Tzv. chytrá tlačítka (Smart Switches) je prakticky jen rozšířenou verzí indikátorů označovaných jako chytré displeje (Smart Displays), což jsou malinkaté LCD nebo nejnověji OLED displeje ve velikosti do 2 cm (např. 13.9 x 10.6 mm) s rozlišením obrazu několika desítek pixelů (např. 36 x 24 pixelů). K čemu může být takový malinký displej vlastně dobrý? Hlavní jeho úloha je podobná účelů indikačních světýlek a signálek. Prostě na panelu nebo desce přístroje je potřeba v určitý okamžik indikovat nějaký stav, ať již pozitivní (např. akce dokončena), tak negativní (např. porucha stroje). Samotné signálky se však jen rozsvítí a pokud u nich nebo na nich není popiska, nic nám neřeknou. SmartDisplays však přímo zobrazí text ikonu nebo dnes již i barevnou fotografii, která již jasně dokumentuje, co se vlastně děje. Navíc se může zobrazovat malinký graf, který například může informovat nakolik je třeba přehřátí stroje vážné. A to prostě s jednou signálkou již zrealizovat nelze vůbec.

Pokud pak SmartDisplay lépe zapouzdříte a umístíte na spínací nebo přepínací kontakt, je na světě SmartSwitch. To je prakticky tlačítko s elektronicky realizovaným symbolem, který je možné elektronicky kdykoliv změnit a tím například v závislosti na stavu nebo fázi ovládaného přístroje, zařízení nebo aplikace měnit interaktivně jeho význam.

SmartDisplays

SmartDisplay je vlastně plně zapouzdřený "obyčejný" grafický LCD nebo OLED displej, který je však velmi malý (do 20 x 20 mm) a je určen k podobné funkci jako signalizační světlo (signálka) nebo známé malé 7segmentové LED displeje, které však nejsou dostatečně univerzální. Zatímco rozlišení zobrazovací plochy u většiny barevných RGB displejů nebo monochromatických textových displejů bývá buď 64 x 48 nebo 52 x 36 pixelů, u monochromatických LCDček pro zobrazování jednoduchých symbolů je to obvykle jen 36 x 24 pixelů. To však pro zobrazení šipky, křížku, vykřičníku a podobných symbolů plně dostačuje.

U LCD displejů, které jsou obvykle využívají transflektivní pozitivní či negativní STN nebo pozitivní FSTN technologie, samozřejmě nechybí LED podsvícení, které může být buď jednodušší jednobarevné nebo vícebarevné (dvou nebo tříbarevné). To například umožňuje pro různé situace měnit různou barvou důležitost nahraného symbolu nebo napsaného textu. Ty nejlepší verze mají RGB podsvětlení, což umožňuje různým buzením červené, zelené a modré LED diody vygenerovat až škálu 64 barev.

U OLED displejů, které se prosazujících v poslední době a které již sami ze svého principu svítí, bývají již v dokonalejším provedení pro zobrazování miniaturních obrázků nebo fotografií. Ty se tak vyznačují zobrazením 256 (8bitové) nebo 65 536 (16bitové) barevné škály.

Z pohledu elektronické konstrukce a zapojení displeje se opět vyskytují dva přístupy:

• Jednoduchá LCD s malým rozlišením využívají jednoduššího systému s klasickými logickými D-klopnými obvody a s dvěma posuvnými registry (jeden pro řádky druhý pro sloupce). Ty se "krmí" dvěma signálovými vodiči, po kterých se posloupnost bitů nasouvá na základě taktování hodinovým signálem. Dalšími vývody se pak rozsvěcejí / budí podsvětlující LED diody.
  


• Složitější LCD a OLED displeje s velkým rozlišením již obvykle obsahují integrovanou kompletní řídící logiku / řadič displeje, velkou RAM paměť (až několik 256 bajtů) a sériovou datovou komunikaci SPI. Tou se nejen nahrávají obrázky nebo text do vnitřní paměti displeje, ale i displej příkazy ovládá, včetně případného řízení podsvětlení u LCD displejů. Dá se tak jednoduše vytvořit např.  "slideshow".

Připojení chytrého displeje je pak realizováno podobně jako u známých 7segmentových LED displejů, konkrétně jde o dvě řady pevných vývodů ("drátků"), které je možné prostrčit otvory desky plošných spojů (DPS) a zapájet nebo displej zastrčit do speciální patice, které jsou k displejům u jejich výrobce obvykle k dispozici.

SmartSwitches

Jak již bylo uvedeno v úvodu, od chytrých displejů již není daleko k chytrým spínačům (SmartSwitches). Prakticky už jde jen o vhodné mechanické zabudování displeje do konstrukce spínače, přesněji řečeno jeho umístění na kontakt spínače a vybavit ho odolnou krycí plochou, aby se nemohl stiskem poškodit. Typicky bývá síla stisku SmartSwitch tlačítek okolo 2.5 N.

Různí výrobce samozřejmě volí různě velké a různé kompaktní provedení. Téměř vždy však jde o provedení do DPS, tedy spodní sokl obsahuje nějaké upevňovací držáčky (zaskakovací nebo pájecí kovové) a kontaktní vodiče stejně jako displejů SmartDisplay. Nejobvyklejší celkové rozměry spínačů jsou 19 x 18 x 23 mm až 25 x 25 x 25 mm, přičemž zobrazovací plocha bývá typicky okolo 15 x 10 mm.

Samotný spínač bývá provedení jednoduchého obvykle pozlaceného spínacího kontaktu SPST (Single Point Single Throw) s hmatovým vnímáním sepnutí, který je v klidovém stavu rozepnutý (NO = Normal Open). Jeho zdvih bývá 1.5 až 5 mm. Odpor sepnutého kontaktu bývá několik stovek miliohmů a odpor rozepnutého kontaktu bývá v řádu desítek až stovek Megaohmů. Běžná životnost těchto spínačů je uváděna okolo min. 1 milion cyklů (sepnutí/rozepnutí).

Z pohledu elektrického zapojení tlačítka SmartSwitch je prakticky vše shodné se zapojením samotného displeje SmartDisplay, pouze logicky přibudou dva vývody mezi nimiž je připojen  již zmíněný pozlacený spínací SPST kontakt. U některých tlačítek s LCD displejem je však potřeba přivést dvě rozdílná napájecí napětí, např. 5 V pro vnitřní logiku a 7.5 V pro napájení LCD displeje (jak tomu je u některých SmartSwich a SmartDisplay společnosti NKK Switches).

Příklady připojení displejů a tlačítek SmartDisplay a SmartSwitch

Ovládání tlačítek a displejů SmartSwitch a SmartDisplay se liší podle jejich elektrické konstrukce. Pokud mají integrovaný řadič displeje a SPI rozhraní nebo jiné známé komunikační rozhraní, není co řešit. Musí se to zapojit dle možností té či jiné sériové komunikace. Pokud jde o jednodušší typy s LCD displeji bez integrovaného řadiče displej, je potřeba ho realizovat externě v nějakém mikrokontroléru (MCU). Pokud má vykonávat čistě jen ovládání a snímání chytrého tlačítka, stačí použít nějaký 8bitový MCU s dostatečným počtem výstupů, podle toho kolik tlačítek chceme ovládat nebo kolika LEDkové je podsvětlení LCD. Na následujícím obrázku je příklad základního hardwarového připojení jednoho a dvou SmartSwitch tlačítek nebo SmartDisplejů k MCU PIC16C73 a PIC18F242. Více informací najdete v dokumentu smartswitchgapplicationnotes.pdf.

Závěr

Malinké displeje SmartDisplays a jejich použití v tlačítcích SmartSwitch je zajímavá ukázka toho, že displeje nemusí být jen velké a obrovské s co největší úhlopříčkou. Zde mohou výborně nahradit dosud hojně využívané 7 nebo vícesegmentové LED displeje, které jsou sice levnější, ale méně flexibilní a jejich možnosti zobrazení je velmi omezené. Naopak SmartDisplays a SmartSwitches poskytují stejně kvalitní a a odolné zapouzdření, připojení přímým zapájením do DPS nebo vložením do patice a zvláště u jednodušších LCD verzí i velmi jednoduché vygenerování znaku nebo obrázku. V nejjednodušším případě není ani nutné použít MCU a lze základní obrazce vytvořit jen logickými obvody či základními hradlovými poli.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka firmy NKK Switches, výrobce tlačítek a displejů SmartSwitch a SmartDisplay - www.nkksmartswitch.com
• Domovská stránka firmy Greatecs, dodavatele tlačítek a displejů SmartSwitch a SmartDisplay - www.greatecs.com
• Další zajímavé články najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz