Por qué y cómo utilizar una pantalla táctil con Wi-Fi como interfaz de usuario IIoT compacta

Las interfaces de usuario de los equipos de automatización industrial (AI) van desde complejos paneles multipantalla con menús en cascada, hasta algo tan sencillo como un gran interruptor naranja marcado como ON/OFF. Parafraseando a Leonardo da Vinci, una interfaz de usuario debe ser lo más sencilla posible, pero no más simple. Tiene que ser adecuada para la tarea y no innecesariamente compleja.

En los sistemas de automatización industrial, a veces es necesario montar una interfaz de usuario compacta cerca del sistema que se está manejando, y también es necesario reubicarla fácilmente cuando se reconfigura el sistema. La interfaz de usuario puede comunicarse de forma inalámbrica con el equipo con la flexibilidad de una pantalla táctil. Esto puede ser útil tanto para las aplicaciones del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) como para los proyectos de automatización del hogar. La aplicación puede ser tan sencilla como el control remoto de las luces o la apertura de la puerta del garaje.

He visto a técnicos de laboratorio configurar una computadora portátil de uso exclusivo conectada a la red local para realizar tareas de control sencillas, como encender y apagar luces, controlar ventiladores y desbloquear puertas mediante solenoides. Era un buen sistema, pero carecía de la seguridad básica. Por ejemplo, si la computadora portátil se desconectaba de la red, por cuestiones de seguridad, se encendían todas las luces y se desbloqueaban las puertas.

Una solución más limpia y eficaz, con la seguridad adecuada, es una pantalla táctil inalámbrica en red. MikroElektronika es un fabricante de algunos sistemas de computadoras de placa única (SBC) bastante buenos, incluida la placa de evaluación integrada MIKROE-3923 con una pantalla táctil capacitiva en una pantalla de transistores de película delgada (TFT) brillante de 3.5 pulgadas (in) de 320 x 240 (Figura 1). La placa puede alimentarse con una batería de litio de una sola celda que se recarga a través del conector USB-C que admite los modos USB host y dispositivo.

Figura 1: El MIKROE-3923, que se ve aquí en el anverso y en el reverso, tiene una pantalla TFT de 3.5 in y 320 x 240 con una pantalla táctil capacitiva rodeada por un bisel atractivo y protector. Dispone de una serie de sensores y un zumbador, y puede conectarse localmente a través de Wi-Fi. (Fuente de la imagen: MikroElektronika)

El MIKROE-3923 tiene una profundidad de color de 24 bits y utiliza seis ledes de alto brillo para proporcionar una alta relación de contraste de 500:1. Esto proporciona una pantalla fácil de ver y con alta visibilidad que puede verse en la mayoría de las condiciones de iluminación. Esto es especialmente importante para las instalaciones industriales muy iluminadas, así como para los sistemas de automatización del hogar que pueden estar expuestos a la luz solar ocasionalmente. La pantalla táctil admite múltiples toques y gestos. Esto puede ser útil en situaciones críticas en las que un operador puede necesitar apagar rápidamente un sistema, por ejemplo, deslizando rápidamente hacia abajo toda la pantalla.

La placa es compatible con las cabeceras de expansión mikroBUS de MikroElektronika y puede conectarse a dispositivos mikroBUS compatibles. La tarjeta de expansión MikroElektronika MIKROE-2336 CC3100 mikroBUS Click Wi-Fi mikroBUS (Figura 2) puede conectarse fácilmente a los cabezales de expansión para proporcionar una conectividad fiable a la red Wi-Fi de una instalación. Además, el CC3100 Click también puede servir como punto de acceso Wi-Fi. Esto puede ser una ventaja significativa en un sistema de automatización industrial o doméstico, ya que puede servir como punto de acceso central y controlar una computadora que maneje los sistemas conectados en red directamente al MIKROE-3923. Esto simplifica la conexión en red y el mantenimiento, aumentando la fiabilidad del sistema.

Figura 2: La placa de expansión MikroElektronika CC3100 Click Wi-Fi mikroBUS puede proporcionar una conectividad Wi-Fi fiable al MIKROE-3923. Puede servir como un nodo en una red Wi-Fi existente o actuar como un punto de acceso Wi-Fi. (Fuente de la imagen: MikroElektronika)

El MIKROE-3923 tiene un CODEC de audio que es compatible con los formatos de audio más comunes. Al conectar un altavoz al jack de 3.5 milímetros (mm) montado en la placa, se puede utilizar para proporcionar información de audio a un operador, incluidas las notificaciones verbales mediante voz sintética, así como los clics audibles de la pantalla táctil.

Los sensores del MIKROE-3923 incluyen un acelerómetro de tres ejes y un magnetómetro. En una instalación de IIoT grande en la que entran y salen muchas personas, se pueden utilizar estos sensores para detectar movimientos no autorizados o la retirada del dispositivo. Si se detecta un movimiento o una manipulación no autorizados, el MIKROE-3923 puede enviar una alerta por Wi-Fi al sistema de seguridad y también hacer sonar una alarma por el altavoz.

El procesador principal de la placa es un Arm Cortex-M4 de 120 megahercios (MHz) de NXP MK64FN1M0VDC12 con una unidad de procesamiento flotante (FPU). Dispone de 1 megabyte (Mbyte) de memoria Flash de programa, 256 kilobytes (Kbytes) de SRAM y suficiente potencia de procesamiento para el complejo procesamiento de vanguardia. Además, el MIKROE-3923 también puede servir como SBC principal para equipos industriales, sirviendo no solo como interfaz de usuario sino también como computadoras de control central para los equipos conectados.

El MIKROE-3923 tiene una ranura para tarjetas microSD que puede utilizarse para el almacenamiento de datos y también para actualizar el firmware del MK64FN1M0VDC12. El MIKROE-3923 también tiene un módulo de memoria Flash de 8 Mbytes que puede utilizarse como memoria Flash de programa o como almacenamiento de datos no volátil. Esto permite que el MIKROE-3923 almacene las constantes de la aplicación o los datos de calibración, y también realizar el registro de datos de las operaciones del sistema. Esto puede ser útil en los sistemas de automatización del hogar para registrar la temperatura a lo largo del tiempo, o en los sistemas de automatización industrial para registrar los datos de rendimiento a fin de examinarlos posteriormente y encontrar formas de reducir los costos mejorando la eficiencia.

Conclusión

Los avances en IA, IIoT y automatización del hogar a menudo requieren opciones de interfaz de usuario flexibles que sean compactas, fáciles de usar y visibles a plena luz. Una interfaz de usuario de pantalla táctil compacta puede hacer algo más que servir de panel de control si cuenta con suficiente potencia de procesamiento y conexión Wi-Fi. También puede actuar como la computadora de control principal para equipos complejos o una red IIoT, lo que simplifica las operaciones y proporciona facilidad de mantenimiento.