觸控螢幕技術的進展促使觸控螢幕更適用於工業控制應用;改善後的靈敏度,可確保螢幕在配備保護玻璃時以及使用者穿戴手套進行操作時,其效能可以優於以往任何時候。此外,全新的控制器對環境中電氣雜訊的靈敏度更低,而且正在推出具有吸引力的新功能。

投射式電容(P-CAP)觸控技術是工業觸控領域中的主流之一,此外P-CAP技術還被廣泛使用在大量的手機和平板電腦上。引人注目的設計能力推動我們邁向成功之路,包括高效無限生命週期(透過防破壞全玻璃表面實現)、全平面設計(無需使用凹槽)以及優良的靈敏度。

此類功能對工業控制應用同樣具有吸引力。消費者市場中的銷售量可降低成本,但會推動研發投資,從而促進功能的實現,其中部分功能同樣適用於工業市場。比如力量識別(Z軸偵測)和手勢識別。

高靈敏度

從根本而言,P-CAP觸控技術(如PCT和 MCPT)的關鍵屬性是高靈敏度。它可透過非常厚的覆蓋物、保護玻璃、甚至厚實的手套偵測到觸控操作,因此可實現高Z軸靈敏度和控制效能。

例如澳洲系統整合業者APC Technology推出的堅固平板電腦(參考上方圖)利用Zytronic旗下ZyBrid 觸控感測器的防潮和抗污屬性來提供卓越的可靠性和顯示清晰度,同時可在不同天氣條件(從明亮陽光到暴雨天氣)下抵抗多種污染物。

觸控感測器可輕鬆滿足一般工業、製藥和食品加工行業應用的嚴格要求。反過來,透過這一靈活性,FT系列可用於一系列不同的嚴苛環境,包括生產和組裝線、沖洗區、食品生產和畜牧管理區。以PCT為主的ZyBrid螢幕具有無限觸控生命週期並可實現無偏移操作(可免除重新校正),從而可進一步提高FT系列的卓越可靠性。

P-CAP搭載採用優良設計的觸控器,可提供可靠且直觀的觸控體驗,可精準回應最多40 個觸控點。雖然諸多儀器設計者認為使用者一次只會用一個手指觸控螢幕,但是多點觸控功能仍然可帶來優勢,例如平板電腦使用者普遍使用的縮放動作等手勢識別,依賴於多點觸控識別功能。手掌拒絕(螢幕忽略放在螢幕上的手,但是仍然識別並回應有意的觸控操作)的實現,同樣需支援多點觸控。

最佳觸控技術在嚴苛應用(配備保護玻璃以及甚至穿戴手套進行操作時)中可實現優良運行效果。如下方圖中,加拿大鐵路產業資料收集硬體供應商Quester Tangent在高級故障識別監控系統(FIMS)中使用客製化Zytronic觸控感測器,透過該系統,可即時收集資料,可編譯有關單台或多台鐵路車的詳細故障資訊。

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加拿大鐵路產業資料收集硬體供應商的Quester Tangent故障識別監控系統(FIMS)

由於傳導性感測元件受到堅固強化玻璃的安全保護,因此感測器(基於10微米銅基體)可高效抵抗刮傷、衝擊力、振動、刺激性化學物質以及極端溫度;這意味著相較於其他觸控技術,Zytronic旗下P-CAP感測器相對於嚴苛應用環境的適用性要高得多。此外,由於其無需使用凹槽,因此可實現實用、全玻璃、穿戴手套操作以及全平面設計。

力感測

另一項目前較少用於儀器使用者介面但具備巨大潛力的發展是力感測(Force sensing),如下圖。觸控螢幕的一個常見缺陷為:當使用者望向別處時,其不能像機械式按鈕一樣提供回饋。透過使用力量識別,在輕微觸控螢幕時,口頭訊息可警告使用者注意所選選項。

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支援力感測的觸控螢幕介面

選擇可透過更用力按壓進行確認。因此,打個比方,當使用者的手指在螢幕上移動時,儀器會發出「溫度」、「壓力」或「時間」的聲音。手指到達正確選項所在位置後,透過用力按壓即可進行選擇。此外,透過這一方式,還可為弱視使用者提供便利。

將手持式裝置的力感測技術擴充到商業和工業應用的更大型觸控螢幕,遠不止是簡單地擴充相同的技術。大多數智慧型手機使用的電容感測器整合在顯示螢幕中。如果擴充至使用大螢幕,這一方法將產生高額費用,而且這一方法與一體機通常安裝的保護玻璃以及公共場所中使用的其他觸控螢幕不相容。

Zytronic 的方法基於對觸控區域表面積的測量,該測量值可以改變在感測器相應觸控位置測得的電容訊號電平。透過這一方法,無需在玻璃上使用壓電層或其他層來測量施加的力或壓力,並且意味著該技術甚至可以在厚的、剛性的和防破壞的強化玻璃面上使用。

改善EMI抵抗性

電磁干擾(EMI)是應用於工業環境的觸控螢幕系統的常見問題;同樣地,部署於電源不一致或穩壓情況欠佳的區域中的觸控螢幕,亦會受到電源電纜產生的瞬態干擾的影響。這會導致觸控螢幕及其控制電子元件在從周圍雜訊中識別訊號(或觸控操作)這一點上出現故障,即降低訊號雜音比,從而不利於識別真實觸控活動。

對觸控器中所採用的電子設計和觸控偵測韌體所做的主要改進,可確保訊號完整性保持在較高水準。P-CAP觸控技術(比如Zytronic的專屬投射式電容技術-PCT),具備微細電容器X-Y矩陣(內嵌於夾層玻璃基板中),使用調頻來偵測傳導路線中的微小電容變化。

抵抗EMI 的一個方式為在觸控器中實施「智慧」頻率掃描功能。工作頻率在1.3MHz 和 2.5MHz之間動態移動,以便避開偵測到的環境「雜訊」,這些雜訊會阻礙觸控活動的偵測。

嚴苛環境應用

設計得當的觸控螢幕甚至可用於危險和爆炸性(1區)應用中,比如油井設備。Smart-Ex終端機(如下圖)可讓鑽探設備的操作員收集和分析資料,依賴於易於使用的堅固人機介面(HMI)── 以便可快速檢視、瞭解重要資訊,並依據此類資訊採取措施;結合高隔離性──從而使終端機中的電氣硬體不會與外部的潛在可燃氣體和液體相接觸。

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Smart-Ex終端機適用於嚴苛環境

所選觸控技術可實現無故障全天候室外操作、可抵抗腐蝕性鹽水和油類,並可在使用者穿戴厚實工作手套進行觸控操作時做出回應,這幾點都是非常重要的。

Zytronic的專屬自電容式觸控感測技術,會感應這些電容器中的已知頻率(約1 MHz),當使用者的手指接近觸控螢幕表面的相應部分時,這一頻率反過來會被使用者的人體電容所改變。透過內嵌於相連觸控器韌體中的精密演算法,峰值頻率更改的位置會被更新。此種觸控偵測方法具備如此高的靈敏度,從而促使 PCT 感測器矩陣可內嵌於厚實的層壓保護覆蓋物中。

另外,使用者還可透過驅動程式輕鬆微調韌體,以調整觸控靈敏度和門檻值偵測等級,從而使螢幕可根據應用要求對最輕微的觸控或充分的手指壓力做出回應。此外,它還支援穿戴厚實手套進行操作,針對室外和工業應用實現高度優化。

玻璃材料的改善

隨著材料技術的改進,可生產出纖薄、輕質但非常堅固的玻璃。最新的一項發展是在玻璃中融入抗菌元件,從而確保玻璃表面上的細菌會消失而不會繁殖。Zytronic已與Corning 合作,使用其Antimicrobial Corning Gorilla Glass (下圖)做為安全、無毒的顯示保護玻璃用材料。

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Zytronic與Corning 合作採用Antimicrobial Corning Gorilla Glass

此款玻璃是首款在美國環保署(EPA)註冊的抗菌保護玻璃。此款玻璃包含銀離子元件,該元件介質可大幅降低細菌的繁殖能力,從而有助於確保玻璃的清潔度。此外,Gorilla Glass 堅固耐用,可抗刮傷,因此出現裂縫的可能性較低,從而降低細菌繁殖的機會。抗菌介質不會影響玻璃的卓越光學清晰性。

對於外部或無人看管的觸控螢幕應用(可能需提高剛性和耐衝擊性),Zytronic可疊層化學強化Antimicrobial Corning Gorilla Glass覆蓋層和更厚的熱強化後玻璃,以製造具備卓越耐衝擊性的ZyTouch感測器。

Antimicrobial Corning Gorilla Glass 將享有盛名的抗破壞性、光學清晰性和觸控靈敏度優勢相結合,在製造配方中融入抗菌屬性,以有助於確保觸控表面無污點和異味(可導致細菌的滋生),而這一效能在顯示螢幕的整個生命期間均可實現。

更高的整合度

工業和其他儀器設計中,空間通常非常珍貴。如果可最大程度地降低觸控器的大小,將會帶來明顯優勢。因此降低 PCB 大小和提供控制器晶片組都是至關重要的,以便設計者可考慮將觸控器嵌入至現有的系統主機板中。

同時使用觸控螢幕和機械式按鈕或使用前者代替後者,可為儀器設計者帶來諸多優勢。螢幕可輕鬆抵抗機械損壞和環境,並可提供其他技術所無法實現的靈活性。使用多功能儀器時,使用者需在特定時間點僅獲得其可用的選項,從而大幅降低出錯風險,並可提高儀器使用的直觀性。

舉例來說,可攜式 ARH CAM-S1 超速攝影機可提供十二種不同的執行和分析功能(下圖),透過上下文有關觸控介面,在壓力情況下操作的使用者可快速、輕鬆存取這些功能。另外,使用者可選擇介面語言。此外,可依據個人喜好或為應對色盲等問題,選擇不同的顏色。隨著觸控螢幕介面的可靠性、靈敏度和高效性日益增強,其在工業環境中的應用普及性勢必將媲美消費性電子市場。

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ARH CAM-S1 超速攝影機