Ecco perché e come usare un touchscreen abilitato Wi-Fi come interfaccia utente IIoT compatta

Le interfacce utente per le apparecchiature di automazione industriale vanno da complessi pannelli multischermo con menu a cascata a dispositivi semplici come un grande interruttore arancione ON/OFF. Per parafrasare Leonardo da Vinci, un'interfaccia utente deve essere il più semplice possibile, ma non più semplice del dovuto. Deve essere adeguata al compito, senza inutili complessità.

Nei sistemi di automazione industriale, a volte un'interfaccia utente compatta deve essere montata vicino al sistema da azionare e deve anche poter essere facilmente trasferita quando il sistema viene riconfigurato. L'interfaccia utente può comunicare con l'apparecchiatura in modo wireless avvalendosi anche della flessibilità di un display touchscreen. Queste caratteristiche possono essere utili non solo per applicazioni Internet delle cose industriale (IIoT), ma anche per progetti di domotica. L'applicazione può essere semplice come il telecomando delle luci o di apertura della porta del garage.

Ho visto tecnici di laboratorio impostare un computer portatile dedicato collegato alla rete locale per semplici compiti di controllo, tra cui accendere e spegnere le luci, controllare le ventole e sbloccare le porte utilizzando dei solenoidi. Era un bel sistema, ma gli mancava la sicurezza di base. Ad esempio, se il portatile era disconnesso dalla rete, come sicurezza intrinseca, tutte le luci si accendevano e le porte si sbloccavano.

Un touchscreen in rete wireless è una soluzione più ordinata ed efficiente, con una sicurezza adeguata. MikroElektronika produce alcuni sistemi di computer monoscheda (SBC) piuttosto interessanti, fra cui la scheda di valutazione embedded MIKROE-3923 con un touchscreen capacitivo da 3,5 pollici. Display TFT (transistor a film sottile) di 320°x°240 (Figura 1). La scheda può essere alimentata da una batteria al litio a cella singola, ricaricata tramite il connettore USB-C, che supporta entrambe le modalità USB Host e Device.

Figura 1: MIKROE-3923, qui nella vista frontale e posteriore, ha un display TFT 320 x 240 da 3,5 pollici con un touchscreen capacitivo racchiuso in un'elegante mascherina di protezione. Ha diversi sensori, un cicalino e può interfacciarsi localmente tramite Wi-Fi. (Immagine per gentile concessione di MikroElektronika)

MIKROE-3923 ha una profondità di colore di 24 bit e usa sei LED ad alta luminosità per fornire un rapporto di contrasto di 500:1. Ne risulta un display ad alta visibilità, visibile nella maggior parte delle condizioni di illuminazione. Questo è particolarmente importante per le strutture industriali con impianti di illuminazione molto forti, ma anche per i sistemi di domotica che potrebbero essere esposti a luce solare occasionale. Il touchscreen supporta tocchi multipli e gesti, una capacità che può essere utile in situazioni critiche in cui un operatore potrebbe dover spegnere un sistema in tempi brevi, ad esempio, scorrendo rapidamente verso il basso l'intero display.

La scheda supporta le basette di espansione mikroBUS di MikroElektronika e può interfacciarsi con dispositivi mikroBUS compatibili. La scheda di espansione CC3100 mikroBUS Click Wi-Fi mikroBUS MIKROE-2336 di MikroElektronika (Figura 2) può essere facilmente inserita nelle basette di espansione per assicurare una connettività affidabile alla rete Wi-Fi di una struttura. Inoltre, CC3100 Click può fungere anche da punto di accesso Wi-Fi. Questo può rappresentare un vantaggio importante in un sistema industriale o di domotica, in quanto può servire da punto di accesso centrale e controllare un computer che gestisce i sistemi collegati in rete direttamente a MIKROE-3923. La connettività di rete e la manutenzione sono più semplici e l'affidabilità del sistema maggiore.

Figura 2: La scheda di espansione CC3100 Click Wi-Fi mikroBUS di MikroElektronika può assicurare una connettività Wi-Fi affidabile a MIKROE-3923. Può fungere da nodo su una rete Wi-Fi esistente, oppure da punto di accesso Wi-Fi. (Immagine per gentile concessione di MikroElektronika)

MIKROE-3923 ha un codec audio che supporta la maggior parte dei formati audio più diffusi. Quando un altoparlante è collegato alla presa da 3,5 mm montato sulla scheda, può essere utilizzato per fornire riscontro audio all'operatore, comprese notifiche verbali sintetizzate così come i clic udibili del touchscreen.

I sensori di MIKROE-3923 includono un accelerometro a tre assi e un magnetometro. In una grande struttura IIoT in cui molte persone vanno e vengono, questi sensori possono essere utilizzati per rilevare il movimento non autorizzato o la rimozione del dispositivo. Se vengono rilevati un movimento non autorizzato o una manomissione, MIKROE-3923 può inviare un allarme tramite Wi-Fi al sistema di sicurezza e farne scattare anche uno acustico tramite l'altoparlante.

Il processore principale della scheda è un Arm Cortex-M4 a 120 MHz MK64FN1M0VDC12 di NXP con una FPU (unità a virgola mobile). Ha 1 MB di memoria flash di programma, 256 kB di SRAM e una potenza di calcolo sufficiente per elaborazioni edge complesse. Inoltre, MIKROE-3923 può anche fungere da SBC principale per le apparecchiature industriali, svolgendo non solo il ruolo di interfaccia utente ma anche quello di computer di controllo centrale per le apparecchiature collegate.

MIKROE-3923 ha uno slot per schede microSD che può essere utilizzato sia per la memorizzazione dei dati sia per aggiornare il firmware per MK64FN1M0VDC12. Ha inoltre un modulo di memoria flash da 8 MB utilizzabile come memoria flash di programma o come storage di dati non volatile. Questo permette a MIKROE-3923 di memorizzare le costanti dell'applicazione o i dati di calibrazione e anche di eseguire la registrazione dati delle operazioni del sistema. Questa funzionalità può essere utile nei sistemi di domotica per registrare la temperatura nel tempo o, nei sistemi di automazione industriale, per registrare i dati sulle prestazioni che verranno successivamente esaminati per trovare come abbassare i costi migliorando l'efficienza.

Conclusione

I progressi in automazione industriale, IIoT e domotica richiedono spesso opzioni di interfaccia utente flessibili che siano compatte, facili da usare e visibili in condizioni di luce forte. Con una potenza di calcolo sufficiente e una connessione Wi-Fi, un'interfaccia utente touchscreen compatta può essere molto di più di un semplice pannello di controllo. Può fungere anche da computer di controllo principale per apparecchiature complesse o una rete IIoT, semplificando le operazioni e facilitando la manutenzione.