wielu sektorach. W przypadku wyboru takiego urządzenia warto wziąć pod uwagę różne czynniki – od odporności na warunki atmosferyczne, przez parametry optyczne, po łatwość obsługi i konserwacji. Nie można również zapomnieć o efektywności energetycznej i bezpieczeństwie użytkowania. Wybór odpowiedniego wyświetlacza to decyzja, która może przynieść liczne korzyści – od zwiększenia efektywności operacyjnej, przez obniżenie kosztów utrzymania, po poprawę bezpieczeństwa. Pamiętajmy jednak, że decyzja ta powinna być dobrze przemyślana i bazująca na solidnej analizie dostępnych opcji. Przy wyborze wyświetlacza przemysłowego do zastosowań na zewnątrz warto skonsultować się z ekspertami w tej dziedzinie i uzyskać wsparcie w dokonaniu najlepszego wyboru.

Radosław Pyter
Head of Sales Poland – Unisystem