শিল্প নিয়ন্ত্রণ প্যানেলগুলি হল যান্ত্রিক খেলার মাঠ, যেখানে সুইচ এবং বোতাম, চাকা এবং স্লাইডার দ্বারা চালিত রৈখিক বা ঘূর্ণমান পটেনশিওমিটার রয়েছে। যান্ত্রিক হওয়ার কারণে, তারা সোল্ডার জয়েন্ট থেকে চলমান অংশ পর্যন্ত সমস্যার উত্স হতে পারে। নিয়ন্ত্রণ কাজের একটি নির্দিষ্ট সেটের জন্য নির্মিত, অন্য কিছুর জন্য বোর্ড পুনরায় কনফিগার করা কঠিন, যদি অসম্ভব না হয়। এগুলি কীভাবে ব্যবহার করতে হয় তা শিখতে সহজ নয় এবং জটিল ক্রিয়াকলাপের জন্য, তারা প্রায়শই ডিভাইসের স্থিতি প্রদর্শনের জন্য স্ক্রিনগুলির সাথে থাকে৷
আজ, এগুলি একটি মৃতপ্রায় জাত। পরিবর্তে, নতুন ডিভাইসগুলি সম্পূর্ণরূপে দৃঢ়-স্থিতি; তারা জিইউআই (গ্রাফিক্যাল ইউজার ইন্টারফেস) দ্বারা চালিত ডিসপ্লেতে টাচপ্যাড ব্যবহার করে। স্ক্রীন ইমেজ পরিবর্তন করে, টাচ প্যানেলের উপরের অংশগুলি দৃশ্যত বিভিন্ন ফাংশনের সাথে লিঙ্ক করে। এর মানে হল যে সিস্টেমটি শুধুমাত্র পুনঃকনফিগার করা যাবে না বরং ব্যবহারকারীদেরকে অপারেশনের মাধ্যমে গাইড করতে পারে-সম্ভবত স্টার্টআপ বা শাটডাউনের সময়, অথবা যখন অসামঞ্জস্য দেখা দেয়। যদিও এই পদ্ধতিটি বৃহত্তর পরিবেশগত সহনশীলতার সাথে আরও শক্তিশালী, সহজ-পরিষ্কার ইন্টারফেস-অফার করে, এটি একটি খরচে আসে: সফ্টওয়্যার, প্রায়শই জটিল সফ্টওয়্যার৷
স্বাভাবিকভাবেই, স্ক্রিন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত বিভিন্ন ডিভাইসগুলি নিজেই প্রসেসর এবং সফ্টওয়্যার দ্বারা পরিচালিত হয়। স্বতন্ত্র মেশিনগুলি একে অপরের সাথে এবং সামগ্রিক সিস্টেম কন্ট্রোলারের সাথে কিছু বাসের মাধ্যমে যোগাযোগ করে, যেমন CAN বা শিল্প ইথারনেট। দৃঢ় বাস্তব-সময় নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলি প্রায়ই প্রয়োজন হয়, এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি নিরাপত্তা-গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে৷ ফলস্বরূপ, সম্পূর্ণ সিস্টেম আর্কিটেকচারটি অবশ্যই সুরক্ষিতভাবে সংজ্ঞায়িত ইন্টারফেস ব্যতীত সামগ্রিক সিস্টেম ডেটা থেকে টাচস্ক্রিন কন্ট্রোলার এবং GUI আলাদা করার জন্য ডিজাইন করা উচিত। এটি নিশ্চিত করে যে GUI সফ্টওয়্যারগুলির সাথে কোনও সমস্যা সমগ্র সিস্টেম বা পৃথক ডিভাইসের নিরাপত্তার সাথে আপস করে না।
এই বিচ্ছিন্নতাটি একটি সাধারণ-উদ্দেশ্যের অপারেটিং সিস্টেম চালানোর একটি পৃথক প্রসেসরে সমস্ত GUI এবং টাচস্ক্রিন ক্রিয়াকলাপ চালানোর ফলে উদ্ভূত হতে পারে, যখন তার নিজস্ব প্রসেসরে একটি বাস্তব-অপারেটিং সিস্টেমে চালিত কার্যকলাপগুলি নিয়ন্ত্রণ করা হয়৷ প্রসেসরগুলি শারীরিকভাবে স্বাধীন ডিভাইস, একটি একক চিপে স্বাধীন কোর বা ভার্চুয়ালাইজেশন সফ্টওয়্যার দ্বারা তৈরি ভার্চুয়াল কোর হতে পারে।
এই নিবন্ধে, যখন আমরা শারীরিকভাবে স্বাধীন কন্ট্রোলারগুলি পরীক্ষা করব, বেশিরভাগ আলোচনা ভার্চুয়াল কোরের মধ্যে চলমান টাচস্ক্রিন কন্ট্রোলারগুলির ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য।
চিত্র 1: একটি শিল্প HMI পরিবেশে টাচস্ক্রিন নিয়ন্ত্রণ। এই পরিস্থিতিতে, একই MCU/MPU দুটি ডিভাইস চালাচ্ছে বলে মনে হচ্ছে: একটি CAN বাসের মাধ্যমে PLC-তে সংযুক্ত, এবং অন্যটি টাচস্ক্রিন ইন্টারফেস পরিচালনা করে।
স্ক্রিন প্রযুক্তি
যদিও একাধিক টাচস্ক্রিন প্রযুক্তি বিদ্যমান, ক্যাপাসিটিভ এবং প্রতিরোধী প্রযুক্তি দুটি বাজারে সর্বাধিক প্রচলিত এবং প্রভাবশালী।
প্রতিরোধী স্ক্রিন সাধারণত একটি বায়ু ফাঁক দ্বারা পৃথক করা কাচ বা প্লাস্টিকের দুটি স্তর নিয়ে গঠিত। একটি স্তরে অনুভূমিক পরিবাহী তারের বৈশিষ্ট্য রয়েছে, অন্যটিতে উল্লম্ব তার রয়েছে। উপরের স্তরে প্রয়োগ করা চাপ এই তারগুলিকে সংযুক্ত করে, XY স্থানাঙ্ক প্রদান করে। যদিও নির্দিষ্ট বাস্তবায়নের বিবরণ পরিবর্তিত হয়, স্ক্রিন সাধারণত চারটি পোর্টের মাধ্যমে একটি নিয়ামকের সাথে সংযোগ করে।
ক্যাপাসিটিভ সেন্সিং স্ক্রিন বিভিন্ন বিস্তারিত কৌশল ব্যবহার করে কিন্তু স্ক্রীন এরিয়ার ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তন করতে পরিবাহী পদার্থের (যেমন আঙ্গুল) উপর নির্ভর করে, তারপর XY স্থানাঙ্ক হিসাবে এই পরিবর্তনটি সনাক্ত করে। শিল্প প্রয়োগে ক্যাপাসিটিভ সেন্সিং এর সীমাবদ্ধতা রয়েছে: যদি আঙ্গুলগুলি গ্লাভসের ভিতরে থাকে, বিশেষ করে ভারী কাজের গ্লাভস, তবে পরিমাপের জন্য অপর্যাপ্ত ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তন হতে পারে এবং RF নির্গমনের মতো পরিবেশগত কারণগুলি ক্যাপাসিট্যান্সকে প্রভাবিত করতে পারে। উভয় প্রযুক্তিই মাল্টি-টাচ ইনপুট-উদাহরণস্বরূপ, GUI উপাদানগুলিতে জুম ইন বা আউট করার জন্য দুটি আঙুল আলাদাভাবে ছড়িয়ে দেওয়া বা একসাথে চিমটি করাকে সমর্থন করে।
পর্দার আকার উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। স্পেকট্রামের এক প্রান্তে 3M এর মতো নির্মাতাদের থেকে বড় 32-ইঞ্চি ডিসপ্লে রয়েছে; অন্য দিকে, 3.5" তির্যক (2.83" x 2.07") এর মতো ছোট পর্দা।
জিইউআই
টাচস্ক্রিন GUI এর কিছু রূপ প্রদর্শন করে। এটি একটি জেনেরিক ইন্টারফেস হতে পারে, যেমন উইন্ডোজের একটি সংস্করণ, অথবা এটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিশেষভাবে তৈরি একটি ইন্টারফেস হতে পারে। স্পষ্টতই, কন্ট্রোলারে উপলব্ধ মেমরির পরিমাণ ইন্টারফেস নির্বাচন করার ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য ফ্যাক্টর হবে। অন্যান্য কারণগুলির মধ্যে রয়েছে প্রয়োজনীয় ডিসপ্লের জটিলতা, খরচের সীমাবদ্ধতা এবং ডিসপ্লের আকার।
প্রদর্শিত চিত্রের গুণমান সবসময় পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে অন্বেষণ করা হয় না। একটি লাইব্রেরি থেকে কয়েকটি প্রতীক বা আইকন নির্বাচন করা এবং সেগুলিকে স্ক্রিনে স্থাপন করা খুব কমই যথেষ্ট। ইন্টারফেস ডিজাইনের উপর যথেষ্ট গবেষণা বিদ্যমান, এবং ISA (ইন্টারন্যাশনাল সোসাইটি অফ অটোমেশন) এর মধ্যে একটি গ্রুপ ISA101 স্ট্যান্ডার্ডে কাজ করছে বলে মনে হচ্ছে।
চিত্র 3: Atmel এর অনেক প্রসেসরে ডেডিকেটেড টাচস্ক্রিন ইন্টারফেস অন্তর্ভুক্ত করে, কিছুতে একটি ডেডিকেটেড পেরিফেরাল ইন্টারফেস হিসাবে হার্ডওয়্যার QTouch অধিগ্রহণের বৈশিষ্ট্যও রয়েছে।মাইক্রোকন্ট্রোলার
অনেক মাইক্রোকন্ট্রোলার নির্মাতারা এখন টাচ সেন্সিং সমর্থন অফার করে, যদিও এগুলি সাধারণত হ্যান্ডহেল্ড এবং পোর্টেবল ডিভাইসগুলিতে লক্ষ্য করা হয়। শিল্প খাতে, Atmel একটি গুরুত্বপূর্ণ খেলোয়াড়, বিশেষ করে কোয়ান্টাম রিসার্চের অধিগ্রহণের পরে, এটি স্পর্শ{1}}সংবেদনশীল ডিভাইস-বিশেষভাবে স্লাইডার, চাকা এবং বোতামের প্রস্তুতকারক। এর বিস্তৃত AT42QT ডেডিকেটেড টাচস্ক্রিন কন্ট্রোলারের বাইরে, কোম্পানি মাইক্রোকন্ট্রোলারের জন্য QTouch টাচস্ক্রিন কন্ট্রোল সফ্টওয়্যার লাইব্রেরি তৈরি করেছে এবং AVR UC3 এবং AT মেগা এবং X মেগা সিরিজের পাশাপাশি LCD কন্ট্রোলার সহ অসংখ্য প্রসেসর পরিবারের সাথে টাচস্ক্রিন ইন্টারফেস করার জন্য একটি "টাচ চ্যানেল" যোগ করেছে। কিছু মডেল, যেমন tinyAVR সিরিজের কিছু সদস্য, হার্ডওয়্যার QTouch অধিগ্রহণকেও অন্তর্ভুক্ত করে। এই মাইক্রোকন্ট্রোলারগুলি বিভিন্ন উন্নয়ন এবং মূল্যায়ন কিট দ্বারা সমর্থিত।
টেক্সাস ইনস্ট্রুমেন্টস (টিআই) ARM কর্টেক্স-M3 স্টেলারিস প্রসেসরের উপর ভিত্তি করে একটি টাচস্ক্রিন অ্যাপ্লিকেশন "স্মার্ট ডিসপ্লে মডিউল" তৈরি করেছে। এগুলি রেফারেন্স ডিজাইন হিসাবে কাজ করে এবং স্কিম্যাটিক্স, উপকরণের বিল, PCB লেআউটের জন্য Gerber ফাইল এবং নমুনা অ্যাপ্লিকেশন দ্বারা সমর্থিত। তদ্ব্যতীত, TI এই সুযোগের বাইরে প্রসারিত হবে এবং ভলিউম বিক্রয়ের জন্য মডিউলগুলি অফার করবে, নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উত্পাদন সহজতর করবে। তিনটি মডেল পাওয়া যায়, সমস্ত টার্গেট করা ইন্ডাস্ট্রিয়াল অ্যাপ্লিকেশানের সাথে তাপমাত্রা-কঠিন প্রসেসর। বিকল্পগুলির মধ্যে রয়েছে পাওয়ার ওভার ইথারনেট এবং গিগাবিট ইথারনেট, প্রতিটিতে একটি 2.8{10}}ইঞ্চি স্ক্রীন রয়েছে যার একটি বড় 3.5-ইঞ্চি স্ক্রীন বিকল্প রয়েছে৷ এই পণ্যগুলি স্টেলারিস সফ্টওয়্যার এবং গ্রাফিক্স লাইব্রেরি দ্বারা সমর্থিত, সাথে কর্টেক্স-এম3 এর আশেপাশের বিস্তৃত ইকোসিস্টেম।
Infineon তার XC82x এবং XC83x 8-বিট মাইক্রোকন্ট্রোলারের পেরিফেরাল ইন্টারফেসগুলির মধ্যে একটি হিসাবে একটি স্পর্শ সেন্সিং কন্ট্রোলার চালু করেছে। কন্ট্রোলারটি প্রাথমিকভাবে সাধারণ LED বোতাম, স্লাইডার বা হুইল প্যানেলের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, টাইম-ডিভিশন মাল্টিপ্লেক্সিংয়ের মাধ্যমে LED ম্যাট্রিক্স কন্ট্রোলারের সাথে স্ক্রিন ইন্টারফেস ভাগ করে নেওয়ার জন্য।
মাইক্রোচিপ "মেটাল ক্যাপ" ক্যাপাসিটিভ সেন্সিং প্রযুক্তি তৈরি করেছে। এই প্রযুক্তিটি একটি পিসিবি-তে একটি সামনের প্যানেল (যা স্টেইনলেস স্টিল, অ্যালুমিনিয়াম বা অন্যান্য উপযুক্ত উপকরণ হতে পারে) রাখে, তাদের মধ্যে একটি ছোট বাতাসের ফাঁক থাকে। উপরের পৃষ্ঠের প্রতীকগুলি PCB-তে সেন্সরগুলিকে প্রতিনিধিত্ব করে। চাপের কারণে উপরের পৃষ্ঠটি বিচ্যুত হয়, প্যানেল এবং সেন্সরগুলির মধ্যে ফাঁক পরিবর্তন করে, যার ফলে ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তন হয়। অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভর করে, কন্ট্রোল সফ্টওয়্যার নরম এবং হার্ড স্পর্শের মধ্যে পার্থক্য করতে পারে। মেটাল ক্যাপ বিশেষ করে শিল্প পরিবেশের জন্য প্রাসঙ্গিক যার জন্য সহজ স্যুইচিং প্রয়োজন, এবং mTouch সফ্টওয়্যার লাইব্রেরি ক্যাপাসিটিভ স্পর্শ সমর্থন করে। PIC মাইক্রোকন্ট্রোলার পরিবারের অনেক 8-বিট, 16-বিট এবং 32-বিট সদস্য এই বৈশিষ্ট্যটিকে সমর্থন করে। এটি ডিসপ্লে কন্ট্রোল, CAN বাস ইন্টারফেস এবং নির্দিষ্ট পণ্যগুলিতে USB ইন্টারফেসের সাথে মিলিত হয়। এই অ্যাপ্লিকেশনটিকে সমর্থন করার জন্য, আমরা উন্নয়ন এবং মূল্যায়ন কিটগুলির একটি পরিসীমা অফার করি।
চিত্র 4: মাইক্রোচিপের "ধাতু-আচ্ছাদিত" সেন্সর একটি ধাতব প্যানেল ব্যবহার করে যা ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তন করতে বিকৃত হয়ে যায়।
টাচস্ক্রিন নিয়ন্ত্রণের জন্য মাইক্রোকন্ট্রোলার পণ্যগুলির বেশিরভাগই পোর্টেবল এবং হ্যান্ডহেল্ড ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয়। অনেক মাইক্রোকন্ট্রোলার সরবরাহকারী টাচস্ক্রিন কন্ট্রোল লাইব্রেরি তৈরি করেছে যা তাদের স্ট্যান্ডার্ড পণ্যগুলিতে চলে, স্ট্যান্ডার্ড সাধারণ-উদ্দেশ্য I/O (GPIO) চ্যানেলের মাধ্যমে কন্ট্রোলারদের সাথে যোগাযোগ করে। যদিও এই লাইব্রেরিগুলি শিল্প নিয়ন্ত্রণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে সেগুলিকে চালিত প্রসেসরগুলি সাধারণত শিল্প পরিবেশের সাথে যুক্ত কঠোর পরিস্থিতি সহ্য করতে পারে না। এটি বিশেষভাবে সত্য যখন মাইক্রোকন্ট্রোলার ডিজাইনাররা কম বিদ্যুত ব্যবহারকে অগ্রাধিকার দেয়-পোর্টেবল ডিভাইসগুলির জন্য আশ্চর্যজনক নয় যেখানে ব্যাটারি লাইফ একটি প্রাথমিক উদ্বেগের বিষয়।
টাচস্ক্রিন ইন্টারফেসগুলি তাদের অন্তর্নিহিত দৃঢ়তা এবং উত্পাদন পরিবেশের কঠোর বাস্তবতা সহ্য করার ক্ষমতার কারণে শিল্প অটোমেশনে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে। যাইহোক, মোতায়েন করা সহজ মনে হলেও, ডিজাইনারদের অবশ্যই ইন্টারফেস ডিজাইন এবং ইন্টারফেস সফ্টওয়্যার এবং সফ্টওয়্যার চলমান নিরাপত্তার মধ্যে সম্পর্কের প্রতি গভীর মনোযোগ দিতে হবে-তাদের কার্যকরভাবে কাজ করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন।