تقدم تقنية التبديل الصوتي قدرات قوية لـ HMI’s

نظرًا لأن الأجهزة في جميع الصناعات أصبحت أكثر قابلية للحمل وتتطلب وظائف في بيئات قاسية مختلفة ، فإن دمج تقنية التبديل الصوتي في أي تصميم لواجهة آلة بشرية (HMI) يضيف إلى تجربة المستخدم ومتانة المنتج.

تتغلب المفاتيح الصوتية على قيود تقنية المفاتيح التقليدية لأنها تعتمد على امتصاص إصبع المشغل البشري للطاقة الصوتية بالموجات فوق الصوتية كوسيلة لاستشعار النية لتشغيل مفتاح. ميزة واحدة مهمة هي أن الإصبع لا يحرك أي جزء من المفتاح لجعل المفتاح يعمل. لذلك ، لا توجد أجزاء متحركة للمفتاح ، مما يعني أن المفتاح هو مفتاح الحالة الصلبة الذي يعمل بالإصبع.

تشبه هذه التقنية إلى حد كبير تقنية شاشة اللمس الحالية في كيفية عملها ، ومع ذلك ، عند دمجها مع شاشات LCD أو الرسومات أو حتى شاشات اللمس التقليدية ، فإنها تجعل واجهة HMI بأكملها أكثر صلابة.

الفوائد المحددة لتقنية التبديل الصوتي

هيكل متين للغاية:

يتم تصنيع المفاتيح الصوتية بلوحة معدنية صلبة 1/8 بوصة أو أكثر سمكًا.

مقاومة التخريب: لا يتعرض المستخدم لأي أجزاء ضعيفة. لا يمكن ثقب الصفيحة المعدنية الصلبة بمفك البراغي أو تنبعجها بمطرقة.

منيع للبيئات الخارجية المكشوفة:

يعمل المحول بشكل موثوق في الأمطار المتجمدة والحرارة الاستوائية والعواصف الترابية وفي نطاق درجات الحرارة من -40 درجة مئوية إلى + 80 درجة مئوية.

عملية تحت الماء:

تعمل عن طريق امتصاص الطاقة من الإصبع. لا يعمل بالضغط وغير حساس للماء أي ضغط الماء ولن ينشط المفاتيح الصوتية.

ضد للماء:

مقاوم للماء بشكل طبيعي إلى حافة اللوح المعدني الصلب حيث يمكن استخدام موانع التسرب العادية لإغلاق الحاوية. هذا مناسب تمامًا لجمعية مصنعي الأجهزة الكهربائية الوطنية (NEMA) ومرفقات IP65.

حدث الانفجار:

عدم إغلاق أو فتح أسطح التلامس الكهربائية التي يمكن أن تسبب قوسًا.

التشخيص الذاتي واكتشاف الفشل:

يوفر الاستشعار المستمر عن اهتزازات الحلقة السفلية التي لم يتم لمسها اكتشاف الأعطال والإخطار قبل الضغط على المفتاح الصوتي.

مقاومة للمذيبات والمنظفات العدوانية:

سطح المشغل المعدني الصلب آمن للتنظيف بالضغط والمذيبات التي تهاجم عادةً أسطح التبديل البلاستيكية.

الحماية الذاتية:

يعمل بناء الألواح المعدنية الصلبة كدرع طبيعي للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ، وتداخل التردد اللاسلكي (RFI) ، ودرع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).

تقنيات متكاملة

يمكن دمج المفاتيح الصوتية مع تقنيات أخرى لخلق تجارب مستخدم فعالة من حيث التكلفة وفعالة بشكل واضح. فيما يلي بعض الأمثلة النموذجية للتقنيات المختلفة التي يمكن دمجها مع التبديل الصوتي لإنشاء HMI فعالة.

لوحات المفاتيح المطاطية / مفاتيح الغشاء:

تتطلب العديد من التطبيقات متانة المفتاح الصوتي ولكن المستخدم لا يزال بحاجة إلى إحساس باللمس لتشغيل الجهاز. من خلال دمج لوحة مفاتيح مطاطية لمفتاح الغشاء ، يشعر المستخدم بأن المفتاح يتم تشغيله على الرغم من أنه ليس من الضروري تشغيل المفتاح. تطبيقات الفضاء هي الأماكن التي تستخدم فيها هذه الطريقة بشكل متكرر.

شاشات الكريستال السائل:

باستخدام شاشات العرض في HMI ، يمكننا إنشاء تجربة مستخدم مع وظائف استثنائية حيث أن الإطار الخارجي للشاشة محاط بمصفوفة مفاتيح صوتية متينة. يمكننا بعد ذلك برمجة البرنامج والبرامج الثابتة لإنشاء تجربة المستخدم حيث يتم تشغيل الأزرار حتى تطالب الشاشة بإدخال المستخدم.

الإضاءة الخلفية:

باستخدام إضاءة LED أو الإضاءة الخلفية المتوهجة ، يمكن إضاءة الأزرار الموجودة على المفتاح بأشكال مختلفة. يمكن أن تكون الوحدة بأكملها مضاءة من الخلف أو يمكننا برمجة البرنامج لتوجيه المستخدم خلال التجربة من خلال الإضاءة الانتقائية باستخدام لوحات توجيه الضوء.

شاشات اللمس:

في حين أن هذه التقنية تشبه إلى حد كبير الشاشات التي تعمل باللمس ، إلا أن لها مزايا كبيرة بما في ذلك كونها مقاومة للماء.

كم تكلفة هذا التأثير؟

السؤال الأكبر الذي نتلقاه بشأن هذه التكنولوجيا هو عن التكلفة بسبب كل الفوائد التي توفرها. من خلال الخبرة في تطوير هذه التقنية ، نحن قادرون على الحفاظ على فرق التكلفة الإجمالية لتقنية التبديل التقليدية بنسبة 10-15٪ فقط في معظم الحالات. ومع ذلك ، هناك فرق كبير في التكلفة في عمر المنتج وغالبًا ما يواجه العملاء زيادة بنسبة 100٪ في عمر HMI حتى في التطبيقات عالية الاستخدام.

نظرة عامة فنية على المفاتيح الصوتية

من المفيد دائمًا محاولة فهم القليل حول كيفية عمل هذه التكنولوجيا. يحتوي المفتاح الصوتي على عنصر رنين يسمى أيضًا تجويف الرنين. يتردد صدى هذا عند تردد معين عندما يتم تطبيق الطاقة لفترة وجيزة. أظهرت الفيزياء أن الطاقة المطبقة يمكن توجيهها وعزلها إلى منطقة محددة حتى لو كان تجويف الرنين جزءًا من قطعة أكبر من المادة. يسمح ذلك باحتواء عناصر رنين متعددة في قطعة واحدة أكبر من المواد لتشكيل مجموعة تبديل فيزيائية. المفاتيح الصوتية العملية مصنوعة من صفائح الألمنيوم الصلب أو الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم إنشاء تجويف رنيني بين السطح الخارجي (نقطة لمس المشغل) والسطح الخلفي. يتم نقل الطاقة إلى تجويف الرنين عن طريق محول طاقة فوق صوتي مركب على السطح الخلفي للصفائح المعدنية. محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية له غرضان. يجب أولاً أن يولد انفجار طاقة صوتية يتم نقله إلى تجويف الرنين. ثم يجب أن يشعر بحجم التذبذبات أثناء اضمحلال الطاقة بمرور الوقت.

أحد العناصر الرئيسية للمفتاح الصوتي هو توجيه الطاقة وعزلها إلى منطقة محددة. يوضح الشكل 1 السطح الخلفي لقسم من الصفائح المعدنية مرفق به محول طاقة فوق صوتي. يحيط بالمحول منخفض دائري ضحل. القطر الداخلي لهذا الانخفاض هو الميزة التي تعيد توجيه الطاقة من سطح الصفيحة المعدنية إلى الوجه المقابل للوحة المعدنية. يمكن تركيب المفاتيح الصوتية بالقرب من بعضها البعض على نفس اللوحة المعدنية بمستوى عالٍ من عزل الإشارة بحيث لا تتداخل المفاتيح مع بعضها البعض.

محول الطاقة له سطحان معدنيان. يتم توصيل سطح واحد باللوحة المعدنية والسطح الآخر هو المستوى الموازي المكشوف المعاكس. يتم إجراء توصيل كهربائي للطائرة المكشوفة باتصال منخفض الكتلة مثل الزنبرك. يتم تركيب إلكترونيات الواجهة مباشرة خلف محولات الطاقة فوق الصوتية للحفاظ على سلامة إشارة محول الطاقة. يجب أن يمتص هذا الاتصال القليل من الطاقة الصوتية للحصول على أفضل عملية تبديل صوتي.

يوفر محول الطاقة فوق الصوتي دفعة من الطاقة لبدء التذبذبات فوق الصوتية في تجويف الرنين. ثم يعمل كجهاز استماع لاستشعار طول الوقت للرنين. لا يعرف المفتاح الصوتي متى يلمس عامل بشري المفتاح. يجب تنشيط المفتاح الصوتي بحلقة التذبذب السفلية المستشعرة على أساس مستمر ومتكرر (أقل من 200 ميكروثانية. يوضح الشكل 2 إحدى دورات التنشيط والرنين هذه. يتم تنشيط محول الطاقة فوق الصوتي بدفعة من الموجات فوق الصوتية الطاقة بالقرب من 1.5 ميغا هرتز لبدء التذبذب. هناك تأخير قصير موضح في الرسم البياني على شكل فجوة في الإشارة حيث يتم تبديل محول الطاقة إلكترونيًا بين جهاز القيادة وجهاز الاستشعار. بعد الانتقال ، يستشعر محول الطاقة الذروة اتساع التذبذبات ذات الحلقة السفلية كمنحنى لوغاريتمي متحلل. يتم إنشاء مستوى عتبة تعسفي كما هو ملاحظ بواسطة الخط الأحمر. تحسب الدوائر الإلكترونية عدد المرات التي يتجاوز فيها اتساع التذبذبات مستوى العتبة حتى تتلاشى التذبذبات ولا يعد تجاوز مستوى العتبة. يعد عدد المرات التي تتجاوز فيها التذبذبات مستوى العتبة مؤشرًا على وقت اضمحلال المفتاح “الطبيعي” الذي لم يمس.

يوضح الشكل 3 نفس المفتاح الصوتي أثناء لمسه بإصبع بشري على الوجه المقابل للوحة المعدنية. يمتص الإصبع بعض الطاقة الصوتية بحيث يكون عدد اهتزازات الطنين التي تعبر مستوى العتبة أقل من المفتاح الصوتي الذي لم يتم لمسه. بمجرد إزالة الإصبع ، يعود منحنى الحلقة لأسفل مرة أخرى إلى الشكل 2. توفر مقارنة عدد التذبذب فوق مستوى العتبة إشارة إلى لمس السطح الأمامي للمفتاح الصوتي.

يمكن أن تحاكي إلكترونيات التبديل الصوتية أي بروتوكول واجهة قياسي. يمكن أن تشعر الإلكترونيات بأي تدهور في الأداء عن الوضع الطبيعي قد يشير إلى فشل محتمل في المستقبل قبل أن يكتشف المشغل الفشل كمفتاح لا يعمل. هذه الميزة التشخيصية فريدة بشكل واضح للمفاتيح الصوتية ويتم استخدامها في التطبيقات الهامة.

يمكن وضع علامة على اللوحة المعدنية الصلبة للسطح الأمامي (جانب المستخدم) باستخدام نقش خارج بصمة الاكتئاب الدائري حول محول الطاقة فوق الصوتي على الجانب الخلفي. سيكون النقش بالليزر فوق أو حول أثر المنخفض الدائري حول محول الطاقة أو تراكب بلاستيكي أو معدني بجانب أو حول المنخفض الدائري. يمكن إعاقة امتصاص الطاقة بواسطة أصابع المستخدمين بمواد أخرى فوق منطقة تجويف الرنين ، مثل تراكبات الرسومات البلاستيكية أو المعدنية النموذجية. تتمثل المقايضات لبعض القيود الزخرفية في المواصفات البيئية المحسنة بشكل كبير والصلابة والموثوقية. يتضمن هذا أيضًا إمكانية التشخيص الذاتي والإبلاغ عن الفشل غير الموجودة في تقنيات التبديل الأخرى.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية