Unisystem Core – przemysłowy standard wśród wyświetlaczy LCD-TFT

Unisystem Core to linia modułów LCD-TFT opracowana z myślą o typowych aplikacjach przemysłowych, w których wyświetlacz musi zachować stabilne parametry podczas intensywnej, a często również ciągłej eksploatacji. To przemysłowy „default” – rozwiązanie przeznaczone do projektów wymagających niezawodności, przewidywalnego działania i komponentów dostosowanych do profesjonalnych warunków pracy. W artykule przedstawiamy założenia linii Core, jej najważniejsze cechy oraz kryteria, które warto uwzględnić przy wyborze odpowiedniego wariantu.

Portfolio wyświetlaczy LCD-TFT od Unisystemu obejmuje trzy linie o różnym przeznaczeniu aplikacyjnym:

• Unisystem Lite – moduły do urządzeń pracujących we wnętrzach, w stabilnych warunkach,
• Unisystem Core – przemysłowy standard przeznaczony do intensywnej eksploatacji,
• Unisystem Pro – moduły do urządzeń pracujących na zewnątrz, także w wymagających warunkach.

Podział na linie Lite, Core i Pro pozwala dobrać parametry modułu do rzeczywistych potrzeb projektu – bez nadmiernego zwiększania specyfikacji i kosztu rozwiązania, a jednocześnie bez kompromisów tam, gdzie aplikacja wymaga wyższych parametrów technicznych.

Chcesz dowiedzieć się więcej o rozwoju portfolio produktów własnych Unisystemu? Przeczytaj wywiad: Nowości od Unisystemu. Przemysłowe wyświetlacze LCD-TFT w trzech wariantach.

Geneza produktów własnych Unisystemu: wyświetlacze LCD-TFT

Blisko 30 lat doświadczenia w obszarze wizualizacji informacji pozwoliło nam poznać zarówno możliwości, jak i ograniczenia różnych technologii wyświetlania, w tym LCD, OLED czy EPD. Realizując projekty dla producentów urządzeń elektronicznych, pracowaliśmy nad rozwiązaniami dostosowanymi do konkretnych aplikacji, sposobów użytkowania i warunków środowiskowych.

Stworzenie własnych linii wyświetlaczy LCD-TFT jest efektem tych doświadczeń oraz pracy nad wyzwaniami powtarzającymi się w projektach przemysłowych. Analizowaliśmy nie tylko parametry obrazu, lecz także sposób montażu modułu, konstrukcję obudowy, integrację panelu dotykowego, wymagania elektroniki sterującej, sposób obsługi oraz warunki, w których urządzenie będzie użytkowane. W wielu projektach pojawiały się podobne potrzeby: łatwiejsza integracja, przewidywalne parametry, stabilna dostępność produktu oraz możliwość dalszego dostosowania modułu do konkretnej konstrukcji. W zastosowaniach przemysłowych szczególnego znaczenia nabierają również odporność na intensywną eksploatację, stabilność podczas pracy ciągłej oraz długi przewidywany czas działania komponentu.

Rozwój produktów własnych Unisystemu nie ogranicza się przy tym wyłącznie do wyświetlaczy. Obejmuje również rozwiązania komplementarne, które mogą stać się częścią kompletnego interfejsu użytkownika. Przykładem jest pojemnościowy przycisk dotykowy (UCB045-RGB-CMFDV1), opracowany z myślą o zastosowaniach, w których klasyczne elementy mechaniczne mogą być niewystarczające.

Linia Unisystem Core powstała z myślą o projektach wymagających przemysłowych parametrów, stabilnej pracy oraz komponentów przystosowanych do intensywnej eksploatacji. Jest przeznaczona przede wszystkim do urządzeń pracujących we wnętrzach, również w warunkach obejmujących intensywniejsze oświetlenie, większe obciążenia eksploatacyjne, zakłócenia elektromagnetyczne oraz częstą lub ciągłą pracę.

Unisystem Core można więc traktować jako przemysłowy standard – punkt wyjścia dla projektów, w których wyświetlacz jest istotnym elementem interfejsu użytkownika.

Unisystem Core – kilkadziesiąt wariantów modułów LCD-TFT

Linia Unisystem Core obejmuje kilkadziesiąt wariantów modułów różniących się między innymi przekątną, rozdzielczością, interfejsem, obecnością panelu dotykowego oraz sposobem wykonania szkła ochronnego. Pozwala to dobrać konfigurację odpowiednią do architektury elektroniki, konstrukcji mechanicznej, wyglądu interfejsu i zakładanego sposobu obsługi urządzenia.

Najważniejsze cechy każdego modułu są zakodowane w jego oznaczeniu produktowym – part numberze (PN). Sposób tworzenia part numberów dla produktów własnych z linii Lite, Core i Pro wyjaśniamy w przewodniku: Jak odczytywać part numbery produktów Unisystemu? Przewodnik po liniach Lite, Core i Pro.

Poniżej omawiamy wybrane cechy wyświetlaczy z linii Unisystem Core.

Komponenty klasy przemysłowej

Jednym z wyróżników linii Unisystem Core jest zastosowanie komponentów klasy przemysłowej. Dotyczy to elementów mających bezpośredni wpływ na jakość obrazu, stabilność działania i trwałość modułu – między innymi matrycy LCD-TFT, układów sterujących, systemu podświetlenia oraz komponentów odpowiedzialnych za zasilanie i transmisję sygnału. Ich dobór uwzględnia intensywną eksploatację oraz częstą lub ciągłą pracę urządzenia. W zastosowaniach przemysłowych liczą się bowiem nie tylko parametry wyświetlacza w chwili uruchomienia, lecz także ich powtarzalność po wielu tysiącach godzin użytkowania.

Odpowiednio dobrane komponenty wspierają utrzymanie jakości obrazu, przewidywalne działanie i długi cykl życia produktu. Ma to szczególne znaczenie w projektach, w których awaria wyświetlacza może zakłócić realizację procesu, ograniczyć dostęp do kluczowych informacji, wymusić zatrzymanie urządzenia lub całej instalacji, a w konsekwencji generować straty operacyjne, koszty serwisu i ryzyko niedotrzymania terminów.

Rozmiary i rozdzielczości

Moduły Unisystem Core są dostępne w czterech popularnych rozmiarach i odpowiadających im rozdzielczościach:

• 7,0” – 1024 × 600 px (WSVGA),
• 10,1” – 1280 × 800 px (WXGA),
• 12,1” – 1280 × 800 px (WXGA),
• 15,6” – 1920 × 1080 px (Full HD).

Jasność dopasowana do zastosowań przemysłowych

Jasność matryc w linii Unisystem Core wynosi 750 cd/m² (650 cd/m² w wariantach z panelem dotykowym), co zapewnia odpowiednią czytelność obrazu w wielu przemysłowych aplikacjach przeznaczonych do pracy we wnętrzach.

Dobór jasności powinien zawsze wynikać z rzeczywistych warunków użytkowania urządzenia. Dlatego w liniach Lite, Core i Pro zastosowaliśmy różne poziomy jasności, dostosowane do pracy przy zróżnicowanym natężeniu oświetlenia:

• Unisystem Lite – do urządzeń pracujących we wnętrzach o umiarkowanym natężeniu oświetlenia, np. w przestrzeniach domowych, biurowych, hotelowych, recepcjach, punktach usługowych i zapleczach technicznych,
• Unisystem Core – do urządzeń użytkowanych we wnętrzach o intensywniejszym oświetleniu, m.in. w halach produkcyjnych, centrach logistycznych, galeriach handlowych, szpitalach i przychodniach, na dworcach, lotniskach oraz w innych obiektach użyteczności publicznej,
• Unisystem Pro – do urządzeń pracujących na zewnątrz, również w bezpośrednim świetle słonecznym, np. na przystankach, peronach, parkingach, stacjach paliw, obiektach sportowych czy w przestrzeni miejskiej.

Właściwe dopasowanie jasności ma znaczenie nie tylko dla czytelności obrazu. Pozwala również ograniczyć pobór energii i ilość generowanego ciepła, a także zmniejszyć ryzyko przyspieszonego zużycia podświetlenia oraz nadmiernego nagrzewania matrycy.

Warianty z panelem dotykowym

Obok „otwartych” modułów LCD-TFT linia Unisystem Core obejmuje również warianty z pojemnościowym panelem dotykowym w technologii PCAP (pojemnościowo-projekcyjnej). Umożliwia on bezpośrednią obsługę interfejsu na ekranie – bez konieczności stosowania wielu zewnętrznych przycisków, przełączników lub pokręteł.

Za rejestrowanie dotyku w modułach Unisystem Core odpowiada kontroler ILI2520 firmy ILITEK. Układ pozwala dostosować działanie panelu dotykowego do konstrukcji urządzenia oraz warunków jego użytkowania. Odpowiednia konfiguracja i kalibracja umożliwiają między innymi dopasowanie czułości do grubości szkła ochronnego, zakładanego sposobu obsługi, występujących zakłóceń oraz obecności zanieczyszczeń na powierzchni panelu. Właściwe dostrojenie może również umożliwić obsługę w wybranych rodzajach rękawic, na przykład lateksowych lub nitrylowych. Parametry należy jednak dobierać indywidualnie, ponieważ nadmierne zwiększenie czułości panelu może sprzyjać rejestrowaniu niezamierzonych dotknięć, tzw. ghost touch.

W wariantach z panelem dotykowym jasność modułu mieści się – w zależności od modelu – w zakresie od 650 do 900 cd/m². Niższa wartość w porównaniu z samą matrycą LCD-TFT wynika z obecności dodatkowych warstw optycznych, przez które przechodzi światło emitowane przez podświetlenie. Mimo tej różnicy wskazany przedział zapewnia odpowiednią czytelność obrazu w wielu aplikacjach przemysłowych, również przy intensywniejszym oświetleniu.

Interfejsy RGB, MIPI DSI i LVDS

W zależności od przekątnej i wariantu moduły Unisystem Core wykorzystują interfejs RGB, MIPI DSI lub LVDS. W modelach 7,0” dostępne są wszystkie trzy rozwiązania, natomiast moduły 10,1”, 12,1” i 15,6” korzystają z interfejsu LVDS. Zróżnicowanie interfejsów pozwala dopasować wyświetlacz do architektury elektroniki, konstrukcji połączenia oraz wymagań dotyczących przepustowości i podatności transmisji na zakłócenia.

RGB

RGB to interfejs równoległy, w którym dane dotyczące poszczególnych składowych koloru oraz sygnały synchronizujące są przesyłane osobnymi liniami. Jest obsługiwany przez wiele mikrokontrolerów i procesorów wyposażonych w kontroler LCD, co umożliwia bezpośrednią integrację wyświetlacza LCD-TFT z elektroniką urządzenia.

Ze względu na dużą liczbę linii sygnałowych interfejs wymaga odpowiedniego zaprojektowania połączeń i prowadzenia ścieżek na płytce PCB. Stosuje się go przede wszystkim w konstrukcjach, w których odległość między wyświetlaczem a jednostką sterującą jest niewielka, a liczba wymaganych połączeń nie stanowi istotnego ograniczenia.

MIPI

MIPI DSI to szybki interfejs szeregowy opracowany z myślą o transmisji obrazu do wyświetlaczy. Wykorzystuje niewielką liczbę linii sygnałowych, dzięki czemu pozwala ograniczyć liczbę połączeń oraz efektywnie rozmieścić komponenty na płytce PCB.

Interfejs jest stosowany przede wszystkim w kompaktowych konstrukcjach, w których wyświetlacz znajduje się blisko procesora. Jego wykorzystanie wymaga jednostki sterującej wyposażonej w kontroler MIPI DSI.

LVDS

LVDS przesyła sygnał obrazu za pomocą różnicowych par przewodów. Taki sposób transmisji pomaga zachować integralność sygnału i ogranicza jego podatność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Interfejs umożliwia stabilne przesyłanie dużej ilości danych, dlatego jest powszechnie stosowany w wyświetlaczach LCD-TFT o wyższych rozdzielczościach oraz w konstrukcjach wymagających dłuższego połączenia między modułem a elektroniką generującą obraz.

Interfejsy USB-C i HDMI – dalszy rozwój produktów własnych Unisystemu

W ramach dalszego rozwoju portfolio produktów własnych planujemy wprowadzenie wariantów wyświetlaczy LCD-TFT z dodatkową płytką PCB obsługującą zarówno USB-C, jak i HDMI. W naszym rozwiązaniu oba interfejsy mogą być wykorzystywane do transmisji obrazu, co ułatwia integrację modułu z komputerami przemysłowymi, komputerami jednopłytkowymi oraz innymi jednostkami generującymi gotowy sygnał wideo.

Rozwiązanie ma charakter plug & play – umożliwia podłączenie modułu do kompatybilnego źródła obrazu bez konieczności bezpośredniej obsługi natywnego interfejsu matrycy. Upraszcza to uruchomienie wyświetlacza i ogranicza zakres prac po stronie elektroniki sterującej.

USB-C

USB-C to rodzaj uniwersalnego złącza, które – zależnie od zastosowanej implementacji – może umożliwiać przesyłanie obrazu, danych, sygnałów panelu dotykowego oraz zasilania. Pozwala ograniczyć liczbę osobnych przewodów i złączy, co może uprościć montaż oraz integrację wyświetlacza z urządzeniem. Zakres dostępnych funkcji zależy jednak od możliwości jednostki sterującej oraz konstrukcji elektroniki modułu. Samo złącze USB-C nie oznacza automatycznie obsługi obrazu ani zasilania.

HDMI

HDMI to cyfrowy interfejs przeznaczony do przesyłania gotowego sygnału obrazu i dźwięku. Jest szeroko stosowany w urządzeniach wyposażonych w standardowe wyjście wideo. Zastosowanie HDMI może uprościć integrację wyświetlacza z jednostką sterującą, ponieważ nie wymaga bezpośredniej obsługi interfejsu matrycy przez procesor. Moduł musi być jednak wyposażony w dodatkową elektronikę odbierającą i przetwarzającą sygnał HDMI.

RGB vs. MIPI vs. LVDS vs. USB-C vs. HDMI

Poniższa tabela przedstawia najważniejsze cechy interfejsów RGB, MIPI DSI, LVDS, USB-C i HDMI z perspektywy integracji wyświetlacza LCD-TFT z elektroniką urządzenia. Zestawienie ma charakter porównawczy – rzeczywiste możliwości transmisji zależą między innymi od rozdzielczości i częstotliwości odświeżania obrazu, konstrukcji PCB, długości i jakości połączeń, parametrów jednostki sterującej oraz sposobu implementacji danego interfejsu.

Cecha	RGB	MIPI DSI	LVDS	USB-C	HDMI
Charakter rozwiązania	Bezpośredni interfejs matrycy	Bezpośredni interfejs matrycy	Bezpośredni interfejs matrycy	Złącze obsługujące różne standardy transmisji	Cyfrowy interfejs obrazu i dźwięku
Sposób transmisji obrazu	Równoległy	Różnicowy	Różnicowy	Zależny od zastosowanego standardu	Szeregowy, cyfrowy
Dostępność w linii Core	Wybrane warianty 7,0”	Wybrane warianty 7,0”	Warianty 7,0”, 10,1”, 12,1” i 15,6”	Rozwiązanie planowane	Rozwiązanie planowane
Liczba połączeń	24 linie danych – po 8 dla składowych R, G i B – oraz linie synchronizacji VSync, HSync i zegara DCLK	Zwykle 4 pary różnicowe, czyli 8 linii sygnałowych; w niektórych konfiguracjach liczba par może być mniejsza	Zwykle 4 pary różnicowe, czyli 8 linii sygnałowych	Jedno kompaktowe złącze	Jedno złącze sygnałowe
Typowa długość połączenia	Krótkie połączenia na PCB lub między blisko rozmieszczonymi komponentami	Krótkie połączenie między procesorem a wyświetlaczem	Odpowiedni również do dłuższych połączeń	Zależna od standardu i zastosowanego przewodu	Odpowiedni do połączeń realizowanych przewodem zewnętrznym
Odporność na zakłócenia	Niska: równoległe, niesymetryczne linie są podatne na zakłócenia, przesłuchy i zwiększoną emisję elektromagnetyczną	Wysoka przepustowość, dostosowana do kompaktowych modułów o większej liczbie przesyłanych danych	Wysoka przepustowość, odpowiednia do modułów o wyższych rozdzielczościach	Zależna od implementacji i jakości przewodu	Niewielka przy zastosowaniu odpowiedniego przewodu
Przepustowość i rozdzielczość	Odpowiedni przede wszystkim do niższych i średnich rozdzielczości	Wysoka przepustowość przy niewielkiej liczbie linii	Wysoka przepustowość, odpowiednia do wyższych rozdzielczości	Zależna od zastosowanego standardu transmisji obrazu	Zależna od wersji HDMI i elektroniki modułu
Wymagania wobec jednostki sterującej	Kontroler LCD obsługujący RGB	Kontroler MIPI DSI	Nadajnik LVDS lub odpowiedni konwerter	Obsługa zgodnego trybu transmisji przez USB-C	Wyjście HDMI
Możliwość przesyłania zasilania	Nie	Nie	Nie	Tak – zależnie od implementacji	Nie
Możliwość przesyłania dotyku tym samym złączem	Nie	Nie	Nie	Tak – zależnie od konstrukcji modułu	Nie
Wpływ na projekt PCB	Wymaga prowadzenia wielu równoległych linii i zachowania zależności czasowych	Wymaga prawidłowego prowadzenia szybkich par różnicowych	Wymaga kontrolowanego prowadzenia i dopasowania par różnicowych	Może ograniczyć liczbę złączy, ale wymaga dodatkowych układów sterujących	Upraszcza połączenie z komputerem, ale zwiększa zakres elektroniki modułu
Typowe przeznaczenie	Konstrukcje z wyświetlaczem umieszczonym blisko jednostki sterującej	Kompaktowe urządzenia z bezpośrednim połączeniem wyświetlacza z procesorem	Konstrukcje wymagające stabilnej transmisji, wyższej rozdzielczości lub dłuższego połączenia	Urządzenia wymagające uproszczonego okablowania i integracji wielu funkcji w jednym złączu	Urządzenia współpracujące z komputerami i jednostkami wyposażonymi w standardowe wyjście wideo

RGB, MIPI DSI i LVDS są interfejsami wykorzystywanymi do bezpośredniego sterowania matrycą LCD-TFT. USB-C i HDMI reprezentują natomiast inny model integracji – wymagają dodatkowej elektroniki po stronie modułu, ale mogą uprościć jego połączenie z gotową platformą komputerową.

Ostateczny wybór powinien uwzględniać możliwości jednostki sterującej, rozdzielczość wyświetlacza, długość i konstrukcję połączenia, dostępne miejsce na elektronikę oraz wymagania dotyczące przepustowości, podatności transmisji na zakłócenia i sposobu integracji modułu z urządzeniem.

Szkło ochronne

W modułach Unisystem Core z panelem dotykowym szkło ochronne jest standardowym elementem konstrukcji. Chroni wyświetlacz i panel dotykowy przed zarysowaniami, naciskiem oraz innymi uszkodzeniami mechanicznymi, a jego wykonanie można dopasować do sposobu montażu i projektu panelu frontowego urządzenia. Szkło ochronne jest dostępne w dwóch wariantach: bez taśmy montażowej oraz z taśmą montażową.

Szkło ochronne bez taśmy montażowej

W tym wariancie szkło ochronne nie ma fabrycznie naniesionej taśmy montażowej, co zapewnia większą swobodę w opracowaniu własnego sposobu mocowania modułu w obudowie lub panelu frontowym urządzenia. Ma prostokątny kształt, dzięki czemu może zostać dopasowane do indywidualnej konstrukcji mechanicznej.

Szkło ochronne z taśmą montażową

W tym wariancie szkło jest wyposażone w taśmę, która ułatwia osadzenie i zamocowanie modułu w obudowie lub panelu frontowym. Rozwiązanie to może usprawnić montaż oraz zwiększyć jego powtarzalność podczas produkcji seryjnej. Szkło ma również zaokrąglone narożniki, które nadają frontowi urządzenia łagodniejsze wykończenie.

Bonding optyczny jako standard

We wszystkich wyświetlaczach LCD-TFT z linii Unisystem Lite, Core i Pro wyposażonych w panel dotykowy standardowo stosowany jest bonding optyczny, określany również jako klejenie optyczne (ang. optical bonding). Proces polega na połączeniu wyświetlacza, panelu dotykowego i szkła ochronnego na całej powierzchni za pomocą przezroczystego materiału optycznego.

Usunięcie szczeliny powietrznej między poszczególnymi komponentami ogranicza wewnętrzne odbicia światła, poprawia kontrast obrazu oraz zwiększa sztywność mechaniczną całego modułu. Ma to szczególne znaczenie w aplikacjach przemysłowych, w których wyświetlacz musi nie tylko zapewniać odpowiednią czytelność, lecz także zachowywać trwałość podczas intensywnej obsługi oraz narażenia na wstrząsy, drgania, wibracje i punktowe obciążenia mechaniczne.

MTBF = 100 000 godzin

MTBF (Mean Time Between Failures), czyli średni czas między awariami, to wskaźnik statystyczny określający średni przewidywany czas pracy między awariami w analizowanej populacji urządzeń. Nie oznacza gwarantowanego czasu działania pojedynczego modułu, ale pozwala porównywać zakładaną niezawodność rozwiązań projektowanych do pracy w podobnych warunkach.

Dla modułów Unisystem Core deklarowany współczynnik MTBF określono na poziomie 100 000 godzin. Linia została więc opracowana z myślą o wieloletniej eksploatacji, w tym w urządzeniach pracujących w trybie ciągłym. Rzeczywista trwałość modułu zależy jednak również od warunków pracy, temperatury, sposobu zasilania, intensywności podświetlenia oraz konstrukcji termicznej całego urządzenia.

W jakich aplikacjach stosować moduły Unisystem Core?

Unisystem Core jest przeznaczony przede wszystkim do urządzeń przemysłowych pracujących we wnętrzach, również w warunkach intensywnej eksploatacji, silnego oświetlenia czy podwyższonego ryzyka występowania zakłóceń elektromagnetycznych. Linia może być stosowana m.in. w:

• panelach HMI, operatorskich, sterowniczych i kontrolnych,
• systemach sterowania maszynami i liniami produkcyjnymi, obejmujących np. panele do konfiguracji parametrów pracy,
• urządzeniach pomiarowych, diagnostycznych i kontrolnych,
• terminalach samoobsługowych, przeznaczonych m.in. do składania zamówień, rejestracji wizyt, realizacji płatności lub obsługi zgłoszeń,
• kioskach i totemach informacyjnych,
• systemach rejestracji i zarządzania ruchem użytkowników, w tym rozwiązaniach kolejkowych, punktach pobierania numerków, terminalach meldunkowych oraz systemach ewidencji wejść,
• urządzeniach medycznych i laboratoryjnych, takich jak analizatory, aparatura diagnostyczna, inkubatory oraz urządzenia do monitorowania parametrów,
• systemach monitorowania infrastruktury,
• rozwiązaniach stosowanych w magazynach i centrach logistycznych – terminalach stanowiskowych, systemach kompletacji zamówień oraz panelach do obsługi przepływu towarów.

Unisystem Core to linia przeznaczona do urządzeń przemysłowych pracujących we wnętrzach, w których kluczowe są przewidywalne działanie, niezawodność oraz możliwość długotrwałej eksploatacji. To rozwiązania, które nie są jednak przeznaczone do bezpośredniej ekspozycji np. na warunki atmosferyczne. Jeżeli urządzenie ma pracować na zewnątrz, w bezpośrednim świetle słonecznym lub przy zwiększonych obciążeniach mechanicznych, warto rozważyć zastosowanie linii Unisystem Pro.

Dobór odpowiedniego modelu powinien wynikać przede wszystkim z rzeczywistych wymagań aplikacji oraz warunków, w których urządzenie będzie użytkowane.

Szukasz rozwiązania dopasowanego do Twojego projektu?

Skontaktuj się z nami i przedstaw założenia Twojego projektu. Wspólnie dobierzemy odpowiedni wariant wyświetlacza lub określimy zakres personalizacji potrzebny do spełnienia wymagań aplikacji.