На все случаи жизни: промышленные устройства ввода для экстремальных условий.Часть 2

Средства вычислительной техники всё чаще используются в сферах человеческой деятельности, где невозможно применение незащищённых устройств, а значит, потребность в специально разработанных для функционирования в жёстких условиях приборах растёт. Ужесточаются и предъявляемые к ним требования. В продолжении статьи о защищённых устройствах ввода мы проиллюстрируем это на примере нескольких моделей клавиатур, мышей, трекболов и джойстиков для промышленного применения.

Широков Юрий

187
В ЗАКЛАДКИ

Во второй части статьи мы рассмотрим некоторые интересные модели защищённых устройств компаний iKey, NSI и InduKey более подробно.

Короткоходовые промышленные клавиатуры

Короткий ход клавиш зачастую более удобен для работы. Кроме того, благодаря короткому ходу клавиш клавиатуру значительно проще сделать защищённой от попадания влаги и пыли. Именно поэтому практически все клавиатуры для жёстких условий эксплуатации делаются короткоходовыми.

В свою очередь, короткоходовые клавиатуры могут быть на основе механических переключателей-кнопок и на основе мембранных контактов. Большинство клавиатур для специальных применений – мембранные, так как этот тип конструкции проще и дешевле в производстве. Распространённым вариантом устройства мембранной клавиатуры является конструкция кнопок, когда каждая клавиша представляет собой небольшой купол. Принцип действия мембранной клавиатуры прост: при нажатии на клавишу-купол, выполненную из эластичного материала, она прогибается, и токопроводящий элемент, прикреплённый к её обратной стороне, замыкает расположенные под клавишей контакты. Таким образом контроллер клавиатуры определяет нажатие. Длина хода клавиш таких клавиатур в силу их конструктивных особенностей, как правило, невелика и составляет единицы миллиметров. Конструктивно такие клавиатуры устроены значительно проще традиционных кнопочных, но простота их конструкции, как ни странно, не влечёт за собой увеличение рабочего ресурса: средний ресурс нажатий на кнопку такого устройства (для бытовых моделей) обычно находится в пределах 1 миллиона. Но если рассматривать устройства именитых производителей, то тут ситуация значительно лучше. Например, клавиатура модели TKS-030c-KGEH производства InduKey (рис. 1) гарантированно выдерживает около 3 млн нажатий на каждую кнопку.


У InduKey есть также модели с позолоченными контактами кнопок, что повышает надёжность и увеличивает рабочий ресурс. Кстати, для промышленных клавиатур такого типа обычно характерны повышенная степень пыле- и влагозащищённости и расширенный диапазон рабочих температур. Например, упомянутая модель обладает степенью защиты IP65 и работает в диапазоне температур –25…+70°C.

Модели для 19ʺ стойки

Модели с коротким ходом клавиш хорошо подходят для монтажа в 19ʺ стойку. Примером такого изделия служит TKS-088c-TOUCH-SCHUBL (рис. 2). 

Эта 88-клавишная клавиатура также имеет степень защиты IP65 и выполнена в алюминиевом корпусе, стойком к коррозии. Модель оборудована встроенной сенсорной панелью с разрешением 1400 dpi. Имеются в ассортименте InduKey и клавиатуры со встроенным трекболом, также монтируемые в 19ʺ стойку (рис. 3). Промышленная клавиатура из силиконовой резины Rackdrawer RDC-1000 со 114 клавишами и полноразмерной цифровой клавиатурой имеет стандартный размер и 14-дюймовые направляющие для монтажа в стойку глубиной 15ʺ.


Клавиатуры iKey для защищённых планшетов

С развитием автономных беспроводных решений всё актуальнее становится вопрос оснащения различных гаджетов беспроводными же автономными клавиатурами. Компания iKey® представила первую подключаемую Bluetooth®-совместимую защищённую клавиатуру BT-80-03 (рис. 4), предназначенную для использования совместно с любым планшетом под управлением Android, Windows или iOS. 

Эта компактная клавиатура с покрытием из силиконовой резины (IP67) имеет толщину менее дюйма, что делает её очень удобным решением для работы с планшетами. Благодаря алгоритму сопряжения в одно касание клавиатура приходит в рабочее состояние менее чем за 30 секунд. Встроенная красная подсветка, включаемая отдельной кнопкой, делает BT-80-03 хорошим решением в условиях низкой освещённости. Для продления срока службы батареи подсветка имеет автоматическое отключение через 10 секунд бездействия устройства. Питание клавиатуры осуществляется от встроенного литий-ионного аккумулятора ёмкостью 3450 мА·ч, подзаряжаемого при помощи стандартного USB-порта, расположенного на задней стороне изделия. При среднем режиме использования полной зарядки встроенного аккумулятора хватает приблизительно на 8 недель работы. BT-80-03 поставляется с монтажной системой VESA и дополнительным магнитным креплением, что делает этот комплект подходящим решением для использования в автомобиле и на медицинских тележках. Стоит упомянуть и о надёжности клавиатуры: каждая её механическая клавиша гарантированно выдерживает более 10 млн циклов нажатий.

Стеклянные сенсорные панели

Стеклянная клавиатура даёт совершенно иное ощущение работы, чем традиционная. Но для чего вообще нужны стеклянные или сенсорные клавиатуры? В чём преимущества этого материала, и что он дает пользователям?

Рабочие поверхности из стекла появились около 15 лет назад благодаря инновационной деятельности Apple. Первые настольные клавиатуры со стеклянной поверхностью были выпущены примерно в то же время и были, скорее, диковинкой, чем рабочим инструментом, хоть и выполняли все функции традиционной клавиатуры ПК. С 2010 года благодаря развитию сенсорных технологий они пережили бум, который продолжается и сегодня. Любой тип стекла, который используется для устройств управления и, следовательно, для сенсорной клавиатуры, относится к сортам технического стекла. Поскольку клавиатуры работают в ёмкостном режиме, стекло изначально должно удовлетворять физическим требованиям, предъявляемым сенсорными датчиками: не иметь металлических включений или воздушных зазоров. Обычное стекло также непригодно, потому что оно недостаточно прочное. Материал для клавиатуры выбирается разной толщины и обрабатывается по-разному в зависимости от типа продукта и того, где он будет использоваться. Сенсорные клавиатуры, которые используются и устанавливаются в промышленных помещениях, имеют прочную стеклянную переднюю панель толщиной не менее трёх миллиметров, что позволяет им выдерживать жёсткие условия окружающей среды. Они также обычно подвергаются термической закалке. Искусственное напряжение создаётся с помощью процессов нагрева и охлаждения, что обеспечивает высокую степень сопротивляемости ударам, изгибу и царапанию, а также высокий уровень сопротивления тепловому воздействию. Сенсорные клавиатуры, которые используются в составе рабочих станций ПК, имеют очень тонкую стеклянную поверхность, как в смартфонах (рис. 5). Стекло получает высокую степень напряжения поверхности за счёт химического отпуска, который достигается с помощью процесса ионного обмена. Это делает его гораздо менее чувствительным к механическим воздействиям, чем необработанное стекло. Gorilla Glass – хороший пример этого типа стекла.


Рассмотрим сенсорную панель TKR-086-TOUCH-PANEL (рис. 6). 

Эта складная стеклянная клавиатура для настенного монтажа выполнена по новейшей ёмкостной технологии и соответствует самым строгим гигиеническим стандартам. Ключевыми особенностями сенсорной панели InduSense® являются полностью гладкая рабочая поверхность из стекла и продуманный дизайн. Панель заключена в лёгкий и прочный алюминиевый корпус с порошковым покрытием. Панель может с успехом использоваться в операционной, лаборатории или чистой комнате, на рабочих местах в пищевой, фармацевтической и химической промышленности. Благодаря возможности складывать панель она может быть легко интегрирована в существующие системы (рис. 7). 

Клавиатура имеет дополнительную выдвижную рабочую поверхность для мыши, смартфона или документов. Стеклянная поверхность позволяет легко чистить и дезинфицировать устройство, так как клавиатура имеет степень защиты IP65 по фронтальной панели. Устройство имеет специальную функцию блокировки клавиш во избежание ложных срабатываний в процессе чистки и дезинфекции, а для напоминания о необходимости очистки поверхности служит специальный светодиодный индикатор, срабатывающий после 10 000 нажатий клавиш. С клавиатурой можно работать в защитных перчатках из латекса или силикона. Чувствительность устройства к прикосновениям настраивается индивидуально, что также улучшает эргономичность работы с ней.

Стеклянные панели, аналогичные описанной по своим характеристикам, могут быть изготовлены и для встраивания. Примером может служить модель TKR-103-TOUCH-ADH(C)-USB, предназначенная для монтажа в столешницы. Её выполненная из трёхмиллиметрового закалённого стекла поверхность обеспечивает степень защиты IP65. К столешнице панель приклеивается клеем или герметиком, что обеспечивает наилучшую механическую прочность и защиту от проникновения жидкостей и загрязнений.

Для работы в жёстких условиях требуются не только клавиатуры, но и другие устройства ввода информации в соответствующем исполнении. Самыми распространёнными из них являются мыши, сенсорные панели (touchpad) и трекболы.

Защищённые мыши InduKey


Компания InduKey производит проводные и беспроводные мыши в защищённом промышленном исполнении. Их силиконовый корпус специальной конструкции предотвращает попадание внутрь мыши влаги, пыли и грязи. Серия продуктов InduMouse® Pro (рис. 8), кроме того, благодаря специальному лазерному датчику работает на отражающих поверхностях, где обычные мыши работать не могут, например, на стекле, акриле или стали. Вследствие этого отпадает необходимость в коврике. В сочетании со степенью защиты IP68 гигиенические преимущества для таких применений, как медицина, очевидны: мышь можно мыть и дезинфицировать, а отсутствие коврика также устраняет потенциальное место скопления загрязнений и бактерий. Мыши InduMouse созданы симметричными, что позволяет с одинаковым удобством работать с ними как правшам, так и левшам. Диапазон рабочих температур этой мыши –20…+70°C, а её кнопки выдерживают 2 млн нажатий на каждую, что является очень хорошим показателем. Вместо традиционного колёсика эта мышь имеет встроенную линейку прокрутки. Компанией производятся и беспроводные аналоги описанного изделия. Производитель даёт четырёхлетнюю (!) гарантию технической надёжности своего устройства.

Трекболы и сенсорные панели NSI


Бельгийская компания NSI специализируется на защищённых сенсорных панелях и трекболах уже на протяжении более тридцати лет. 38-миллиметровый настольный трекбол E38-76A31D (рис. 9) производства NSI имеет герметичный полностью водонепроницаемый корпус со степенью защиты IP68 и встроенное колесо прокрутки с бесконтактным датчиком на эффекте Холла, также защищённым по IP68. В трекболе используется технология лазерной инфракрасной оптической навигации. Для точного перемещения курсора предназначен съёмный (для лёгкой очистки) шар диаметром 38 мм с покрытием из эпоксидной резины. Механизм крепления и поворота шара выдерживает экстремальные нагрузки до 10 кг. Это устройство незаменимо в условиях нехватки места и функционально полностью заменяет собой обычную мышь: для работы ему даже не требуется специальных драйверов.


Защищённые сенсорные панели NSI выпускаются как в виде конструктивно законченных решений (в качестве примера приведём устройство TPD-55A326 – рис. 10), так и в виде модулей, предназначенных для встраивания в различные приборы и установки. В качестве примера встраиваемого модуля можно привести защищённую по IP68 сенсорную панель SPS55F8 (рис. 11). Рассмотрим их более детально.


TPD-55A326 является 6-дюймовой сенсорной панелью в корпусе из поликарбоната с противоскользящими резиновыми ножками. Конструкция позволяет легко очищать и обеззараживать её, обеспечивая постоянную оптимальную производительность и работу в самых суровых условиях. Корпус защищён по IP65, что позволяет мыть и дезинфицировать устройство по мере необходимости. Устройство разработано как автономное настольное и, так же как трекбол, оптимизирует рабочее пространство по сравнению с мышью. Ёмкостная сенсорная технология позволяет надёжно распознавать перемещение курсора по осям X и Y, а также поддерживать различные жесты, производимые двумя или тремя пальцами. Отсутствие механических движущихся частей придаёт сенсорной панели дополнительную надёжность при эксплуатации в условиях сотрясений и вибраций. Помимо сенсорной площадки, панель оснащена ещё и восемью функциональными сенсорными кнопками. Эти кнопки расположены в верхней части модуля сенсорной панели и реализуют вырезание, копирование и вставку, регулировку разрешения курсора и функцию блокировки панели для облегчения очистки и обеззараживания устройства. Сенсорная панель оснащена алгоритмом отслеживания инерции, имитирующим инерцию курсора по осям X и Y, позволяя ему некоторое время продолжать перемещаться в заданном направлении после того, как палец будет убран с поверхности сенсорной панели, после чего курсор естественным образом замедляется до полной остановки. Панель соединяется с компьютером стандартным USB-кабелем. Эти панели нашли применение в медицине, в составе промышленных установок, во флоте.

SPS55F8 – нечувствительная к давлению ёмкостная сенсорная панель с корпусом из нержавеющей стали со степенью защиты IP68 по фронтальной поверхности. В корпус вмонтированы также две функциональные кнопки из нержавеющей стали. Она не является самостоятельным законченным устройством. Силиконовое уплотнение панели, входящее в комплект поставки, при правильной установке в панель клиента обеспечивает водонепроницаемое уплотнение со степенью защиты IP68 для всего устройства. Для определения присутствия пальца панель использует технологию искажения поля. Поскольку устройство нечувствительно к давлению, чтобы точно отслеживать кончик пальца, ему достаточно лёгкого прикосновения. Но из-за ёмкостного принципа работы устройство может не сработать, если оператор будет в толстых перчатках. Изделие предназначено для тяжёлых промышленных условий эксплуатации, может работать при любых углах установки и не требует очистки или обслуживания. Оно сохраняет работоспособность в диапазоне температур –10…+60°C и, таким образом, очень хорошо подходит для широкого спектра применений, включая информационные киоски или терминалы, управление навигацией, автоматику в обрабатывающей промышленности и многое другое.

Суперзащищённые мыши GETT


Даже среди изделий, предназначенных для эксплуатации в особо жёстких условиях, имеются свои лидеры, обладающие выдающимися характеристиками. К ним относится мышь модели CKM2W (рис. 12). Эта беспроводная аккумуляторная оптическая мышь не просто не боится воды – она обладает степенью защиты корпуса IP68 и выдерживает даже мытьё в посудомоечной машине при температуре до +60°C. Надо сказать, что диапазон рабочих температур устройства составляет –15…+60°C, при этом оно чрезвычайно надёжно: ресурс микропереключателей кнопок мыши составляет 10 млн нажатий, и производитель даёт 4-летнюю гарантию на изделие. Защита от перехвата злоумышленниками информации, передаваемой мышью по радиоканалу на частоте 2,4 ГГц, обеспечивается путём использования алгоритма блочного шифрования AES128.

Тензометрические джойстики iKey

Компания iKey производит промышленные указательные устройства на основе тензометрических резистивных датчиков. Технология, получившая сокращённое название FSR (Force Sensing Resistor – резистор измерения силы), обеспечивает повышенную чувствительность и долговечность, сочетает в себе функциональность мыши и удобство джойстика в одном удобном и компактном корпусе. Выпускаемые в прочных корпусах из нержавеющей стали устройства обеспечивают обратную связь с компьютером по давлению на чувствительный элемент, для чего вообще не требуется совершать перемещений (рис. 13). 

Эта особенность чрезвычайно полезна в случаях крайней стеснённости доступного пространства. Низкопрофильная конструкция не содержит выступающих и движущихся частей, подверженных поломкам и являющихся потенциальными местами скопления загрязнений. Благодаря полностью герметичной конструкции, соответствующей стандарту NEMA 4X (защита от пыли и воды под давлением), тензодатчик не боится разливов жидкостей, загрязнения, промывки и дезинфекции, а также других неблагоприятных воздействий, характерных для промышленной среды. Ресурс джойстика составляет не менее 10 млн нажатий. Такие джойстики производятся не только в корпусах, но и в OEM-исполнении, предназначенном для встраивания в устройства сторонних производителей.

Заключение

Как мы увидели, сложно придумать столь экзотические условия, для которых было бы невозможно подобрать соответствующие устройства ввода данных. Ноу-хау компаний, чьи изделия рассмотрены в этой статье, позволяют сделать работу персонала удобной и безопасной в любых обстоятельствах, а надёжность их изделий превосходит требования самых придирчивых пользователей. ●

E-mail: textoed@gmail.com


ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТИ

Будьте всегда в курсе самых свежих новостей
и узнавайте первыми о содержании нового номера

Подписка на новости

РЕКОМЕНДУЕМ