Jste zde

E ink HMI panely snižují el. spotřebu aplikací

Antonín Vojáček, 16. Únor 2022 - 16:45

S rostoucí cenou elektrické energie bude potřeba myslet i na snižování její spotřeby. K tomu může přispět i „E ink“ technologie v podobě HMI EPD panelů Avalue s velmi malou spotřebou, OS Win/Linux/Android, WIFI, LAN, LTE, HDMI, nebo i RS-232 a GPIO.

E ink HMI panely i pro různé aplikace

Technologie elektronického inkoustu "E ink" je sice známá již poměrně dlouho (již více jak 20 let), ale dlouhou dobu se s její pomocí realizovaly jen displeje malých rozměrů (cca do úhlopříčky 6 palců). Dnes je však již situace jiná a různé E ink displeje do svého portfólia HMI panelů zařadili i někteří výrobci průmyslových systémů a komponent.

Hlavní známá výhoda technologie elektronického inkoustu, což potvrdí každý uživatel elektronické čtečky knih Kindle nebo PocketBook, je velmi nízká el. spotřeba. Elektrická energie se totiž využívá jen v situaci změny zobrazení, tedy v situaci nahrání jiných zobrazovaných informací a následně do doby další změny obrazu je spotřeba prakticky nulová, takže jejich provoz na jedno nabití baterie je až několik týdnů. Navíc E ink displeje uchovávají načtený obraz i po kompletním odpojení napájení. To může být velká výhoda pro různé informační displeje, které tak budou zobrazovat důležité informace například i při výpadku elektrické sítě, kdy všechny elektricky nezálohované LCD a OLED displeje zhasnou.

Základní princip funkce E ink technologie EPD displejů a panelů.

E ink technologie také nepotřebuje podsvícení, takže odpadá další s velkých "žroutů" el. energie. Technologie E ink totiž neemituje světlo a využívá klasický odraz vnějšího světla v místnosti. Samozřejmě v mnoha aplikacích, kde mají být zobrazované informace jasně viditelné i při špatném okolním osvětlení, to je nevýhoda, ale naopak v mnoha aplikacích to vůbec nevadí, ba naopak. Například v oblasti zobrazování aktuálních textových či jednoduchých grafických informací v dopravě, v obchodech, na výstavách a jednáních, v kancelářích, ve zdravotnických zařízeních a i v trvale dobře osvětlených průmyslových skladech a výrobách lze výhody E ink displejů s úspěchem využít. Navíc jsou nejnovější E ink displeje výborně čitelné i na přímém slunci a i ze všech možných úhlů jak ve vertikálním tak horizontálním směru (na rozdíl od LCD). Navíc poskytují lidským očím ideální kombinaci bílé plochy s černým písmem, která působí přirozeně.

Příklady některých výhod E ink EPD panelů: zobrazení posledně načtených dat i během výpadku napájení (obr. vlevo) a současné nerušení spánku a relaxace (obr. vpravo)

Limit v podobě omezených velikostí těchto displejů však v posledních letech byl úspěšně eliminován, takže aktuálně lze využívat i E ink displeje o úhlopříčkách až 42 palců (tedy více jak 100 cm), včetně provedení i s kapacitní dotykovou plochou. I reakční doba na překreslení obrazu postupně klesá z původních několika sekund na úroveň stovek milisekund. A ve světle tlaku na snižování el. energie by množství jejich budoucích použití tedy mělo růst napříč celým spektrem veřejných i průmyslových aplikací.

Příklady E ink EPD panelů Avalue se základními vlastnostmi.

HMI EPD panely Avalue

Známá společnost produkující hlavně průmyslové počítače a HMI systémy začala také nabízet portfólio celkem čtyř typů E ink displejů, tedy přesněji řečeno E ink HMI panelů označovaných jako EPD (Electronic Paper Display), protože jejich zařízení neobsahují jen samotný displej, ale současně i kompletní vestavěnou výkonou výpočetní elektroniku. Prakticky jde o "počítačový systém" tvořený CPU jednotkou RAM a Flash pamětí / Flash nosičem dat s běžícím operačním systémem (OS softwarem) a širokým portfóliem komunikačních připojovacích rozhraní.

Mezi nejzajímavější typy EPD panelů Avalue patří EPD-3133 a EPD-42T, které se dobře hodí pro velké veřejné zobrazovací plochy i pro základní velké nástěnné informační panely v průmyslu a logistice. Díky pozorovacímu úhlu 180° jsou vidět ze všech míst hal a také jsou dobře čitelné i při silném osvětlení. EPD Avalue jsou sice řešeny jako černobílé, tedy zobrazují černou a bílou a 16 úrovní stupně šedi, což ale pro informační účely nemusí být na závadu. Velkou výhodou je již výše zmíněná nízká spotřeba el. energie a fakt, že E ink displeje samy o sobě nevyzařují teplo (teplo generuje jen v panelech vestavěné PC).

E ink panel Avalue EPD-42T je ideální pro nepřetržité zobrazování textů, grafiky, různých piktogramů nebo čárových kódů.

Pokud jde o správu obsahu, Avalue poskytuje propojení mezi frontend a backend API a ukázkovými kódy. Uživatelé mohou vyvíjet programy, provádět úpravy, organizovat obsah a publikovat procesy v souladu s individuálními požadavky a uživatelskými zkušenostmi, přičemž plně zažijí jeho flexibilitu a změny. Pro další optimalizaci správy obsahu si uživatelé mohou vybrat buď Win 10 nebo Android 8.1. To usnadňuje uživatelům propojení frontendu a backendu a aktualizaci informací v reálném čase, např. zobrazení jízdního řádu autobusů, tras autobusů a předpovědi počasí v reálném čase. Navíc jsou od výrobce k dispozici pro OS Win i Andoid/Linux hotové softwarové utility umožňující okamžité napojení EPD panelů na PC a vizualizace dat stylem "zrcadlení" plochy desktopu PC nebo slideshow grafických souborů.

Panely Avalue EPD-3133 a EPD-42T jsou lehké, tenké a snadno se instalují. Design s otevřeným rámem umožňuje jeho zabudování do různých scénářů a mnoho EPD lze vzájemně připojit k vytvoření jednoho ultra velkého digitálního displeje. Jeho funkce lze kdykoli rozšířit o možnosti dotykové obrazovky a modulu předního osvětlení. Kromě toho EPD podporují LAN, WiFi i 4G LTE a tak mohou poskytovat informace v reálném čase, včetně například varování a upozornění.

EPD Avalue je umožné doplňky ideálně optimalizovat pro některé konkrétní účely. Nicméně svojí výbavou je lze využít i pro jakékoliv jiné aplikace dlouhodobého zobrazení nepříliš rychle se měnících údajů, návodů, grafů, tabulek či organizačních informací.

HMI EPD panely Avalue poskytují následující možnosti:

Rozměry zobrazovací plochy: 5.65" až 42" (cca 1066 mm).
Rozlišení zobrazovací plochy: 600 x 448 px až 2160 × 2880 px / 16 úrovní šedi.
Kompaktní provedení: zcela ploché a tenké panely s možností osazení různými rámečky.
Vestavné jednodeskové počítače s CPU:
- MDBT50Q – U1MV2
- Intel x86 platform (INTEL Celeron Apollo Lake N3350 2.4GHz CPU),
- NXP i.MX 7 Dual Processor / Dual Arm® Cortex®-A7 Cores a Cortex-M4.
Paměť RAM: DDR3L 2 GB až 8 GB.
Datový nosič: integrovaný eMMC NAND Flash memory 8 až 16 GB nebo SATA rozhraní pro 2,5" SSD.
Nízká spotřeba el. energie a udržení poslední zobrazené informace i po výpadku / odpojení napájení.
Výborné zobrazovací vlastnosti pro zobrazení textů a informací:
- Ultraširoký pozorovací úhel až +180°.
- Snadná čitelnosti při ozáření přímým sluncem.
- Nenamáhá oči ani při dlouhodobém sledování / neovlivňuje spánek.
Integrovaný OS: Windows 10 IoT x86, Android OS 8.1 nebo Linux.
Dostupné portfólio připojovacích / komunikačních rozhraní (konkrétní výbava pak dle konkrétního typu):
- Bezdrátová komunikační rozhraní: Wi-Fi / 4G LTE / Bluetooth.
- Kabelová komunikační rozhraní: Ethernet RJ-45 / USB / HDMI.
- Slot pro MicroSD kartu.
- Dual mPCIe Expansion Slot.
- Zvukový výstup ze zvukové karty.
- 4x GPIO & Serial TTL / RS-232 (typ EPD-42T).
Možnost osazení vestavěnou kapacitní dotykovou plochou a reproduktory.
Provozní teplota: 0 až 50°C
Napájení: +12 až +19 V DC (přes zdroj či adaptér z 240 VAC)
Krytí až IP65 (ze strany zobrazovací plochy)
Podpůrný software / prostředky pro komunikaci mezi PC a EPD:
- Win10 Test Tool - umí mj. zobrazit ("zrcadlit") z OS displej PC na EPD, realizovat slideshow BMP souborů.
- Android E Ink service / Mirror APP - umí mj. zobrazit ("zrcadlit") Android desktop na EPD.
- eVideon - speciální komunikační a zobrazovací software mezi EPD a PC ve zdravotnictví

Příklady použití a přehled základních vlastností HMI EPD panelů Avalue.

Ukázka připojovacích rozhraní u EPD panelu Avalue.

Příklad použití Avalue EPD ve zdravotnictví

Jedna z oblastí ideálně vhodná pro použití E ink panelů jsou ve zdravotnictví tzv. pacientské tabule. Výhoda E ink technologie proti LCD nebo OLED je, že se z pohledu pacientů prakticky blíží tradiční psací stíratelné tabuli, která na pohled velmi přirozená, což zlepšuje klid a reakce pacientů. Výzkum „International Journal for Quality in Healthcare“ ukázal, že pacienti mají větší pocit bezpečí, péče a větší uvolněnosti, pokud jsou jasně, přehledně a průběžně informování o stavech a aktuálních provozních situacích. Nicméně "svítící technologie" displejů, které musí emitovat světlo pro svůj obraz (jako moderní LCD nebo OLED) mají tendenci rušit a znervózňovat personál i pacienty, zvláště tam, kde jsou jejich obrazu vystaveni celý den. Navíc pro použití na pokojích pacientů je nutné je na noc vypínat, aby nerušily svým světlem spánek nebo relaxaci. Tím se ale ztrácí pro pacienty či personál možnost si snadno ihned přečíst informace. Naproti tomu panely E ink nevydávají světlo, takže v noci nijak neruší, i když stále zobrazují informace, které je snadné si hned přečíst například i po rozsvícení malé lampičky. Moderní E ink technologie se zcela bílým pozadím a naopak velmi černým písmem dovolují totiž dobrou čitelnost i jen za velmi slabého externího osvětlení.

Nemocnice Brigham and Women’s Hospital v Bostonu otestovala E ink digitální informační panely na zkušenosti svých pacientů s velmi pozitivními výsledky. Použití EPD panelů Avalue společně s automatizovaným vypisováním informací vedlo ke zlepšení i zjednodušení péče o pacienty, jak z pohledu personálu nemocnice, tak z pohledu celkové spokojenosti samotných pacientů.

Digitální EPD tabule Avalue se softwarovým rozhraním eVideon pro komunikaci doktorů s pacienty mnoho lidí ohodnotilo, že poskytují příjemně ostrý a snadno čitelný vzhled tištěného papíru s výhodami propojeného flexibilního média. Tento systém lze plně integrovat do nemocniční elektronické databáze záznamů (EMR) a je naprogramován tak, aby se zobrazovaná data automaticky aktualizoval při nových informacích. To zajišťuje větší přesnou informovanost a tak snižuje pravděpodobnost dezinformací, které mohou vést k chybám. Průzkum mezi zdravotnickými pracovníky v první linii během pandemie COVID ukázal, že 93 procent respondentů z oblasti zdravotnického personálu uvedlo stres a 76 procent pak zažívá vyčerpání a syndrom vyhoření, které z velké části spočívají i v hektické a někdy i chaotické organizaci prací. V důsledku toho mnoho sester jednoduše končí. V tomto prostředí tak digitální řešení, která pomáhají zefektivnit pracovní postupy ošetřovatelství, mohou pomoci zlepšit udržení zaměstnanců a i lépe udržet náklady pod kontrolou.

Software eVideon v EPD Avalue tedy umožňuje realizovat vysoce přizpůsobitelný propojený systém zobrazení různých informací a je tak cenný jak pro pacienty, tak pro lékaře. Zobrazované informace například mohou zahrnovat jméno pacienta, jména ošetřujícího týmu, preferovaný jazyk pacienta, stav laboratorních objednávek a testů, výsledky, místní zprávy o počasí a důležité informace o bezpečnosti pacientů. Software tabule lze také přizpůsobit tak, aby usnadnil hlubší zapojení organizace. V této konkrétní studii Nemocnice Brigham and Women’s Hospital v Bostonu tento software zobrazoval QR kódy, které pacientům a jejich rodinám umožnily snadný přístupu k nemocničnímu portálu pro zapojení pacientů. Software může kdykoli změnit jazyk zobrazený na HMI stisknutím tlačítka.

Příklady použití EPD panelů Avalue ve spojení se softwarem eVideon.

Závěr

Jak je z výše uvedeného patrné, tlak na snižování spotřeby v budoucnu stále dražší elektrické energie bude nutit hledat i doposud méně obvyklá nízkoenergetická řešení. E ink displeje a panely tak mohou zejména tam, kde dochází k trvalému zobrazování málo proměnných / statických informací 24 hodin / 365 dní ušetřit o proti stejně velkým LCD panelům velmi mnoho energie. To je právě nová budoucnost pro elektronický inkoust.