जब डिजाइनर औद्योगिक नियंत्रण, चिकित्सा उपकरण और अन्य कॉम्पैक्ट सिस्टम के लिए डिस्प्ले चुनते हैं, तो उन्हें न केवल छोटी स्क्रीन पर अधिक जानकारी प्रदर्शित करने की आवश्यकता होती है, बल्कि दृश्यता, प्रयोज्यता और विश्वसनीयता में भी सुधार करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा विकास को गति देते हुए लागत कम करना भी जरूरी है।
पारंपरिक समाधानों का उपयोग करते समय आकार, रिज़ॉल्यूशन, चमक और औद्योगिक प्रदर्शन का उचित संयोजन हासिल करना मुश्किल है। तो, समस्या एकीकरण का कठिनाई स्तर बन जाती है। छोटे औद्योगिक डिस्प्ले आम तौर पर डिस्प्ले पैनल या मॉड्यूल का रूप लेते हैं, लेकिन डिजाइनरों को निम्न-स्तरीय ड्राइवर, बैकलाइटिंग और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) शमन जैसे मुद्दों को संबोधित करने के लिए बहुत प्रयास करने की आवश्यकता होती है।
यह आलेख सबसे पहले उन चुनौतियों का संक्षेप में परिचय देता है जिनका सामना डिजाइनरों को कॉम्पैक्ट सिस्टम विकसित करते समय करना पड़ता है। फिर न्यूहेवन डिस्प्ले के 3.5" हाई-डेफिनिशन प्लग एंड प्ले डिस्प्ले का परिचय दें, और प्रदर्शित करें कि इस डिस्प्ले को जल्दी से कैसे एकीकृत और तैनात किया जाए।
बाज़ार में कॉम्पैक्ट हाई-रिज़ॉल्यूशन डिस्प्ले स्क्रीन की मांग लगातार बढ़ रही है
छोटे उपकरण हमेशा कम रिज़ॉल्यूशन वाले डिस्प्ले का मुश्किल से ही उपयोग कर पाते हैं। कार्यात्मक सीमाओं के कारण, इन पारंपरिक प्रणालियों को केवल सरल मेनू और बुनियादी संकेतक लेबल की आवश्यकता होती है। हालाँकि, आधुनिक उपकरणों को जटिल डेटा प्रस्तुत करने और एक आदर्श उपयोगकर्ता अनुभव प्राप्त करने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिस्प्ले की आवश्यकता होती है।
इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) कनेक्टिविटी और जटिल विश्लेषण क्षमताओं की शुरूआत ने इन परिवर्तनों को प्रेरित किया है। उदाहरण के तौर पर पोर्टेबल डायग्नोस्टिक टूल और मापने वाले उपकरणों को लेते हुए, ऐसे उपकरणों के कार्य फीडबैक माप डेटा प्रदान करने से कहीं आगे जाते हैं। उन्हें डिवाइस संचालन के गहन प्रदर्शन विश्लेषण को आउटपुट करने और समस्या निवारण के दौरान दृश्य संचालन मार्गदर्शन प्रदान करने की भी आवश्यकता है।
प्लेटफार्मों के विकास ने भी समाधान की मांग को प्रेरित किया है। चूंकि पारंपरिक एम्बेडेड आरटीओएस वातावरण लिनक्स, विंडोज एंबेडेड और रास्पबेरी पाई जैसे आधुनिक प्लेटफार्मों को रास्ता देते हैं, डिजाइनरों को एक व्यावहारिक सीमा का सामना करना पड़ता है: आधुनिक ऑपरेटिंग सिस्टम को कम से कम 640 × 480 के डिस्प्ले रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता होती है, जिसे पारंपरिक छोटे डिवाइस डिस्प्ले आसानी से पूरा नहीं कर सकते हैं।
विकास के नजरिए से, मूल रूप से डेस्कटॉप, टैबलेट या उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले एम्बेडेड सिस्टम के लिए विकसित यूजर इंटरफेस फ्रेमवर्क, विजेट और आइकन लाइब्रेरी का पुन: उपयोग एक वास्तविकता बन गया है। यह पुन: उपयोग एक बार के निम्न-स्तरीय ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) कार्य से बचने के साथ-साथ उत्पाद श्रृंखलाओं में ब्रांडिंग और सुविधाओं में स्थिरता सुनिश्चित करने में मदद करता है।
पारंपरिक छोटे डिस्प्ले एकीकरण को जटिल क्यों बनाते हैं?
इन मांगों को पूरा करने के लिए, डिजाइनर छोटे डिस्प्ले में सामान्य 320 × 240 रिज़ॉल्यूशन से स्पष्ट और प्रतिक्रियाशील 640 × 480 पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) डिस्प्ले में स्थानांतरित हो रहे हैं, और सटीक रंग और व्यापक देखने के कोण प्राप्त करने के लिए इन-प्लेन स्विचिंग (आईपीएस) जैसी तकनीकों को अपना रहे हैं। पिक्सेल गिनती में चार गुना वृद्धि से एक उत्कृष्ट उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस आया है, लेकिन इससे दो परस्पर संबंधित चुनौतियाँ भी सामने आई हैं।
5 इंच से कम के उच्च रिज़ॉल्यूशन डिस्प्ले आमतौर पर नंगे स्क्रीन रूप में प्रदान किए जाते हैं और इन्हें 24 बिट आरजीबी, एलवीडीएस, या एमआईपीआई-डीएसआई जैसे इंटरफेस के माध्यम से जोड़ा जा सकता है। इन डिस्प्ले स्क्रीन को एकीकृत करने के लिए, डिजाइनरों को हाई-स्पीड सर्किट डिजाइन, जटिल वायरिंग और उच्च-आवृत्ति संकेतों द्वारा उत्पन्न ईएमआई जैसे मुद्दों का समाधान करना होगा। इसी तरह, छोटी डिस्प्ले स्क्रीन की बैकलाइट आमतौर पर केवल "सबसे बुनियादी" कॉन्फ़िगरेशन होती है, इसलिए डिजाइनरों को स्वयं एलईडी ड्राइवर खरीदने और डिमिंग नियंत्रण कार्यों को लागू करने की आवश्यकता होती है।
सॉफ़्टवेयर के संदर्भ में, नग्न स्क्रीन में मानकीकृत खोज तंत्र का अभाव होता है। डिजाइनरों को डिस्प्ले टाइमिंग को मैन्युअल रूप से कॉन्फ़िगर करना होगा और टच इनपुट और बैकलाइट नियंत्रण के लिए अनुकूलित ड्राइवर विकसित करना होगा। हालाँकि, इस कार्य को पूरा करने के लिए ग्राफिक्स और ऑपरेटिंग सिस्टम के विशेष ज्ञान की आवश्यकता होती है, जो उत्पाद टीम का मुख्य फोकस नहीं हो सकता है और परीक्षण, निर्माण और ऑन-साइट रखरखाव को और अधिक जटिल बना सकता है।
एचडीएमआई और यूएसबी का उपयोग करके छोटी डिस्प्ले स्क्रीन के एकीकरण को सरल बनाएं
न्यूहेवन डिस्प्ले का 3.5 "आईपीएस एचडीएमआई टीएफटी डिस्प्ले (चित्रा 1) एक 640 × 480 डिस्प्ले पैनल, उच्च चमक बैकलाइट ड्राइवर, ईएमआई ढाल संरचना और वैकल्पिक कैपेसिटिव टच मॉड्यूल को एक पूर्ण डिस्प्ले घटक में एकीकृत करता है, जो उपरोक्त मुद्दों को आसानी से हल करता है। इन डिस्प्ले पैनलों की पिक्सेल घनत्व 228 पिक्सेल प्रति इंच (पीपीआई) है, जो सूचना गहन मानव-मशीन इंटरफेस (एचएमआई) की रिज़ॉल्यूशन आवश्यकताओं को पूरा करती है और परेशानियों से बचती है। पारंपरिक हार्डवेयर डिज़ाइन।
न्यूहेवन डिस्प्ले की 3.5" आईपीएस एचडीएमआई टीएफटी डिस्प्ले स्क्रीन
चित्र 1: 3.5 इंच आईपीएस एचडीएमआई टीएफटी डिस्प्ले एक स्पष्ट 640 × 480 डिस्प्ले पैनल को पूर्ण प्लग एंड प्ले घटक में एकीकृत करता है। (छवि स्रोत: न्यूहेवन डिस्प्ले)
एचडीएमआई वीडियो के लिए इंटरफ़ेस सॉफ़्टवेयर सिस्टम डिबगिंग को सरल बना सकता है। होस्ट सिस्टम के संदर्भ में, यह डिस्प्ले स्क्रीन एक अज्ञात नंगे डिस्प्ले पैनल के बजाय एक मानक एचडीएमआई मॉनिटर की तरह है जिसके लिए अनुकूलित टाइमर की आवश्यकता होती है। किसी भी मानक एचडीएमआई मॉनिटर की तरह, यह इंटरफ़ेस विस्तारित डिस्प्ले आइडेंटिफिकेशन डेटा (ईडीआईडी) के माध्यम से 640x480 मोड की घोषणा करता है और विंडोज, लिनक्स और रास्पबेरी पाई जैसे सामान्य सिंगल बोर्ड कंप्यूटर (एसबीसी) प्लेटफार्मों पर स्वचालित पहचान प्राप्त कर सकता है। इस तरह, निम्न-स्तरीय ग्राफ़िक्स ड्राइवरों को विकसित करने की कोई आवश्यकता नहीं है, और रिज़ॉल्यूशन कॉन्फ़िगरेशन त्रुटियों के जोखिम को यथासंभव अधिकतम सीमा तक कम किया जा सकता है।
स्पर्श संवेदनशील NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (चित्र 2) मानक इंटरफ़ेस की डिज़ाइन अवधारणा को उसके अनुमानित कैपेसिटिव (PCAP) स्पर्श इनपुट तक विस्तारित करता है। इस कैपेसिटिव टच उत्पाद में, माइक्रो यूएसबी कनेक्टर एक साथ 5V पावर और टच डेटा दोनों प्रदान कर सकता है। टच कंट्रोलर विंडोज और लिनक्स सिस्टम पर मानक यूएसबी ह्यूमन इंटरफेस डिवाइस (यूएसबी-एचआईडी) के रूप में प्रदर्शित होते हैं, इसलिए ऑपरेटिंग सिस्टम विशिष्ट विक्रेता कर्नेल मॉड्यूल की आवश्यकता के बिना स्वचालित रूप से अपने ड्राइवरों को स्थापित करता है।
न्यूहेवन डिस्प्ले NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP-CTU (बड़ा करने के लिए क्लिक करें)
चित्र 2: एनएचडी-3.5-एचडीएमआई-एचआर-आरएसएक्सपी-सीटीयू एक स्पष्ट 640 × 480 डिस्प्ले पैनल को पूर्ण डिस्प्ले असेंबली में एकीकृत करता है, और उच्च आवृत्ति घटकों के आसपास ईएमआई परिरक्षण उपकरण स्थापित किए जाते हैं। (छवि स्रोत: न्यूहेवन डिस्प्ले, लेखक द्वारा संशोधित)
ये मॉड्यूल संपूर्ण असेंबली प्रक्रिया को भी सरल बनाते हैं। नंगे डिस्प्ले पैनल समाधान का उपयोग करते समय, डिजाइनरों को बहु-चरण एकीकरण करने की आवश्यकता होती है: एक अनुकूलित फ्रेम में टीएफटी ग्लास स्थापित करना, आवास के अंदर अन्य स्थितियों में स्वतंत्र ड्राइवर बोर्ड को ठीक करना, घटकों के बीच सटीक रिबन केबल बिछाना, और असतत एलईडी ड्राइवर सर्किट के लिए इंस्टॉलेशन स्थान का निर्धारण करना। 3.5" आईपीएस एचडीएमआई टीएफटी उपरोक्त प्रक्रिया को सरल बनाता है और इसे केवल चार कोनों पर स्थित माउंटिंग छेद के माध्यम से इकट्ठा किया जा सकता है।
दोहरी केबल वास्तुकला (वीडियो के लिए एचडीएमआई, पावर और टच के लिए माइक्रो यूएसबी) मानक केबलों के साथ नाजुक लचीले सर्किट को बदल देती है, और आसान सीधी वायरिंग के लिए कनेक्टर्स को मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसी बोर्ड) के एक किनारे पर व्यवस्थित किया जाता है। एकीकृत ईएमआई परिरक्षण संरचना शेल स्तर पर हस्तक्षेप-विरोधी आवश्यकताओं को और कम कर देती है।
सूर्य के प्रकाश में दृश्यता प्राप्त करने के लिए आईपीएस तकनीक का उपयोग करना
पारंपरिक ट्विस्टेड नेमैटिक (टीएन) या वर्टिकल अलाइनमेंट (वीए) डिस्प्ले पैनल की तुलना में, आईपीएस डिस्प्ले में उत्कृष्ट ऑप्टिकल प्रदर्शन होता है। आईपीएस सभी दिशाओं में 85° चौड़ा व्यूइंग एंगल प्राप्त करता है और विभिन्न व्यूइंग एंगल में लगातार रंग और कंट्रास्ट बनाए रखता है। कैपेसिटिव मॉडल की विशिष्ट चमक 810 मोमबत्तियां प्रति वर्ग मीटर (सीडी/एम²) है, जो मजबूत परिवेश प्रकाश वातावरण में उपयोग का समर्थन करती है, जिससे हाथ में पकड़े जाने वाले उपकरण, नियंत्रण पैनल और बाहरी और औद्योगिक वातावरण में अन्य अनुप्रयोग स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।
नॉन-टच NHD-3.5-HDMI-HR-RXP डिस्प्ले स्क्रीन (चित्र 3) समान समग्र आर्किटेक्चर को अपनाती है, लेकिन PCAP ओवरलैप को समाप्त कर देती है। इसके परिणामस्वरूप 950 सीडी/एम² की डिस्प्ले चमक होती है, जो भौतिक बटन या अन्य बाहरी नियंत्रकों के माध्यम से इनपुट संसाधित करने वाले अनुप्रयोगों के लिए सूरज की रोशनी के तहत बेहतर पठनीयता प्रदान करती है। गैर स्पर्श मॉडल की वर्तमान खपत भी थोड़ी कम है (सामान्य मूल्य 490 एमए के बजाय 460 मिलीमीटर (एमए) है)। यह मॉडल एचडीएमआई और यूएसबी कनेक्शन विधियों का भी उपयोग करता है, लेकिन यूएसबी केवल पावर प्रदान करता है।
न्यूहेवन डिस्प्ले की NHD-3.5-HDMI-HR-RSXP डिस्प्ले स्क्रीन, चित्र में चिह्नित विशिष्ट आयामों के साथ (बड़ा करने के लिए क्लिक करें)
चित्र 3: एनएचडी-3.5-एचडीएमआई-एचआर-आरएक्सपी मॉडल पूर्व में 640 × 480 डिस्प्ले स्क्रीन को एकीकृत करता है और कैपेसिटिव टच कॉन्फ़िगरेशन के बजाय बेज़ल ओपनिंग डिज़ाइन को अपनाता है। (छवि स्रोत: न्यूहेवन डिस्प्ले, लेखक द्वारा संशोधित)
दोनों मॉडलों की कार्यशील तापमान सीमा -20 डिग्री सेल्सियस से +70 डिग्री सेल्सियस है, और भंडारण तापमान सीमा -30 डिग्री सेल्सियस से +80 डिग्री सेल्सियस है। सत्यापन परीक्षणों में थर्मल साइक्लिंग, कंपन और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज शामिल हैं, हवा में ± 8 केवी और संपर्क में ± 4 केवी के परीक्षण वोल्टेज के साथ। ये विशेषताएँ दोनों उत्पादों को औद्योगिक, परिवहन और हल्के बाहरी वातावरण में तैनात करने में सक्षम बनाती हैं, और डिजाइनरों को स्वयं प्रदर्शन स्तर प्रमाणीकरण करने की आवश्यकता नहीं होती है।
हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर सेटिंग शीघ्रता से प्रारंभ करें
हार्डवेयर स्तर पर, एकीकरण मुख्य रूप से तीन मुख्य इंटरफेस पर केंद्रित है (चित्र 4)। एचडीएमआई ए-प्रकार कनेक्टर का उपयोग वीडियो इनपुट प्रदान करने के लिए किया जाता है; USB माइक्रो-बी कनेक्टर का उपयोग 5V वोल्टेज प्रदान करने के लिए किया जाता है, और यदि यह एक कैपेसिटिव मॉडल है, तो यह USB-HID टच डेटा भी प्रसारित कर सकता है। छोटा टर्मिनल ब्लॉक बैकलाइट ड्राइवर नियंत्रण पिन को बाहर ले जाता है, जो 5 kHz से 100 kHz तक सरल सक्षम सिग्नल या पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन तरंगों को स्वीकार कर सकता है। एलईडी स्टेटस इंडिकेटर लाइट पावर, एचडीएमआई लिंक डिटेक्शन और कैपेसिटिव वर्जन टच क्रियाओं को इंगित कर सकती है, जो स्टार्टअप डिबगिंग और ऑन-साइट समस्या निवारण के लिए सहायक हैं।
न्यूहेवन डिस्प्ले 3.5 "आईपीएस एचडीएमआई टीएफटी के मुख्य कार्य
चित्र 4:3.5 में आईपीएस एचडीएमआई टीएफटी की मुख्य विशेषताओं में एचडीएमआई (1) और यूएसबी माइक्रो-बी (2) इंटरफेस, एचडीएमआई, डीसी पावर सप्लाई, टच डिटेक्शन एलईडी इंडिकेटर लाइट्स (3-5), और बैकलाइट टर्मिनल ब्लॉक (6) शामिल हैं। (छवि स्रोत: न्यूहेवन डिस्प्ले)
विंडोज़ 10 और 11 सिस्टम में, डिस्प्ले स्क्रीन स्वचालित रूप से एक नियमित एचडीएमआई मॉनिटर के रूप में पहचानी जाएगी। एक बार यूएसबी लिंक कनेक्ट हो जाने पर, कैपेसिटिव मॉडल को यूएसबी-एचआईडी टच डिवाइस के रूप में सूचीबद्ध किया जाएगा। समर्पित ड्राइवर स्थापित करने की कोई आवश्यकता नहीं है, मानक डिस्प्ले सेटिंग्स और टच कैलिब्रेशन टूल का उपयोग किया जा सकता है।
लिनक्स आधारित सिस्टम आमतौर पर स्वचालित मोड का पता लगाने के लिए समान तरीके से एचडीएमआई और ईडीआईडी का उपयोग करते हैं। अधिकांश कॉन्फ़िगरेशन में, मॉड्यूल एक मानक एचडीएमआई मॉनिटर के रूप में प्रदर्शित होता है और सिस्टम स्वचालित रूप से 640 × 480 मोड का चयन करता है। रास्पबेरी पाई जैसे प्लेटफ़ॉर्म के लिए, उपयोगकर्ता मार्गदर्शिका आवश्यक होने पर वांछित मोड और समय के उपयोग को बाध्य करने के लिए कॉन्फ़िगरेशन स्टेटमेंट के उदाहरण प्रदान करती है। कैपेसिटिव संस्करण डिस्प्ले स्क्रीन का टच इनपुट मानक लिनक्स इनपुट सबसिस्टम के माध्यम से यूएसबी-एचआईडी डिवाइस के रूप में प्रदर्शित होता है, जो सामान्य ग्राफिक्स फ्रेमवर्क के साथ एकीकरण को सरल बनाता है।
बैकलाइट की चमक को अलग ड्राइविंग सर्किट की आवश्यकता के बिना एकीकृत एलईडी ड्राइवर के नियंत्रण पिन के माध्यम से समायोजित किया जा सकता है। स्थैतिक तर्क स्तरों का उपयोग सरल ऑन/ऑफ नियंत्रण के लिए किया जा सकता है, जबकि पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन इनपुट कम रोशनी वाले वातावरण के अनुकूल चमक को समायोजित कर सकते हैं या निष्क्रिय बिजली की खपत को कम कर सकते हैं। यह विधि मुख्य सर्किट बोर्ड पर असतत उच्च-वोल्टेज एलईडी ड्राइवरों के डिजाइन के कारण होने वाले स्विचिंग शोर और लेआउट जटिलता से बचाती है।