Столкнулись с трудностями в проекте встраиваемого дисплея?
Не позволяйте сложной интеграции или проблемам цепочки поставок замедлить ваш выход на рынок. Забронируйте бесплатную консультацию с экспертной командой RJY для получения индивидуальной поддержки в проектировании и производстве.
Как выбрать TFT ЖК-дисплей с сенсорным экраном для HMI зарядной станции для электромобилей
Published:
13 минут чтения
Updated:
Дисплей зарядной станции для электромобилей — это не просто экран, установленный внутри корпуса зарядного устройства. Это видимая часть более крупного человеко-машинного интерфейса, который может нуждаться в отображении инструкций по подключению, этапов аутентификации, статуса зарядки, информации об энергии, платежных инструкций, предупреждений и сообщений о восстановлении в изменяющихся условиях окружающей среды.
Для производителя оборудования выбор дисплея, таким образом, требует большего, чем просто выбор диагонали и значения яркости. Инженерная группа должна координировать TFT ЖК-дисплей, сенсорный датчик, защитное стекло, оптический стек, плату контроллера или главного компьютера, видеоинтерфейс, сенсорный ввод, питание подсветки, корпус, программное обеспечение, состояние сети и план валидации.
Это руководство объясняет, как определить эти требования, не путая сырой ЖК-модуль с дисплеем на плате контроллера, внешним монитором или полным HMI зарядной станции для электромобилей.
Начните со сценария работы зарядной станции
Правильная архитектура дисплея зависит в первую очередь от того, где и как будет использоваться зарядное устройство. Внутренняя жилая настенная коробка, крытый коммерческий зарядный пункт и общественная наружная станция постоянного тока не представляют собой одну и ту же проблему для дисплея.
Перед выбором модуля задокументируйте среду установки, ожидаемое положение для просмотра, путь пользователя, график работы, конструкцию корпуса, локальную вычислительную платформу, сетевое поведение, стратегию обслуживания и требуемые информационные состояния. Дисплей, который хорошо работает на инженерном стенде в помещении, может стать трудночитаемым, трудным для сенсорного управления или термически нестабильным после установки за защитной передней поверхностью в герметичном наружном корпусе.
Условия проекта
Влияние на систему дисплея
Внутреннее или защищенное зарядное устройство
Воздействие окружающего света и погоды может быть умеренным, но положение для просмотра, четкость пользовательского интерфейса, сенсорное поведение и жизненный цикл все равно требуют валидации.
Наружное общественное зарядное устройство
Отражение, прямой солнечный свет, дождь, загрязнения, температура, вандализм, герметизация и тепловая нагрузка становятся проблемами системного уровня.
Компактная настенная коробка
Механическая глубина, трассировка гибких печатных плат, энергопотребление, интеграция сенсорного ввода и упрощенное представление статуса могут определять конструкцию.
Крупный коммерческий зарядный терминал
Дисплей может потребовать большей визуальной площади, большего расстояния просмотра, более богатых инструкций, проверки доступности и координации с платежным или идентификационным оборудованием.
Работа без оператора
Восстановление после запуска, видимые состояния ошибок, удаленная синхронизация статуса, длительные периоды включенного экрана и диагностика обслуживания требуют явного тестирования.
Определите, что должен отображать дисплей
Разрешение должно следовать фактической информационной архитектуре, а не маркетинговому предпочтению самого высокого доступного количества пикселей. Подготовьте репрезентативные экраны для начальных инструкций, статуса разъема, аутентификации пользователя, хода зарядки, информации о стоимости или энергии (где применимо), завершения, прерывания, потери сети и сервисных состояний.
Проверьте самый мелкий текст, иконки, QR-коды, индикаторы прогресса, языковые варианты и сенсорные цели на предполагаемом расстоянии просмотра. Если требуется несколько языков, убедитесь, что более длинные переводы все еще помещаются без уменьшения критического текста до непрактичного размера.
Для контрастности пользовательского интерфейса инженерные группы могут использовать установленные рекомендации по доступности в качестве эталона проектирования. Например, WCAG 2.2 определяет минимальный коэффициент контрастности 4,5:1 для обычного текста и 3:1 для крупного текста в соответствии с критерием уровня AA.1 Встроенный интерфейс зарядного устройства не является автоматически веб-страницей, и применимые требования доступности различаются в зависимости от рынка, но основные принципы контрастности и размера целей все еще полезны во время валидации пользовательского интерфейса.
Не утверждайте дисплей только на основе статического файла дизайна. Отобразите интерфейс на реальном ЖК-дисплее, за предполагаемым сенсорным и защитным стеклом, при реалистичном освещении. Воспринимаемая конечная контрастность может существенно отличаться от исходного изображения.
Читаемость на открытом воздухе — это проблема оптического стека
Высокая выходная мощность подсветки может помочь в условиях яркого окружающего освещения, но одна только яркость не определяет читаемость на открытом воздухе. Пользователь видит совокупный результат работы ЖК-ячейки, подсветки, поляризаторов, сенсорного датчика, слоя склеивания или воздушного зазора, защитного стекла, обработки поверхности, угла наклона корпуса, отражений окружающей среды, цветов пользовательского интерфейса и теплового поведения.
Увеличение мощности подсветки без проверки остальной части стека может повысить энергопотребление и внутреннюю температуру, оставляя при этом нерешенными сильные отражения от передней поверхности. Существующее руководство по структуре TFT ЖК-дисплеев от RJY Display также отмечает, что конструкция подсветки влияет на яркость, энергопотребление, нагрев, толщину, срок службы и читаемость на открытом воздухе.
Оцените полный передний стек
Проверка дисплея должна выявить каждый оптический и механический слой между подсветкой и пользователем:
TFT ЖК-дисплей и структура поляризатора;
подсветка и метод управления подсветкой;
сенсорный датчик, если требуется;
воздушный зазор или слой оптического склеивания;
защитное стекло и любая заданная обработка поверхности;
печатная рамка и выравнивание активной области;
рамка корпуса, углубление, козырек или угол установки.
Оптическое склеивание может уменьшить внутренние отражающие поверхности и улучшить механическую целостность стека, но это не замена валидации полной сборки. Совместимость материалов, процесс склеивания, поведение сенсорного ввода, стратегия переделки, тепловое расширение, внешний вид и экологические испытания должны быть определены для фактической конструкции.
Взрыв-схема оптического стека наружного TFT ЖК-дисплея зарядной станции для электромобилей
Обработка поверхности также должна оцениваться как компромисс. Обработка, предназначенная для уменьшения отвлекающих отражений, может повлиять на кажущуюся резкость, дымку, цвет, поведение при очистке или косметическое восприятие. Оценка образца в реальной геометрии просмотра более надежна, чем выбор на основе общего названия обработки.
Тестируйте дневное и ночное представление
Интерфейс, оптимизированный только для дневного света, может стать неудобным ночью, в то время как ночная настройка с низкой выходной мощностью может быть нечитаемой под прямыми солнечными лучами. Определите состояния управления яркостью, поведение при переходе и источник любого решения об окружающем освещении. Подтвердите, что происходит, если датчик выходит из строя или сообщает неправдоподобное значение.
Управление яркостью обычно является функцией драйвера подсветки, платы контроллера и программного обеспечения. Не следует предполагать, что оно существует только потому, что выбранная панель имеет светодиодную подсветку.
Выберите сенсорный ввод как отдельную систему ввода
Сенсорный экран и ЖК-дисплей выполняют разные функции. ЖК-дисплей получает данные изображения; сенсорный контроллер сообщает о вводе пользователя главному компьютеру. Зарядное устройство может отображать правильное изображение, в то время как его сенсорный ввод недоступен, смещен, зашумлен или неправильно сопоставлен.
Проекционно-емкостный сенсорный ввод распространен в современных графических интерфейсах, но поведение на открытом воздухе зависит от полной конструкции датчика, выбора контроллера, конструкции защитного стекла, заземления, настройки, прошивки и корпуса. Капли воды, влажные пальцы, перчатки, загрязнения, силовая электроника зарядного устройства и прокладка кабелей могут изменить сенсорную среду.
Некоторые семейства сенсорных контроллеров используют как взаимную, так и собственную емкость для улучшения классификации и надежности сенсорного ввода.2 Это свидетельство того, что производительность сенсорного ввода зависит от технологии контроллера и конфигурации; это не свидетельство того, что каждая емкостная сенсорная сборка будет автоматически поддерживать работу в условиях дождя или в перчатках.
Определите требуемые условия сенсорного ввода
В требовании должно быть указано, может ли пользователь управлять зарядным устройством сухим пальцем, влажным пальцем, рабочей перчаткой или другим ожидаемым способом ввода. Оно также должно определять приемлемое поведение при наличии воды: продолжение обнаружения преднамеренного касания, отклонение ложного ввода или временное отключение сенсорного ввода с сохранением безопасного альтернативного взаимодействия.
Тестирование сенсорного ввода должно охватывать:
полную толщину защитного стекла и печатную рамку;
точность сенсорного ввода по всей активной области и вблизи краев;
влажную поверхность, капли и остатки чистящих средств;
требуемые типы перчаток, а не общее заявление о “поддержке перчаток”;
электрические помехи при активной силовой электронике зарядки;
холодный пуск, работу в теплом режиме и длительную работу;
прокладку кабелей, экранирование, заземление и сборку корпуса.;
Калибровка сенсора и поворот координат после обновления программного обеспечения.
Подтверждение интерфейса «сенсор-хост»
В зависимости от архитектуры данные сенсора могут передаваться через USB, I²C или другой поддерживаемый путь.2USB-сенсор может быть реализован через класс HID (Human Interface Device), однако совместимость с хостом по-прежнему зависит от контроллера сенсора, дескрипторов, операционной системы, драйверов и поведения приложения. USB-IF публикует определение класса HID, используемое совместимыми USB-устройствами ввода.3
ЖК-дисплей, описанный как “HDMI touch”, обычно использует HDMI для видео и отдельное USB-соединение для сенсора. В такой конфигурации HDMI сам по себе не передаёт координаты сенсорного экрана на хост.
Разделите ЖК-модуль, плату контроллера и готовое HMI
Чёткая граница поставки предотвращает серьёзные ошибки интеграции. Термины «дисплей», «сенсорный дисплей», «монитор» и «HMI» часто используются взаимозаменяемо на ранних этапах обсуждения, хотя они обозначают разные сборки.
Уровень поставки
Типовое содержимое
Работа, остающаяся для производителя зарядного устройства
Сырой или интегрированный TFT LCD-модуль
ЖК-дисплей, драйверный ИС, FPC и подсветка; сенсор может быть включён или не включён
Временные параметры панели, питание, подсветка, интерфейс, сенсор, кабель, программное обеспечение хоста и механическая интеграция
ЖК-дисплей с платой контроллера
Дисплей с активной платой, принимающей заданный входной сигнал хоста и управляющей панелью
Питание, путь сенсора, программное обеспечение, кабели, корпус, тепловое проектирование и производственная конфигурация
Внешний сенсорный монитор
Электроника дисплея, корпус и внешний видеовход; сенсор обычно использует отдельный путь передачи данных
Хост-компьютер, приложение, интеграция зарядного устройства, защита окружающей среды и системная валидация
Встроенная HMI-подсистема
Дисплей, сенсор, вычислительная плата, образ программного обеспечения и механическая сборка до согласованной границы
Интеграция управления зарядкой, внутренняя связь, архитектура безопасности, окончательный корпус и полная квалификация продукта
RJY Display поставляет TFT LCD-модули и варианты плат контроллеров, которые могут обсуждаться отдельно или как часть определённого дисплейного решения. Проектная группа должна письменно согласовать, кто отвечает за конфигурацию панели, драйвер сенсора, поведение подсветки, последовательность запуска, образ приложения, корпус и производственное тестирование.
Сравнение сырого LCD-модуля, дисплея с платой контроллера и полного HMI для зарядной станции EV
Выберите путь передачи видео из архитектуры главного компьютера
Сырой TFT LCD может использовать MIPI DSI, RGB, LVDS, eDP или другой панельный интерфейс. Прикладной процессор может иметь один из этих интерфейсов нативно, в то время как другой системе может потребоваться активный мост, скалер или плата контроллера.
HDMI обычно является внешним видеоинтерфейсом. Его невозможно преобразовать во временные параметры, отображение, питание и инициализацию, требуемые сырой панелью MIPI, RGB, LVDS или eDP, с помощью пассивного кабеля. Активный приёмник или контроллер должен принимать сигнал HDMI и генерировать совместимый с панелью выход.
Перед выбором пути дисплея подтвердите:
модель и ревизию хост-процессора или вычислительной платы;
нативный выход дисплея и доступный разъём;
разрешение панели, временные параметры и формат пикселей;
требования к линиям, каналам или шине интерфейса;
цепи питания панели и последовательность запуска;
напряжение, ток и управление подсветкой;
подключение контроллера сенсора;
операционную систему, BSP, драйверы и ответственность за дерево устройств;
загрузочный логотип, поворот приложения и поведение в состоянии восстановления.
Если рассматривается плата контроллера на Android, необходимо установить совместимость для конкретного ЖК-дисплея, ревизии платы и образа программного обеспечения. “Android-дисплей” не является панельным интерфейсом, и плата на Android не поддерживает автоматически любой ЖК-дисплей того же разрешения.
Четко разграничьте OCPP, управление зарядным устройством и локальное HMI
Open Charge Alliance определяет OCPP как протокол связи между зарядными станциями и системами управления зарядкой.4 Локальный TFT LCD сам по себе не становится совместимым с OCPP.
Типовая система может содержать несколько отдельных программных и аппаратных доменов:
преобразование энергии и управление зарядкой;
функции безопасности и защиты;
локальное приложение или HMI-программное обеспечение;
драйверы дисплея и сенсора;
сетевая связь и реализация OCPP;
удалённая система управления зарядкой.
HMI-приложение может получать статус зарядного устройства от другого контроллера и отображать его пользователю. Альтернативно, та же вычислительная платформа может выполнять несколько ролей. В любом случае, интерфейсный контракт должен определять источник, временные параметры и достоверность каждого отображаемого состояния.
Архитектура HMI зарядной станции EV с отдельными путями для дисплея, сенсора, управления зарядкой и внутренней связи
Потеря сети не должна приводить к застывшему или вводящему в заблуждение экрану. Пользовательский интерфейс должен различать отказ дисплея, недоступность внутреннего сервиса, прерванную транзакцию, проблему с разъёмом и неисправность зарядного устройства в соответствии с утверждённым поведением продукта.
Проверьте тепловой проект перед увеличением мощности подсветки
Уличное зарядное оборудование может сочетать солнечную нагрузку, тепло зарядного устройства, тепло подсветки дисплея, тепло вычислительной платы и герметичный корпус. Температура на ЖК-дисплее, поляризаторе, связующем материале и контроллере сенсора может отличаться от температуры окружающей среды.
Подсветка с более высокой выходной мощностью может улучшить яркость, одновременно увеличивая энергопотребление и локальную тепловую нагрузку. Разработчик корпуса должен моделировать и измерять собранную систему, а не предполагать, что диапазон рабочих температур панели соответствует температуре каждого компонента внутри зарядного устройства.
Тепловая валидация должна включать предполагаемую политику яркости, нагрузку процессора, состояние зарядки, солнечное воздействие, цвет и материал корпуса, вентиляцию или путь теплопроводности, а также наихудшую ориентацию установки. Тест также должен проверять однородность изображения, цветопередачу, реакцию сенсора, управление подсветкой, перезапуск и восстановление.
Согласуйте механическую переднюю панель на раннем этапе
Чертеж дисплея должен быть рассмотрен вместе с чертежом корпуса до изготовления оснастки. Важные размеры включают габариты ЖК-дисплея, активную область, область просмотра, контур сенсора, форму защитного стекла, напечатанную рамку, выход FPC, расположение разъёма, изгиб кабеля, высоту компонентов, крепёжные элементы и требуемые зоны отчуждения.
Рамка не должна скрывать активную информацию или создавать чрезмерную тень под предполагаемым углом обзора. Она также должна избегать неконтролируемой механической нагрузки на ЖК-дисплей, сенсор или склеенный стеклопакет.
Защита от воздействия окружающей среды относится к полному корпусу зарядного устройства и конструкции передней панели. Защитное стекло само по себе не устанавливает степень защиты от проникновения для готового оборудования. Уплотнения, стыки, вводы кабелей, крепёж, дренаж, материалы и сборочные процессы должны оцениваться на уровне продукта.
Составьте репрезентативный план валидации
Тест с настольным изображением недостаточен для уличного HMI зарядной станции EV. Прототип должен представлять предполагаемый ЖК-дисплей, сенсор, защитное стекло, конструкцию склейки, плату контроллера, кабель, заземление, корпус, систему питания и версию программного обеспечения.
Сенсорный экран уличной зарядной станции EV, проходящий валидацию на воздействие солнечного света, воды, перчаток и температуры
Оптическая и UI-валидация
Протестируйте нормальный интерфейс и каждое критическое состояние при ожидаемом расстоянии и угле обзора. Включите дневной свет, тень, ночную работу, отражения, мокрое защитное стекло, поляризационные очки (если применимо), состояния минимальной и максимальной яркости, языковые варианты, QR-коды, предупреждения и сообщения об ошибках.
Валидация сенсора
Проверьте работу в сухих и влажных условиях, с указанными перчатками, точность по краям, подавление ложных касаний, многократное использование, очистку, условия электрических помех, запуск, спящий режим и восстановление. Запишите прошивку контроллера сенсора и конфигурацию настройки, использованные для утверждённого образца.
Электрическая и программная валидация
Протестируйте холодный запуск, тёплый перезапуск, прерывание питания, поведение при пониженном напряжении, восстановление после сбоя приложения, потерю сети, повторное подключение к внутренней системе, прерывание кабеля дисплея (где это безопасно для тестирования), повторное подключение сенсора, переходы яркости и восстановление после обновления программного обеспечения.
Управление конфигурацией
Выпущенная конфигурация должна идентифицировать модель и ревизию ЖК-дисплея, сенсор, контроллер сенсора, чертёж защитного стекла, процесс склейки, ревизию платы контроллера, чертёж кабеля, схему подсветки, прошивку или BSP, дерево устройств, сборку приложения и процедуру производственного тестирования.
Прототип, работающий только с незадокументированным мостовым регистром, временным кабелем, инженерным программным образом или вручную настроенным сенсорным файлом, еще не является контролируемой производственной конструкцией.
Подготовьте инженерный RFQ для дисплея зарядной станции для электромобилей
Полезный RFQ должен описывать требуемую систему, а не запрашивать только “наружный экран зарядной станции для электромобилей”. Предоставьте:
тип зарядного устройства и условия установки;
доступную площадь передней панели и механический чертеж;
целевую активную область, соотношение сторон и разрешение;
типовые экраны пользовательского интерфейса и языковые требования;
расстояние просмотра, угол и условия окружающего освещения;
требования к сенсорному экрану, включая условия с водой и перчатками;
чертеж покровного стекла и косметические требования;
модель ведущего процессора или платы контроллера;
собственный видеовыход и предпочтительный интерфейс панели;
операционную систему, BSP и распределение ответственности за приложения;
требования к питанию, управлению подсветкой и тепловым режимом;
требования к корпусу, герметизации и монтажу;
количество прототипов, ожидаемый объем производства и целевой жизненный цикл;
требуемые стандарты валидации и критерии приемки, определенные производителем зарядного устройства.
RJY Display может проверить существующую платформу TFT LCD на соответствие определенным требованиям к покровному стеклу, сенсорному экрану, подсветке, FPC, интерфейсу, плате контроллера, встроенному ПО и механике. Практический путь кастомизации обычно начинается с существующего дисплейного модуля, а не с разработки совершенно нового размера LCD или архитектуры пикселей.
Какой тип дисплея подходит для зарядной станции электромобилей?
TFT LCD может подойти, когда зарядному устройству требуется цветной графический интерфейс, инструкции, информация о состоянии, QR-коды или сенсорное взаимодействие. Конкретный модуль должен быть выбран в соответствии с условиями установки, оптическим стеком, условиями просмотра, интерфейсом ведущего устройства, требованиями к сенсорному экрану, тепловым расчетом, корпусом и потребностями жизненного цикла.
Всегда ли наружное зарядное устройство для электромобилей требует определенного значения яркости?
Ни одно значение яркости не является правильным для каждого зарядного устройства. Читаемость зависит от LCD, подсветки, окружающего освещения, отражений, сенсорного датчика, склейки, покровного стекла, обработки поверхности, контрастности пользовательского интерфейса, угла обзора и корпуса. Полная сборка должна быть протестирована в репрезентативных условиях.
Можно ли подключить HDMI напрямую к сырому MIPI, LVDS, RGB или eDP LCD?
Нет. HDMI не может пассивно управлять этими сырыми интерфейсами панелей. Активный приемник, мост, скалер или плата контроллера должны преобразовать исходное видео в формат синхронизации и электрический формат, требуемый выбранным LCD, в то время как система отдельно обеспечивает питание панели, инициализацию и управление подсветкой.
Передаются ли данные сенсорного экрана через HDMI?
Обычно нет. В типичном HDMI сенсорный дисплей, случае HDMI передает видео, в то время как координаты касания используют отдельное соединение, такое как USB. Сырые встроенные сенсорные контроллеры могут вместо этого использовать I2C или другой поддерживаемый интерфейс ввода.
Предоставляет ли модуль LCD поддержку OCPP?
Нет. OCPP — это протокол связи между зарядной станцией и системой управления зарядкой. Он реализован в программном обеспечении и сетевой архитектуре зарядного устройства, а не в сыром модуле TFT LCD. Локальный HMI может отображать информацию, полученную от контроллера зарядного устройства или внутреннего программного обеспечения, но эти системные роли должны оставаться различными.