專利名稱：嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)及嵌入式人機(jī)界面設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)及嵌入式人機(jī)界面設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及工業(yè)自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計工業(yè)自動化控制設(shè)備的嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)，尤其是嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)。本實用新型還提供一種應(yīng)用該嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)的嵌入式人機(jī)界面設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]人機(jī)界面(Human Machine Interaction,簡稱HMI),是人與計算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，人機(jī)界面是上位機(jī)控制系統(tǒng)，不僅包括人機(jī)界面軟件，而且包含人機(jī)界面硬件，是軟硬一體化設(shè)計，嵌入式一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體體現(xiàn)。[0003]隨著嵌入式SOC(System-on-a_chip,系統(tǒng)集成芯片)技術(shù)的發(fā)展,嵌入式人機(jī)界面的功耗越來越低，結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越緊湊。在國內(nèi)，工業(yè)人機(jī)界面主要分為工業(yè)嵌入式人機(jī)觸摸屏設(shè)備和工業(yè)高端平板電腦設(shè)備。工業(yè)嵌入式人機(jī)觸摸屏設(shè)備一般采用ARM CPU架構(gòu) (ARM, Advanced RISC Machine，進(jìn)階精簡指令集機(jī)器)，ARM主板高度集成，液晶控制板、觸摸控制器、各種通訊接口等都集成在一塊主板上，輸入輸出設(shè)備主要是觸摸板和顯示器，觸摸板采用電阻式觸摸屏、顯示器采用液晶顯示板。甚至于主板和輸入輸入設(shè)備也趨于一體化。[0004]嵌入式人機(jī)界面作為控制系統(tǒng)的顯示和控制的終端設(shè)備，會用于各種環(huán)境中，特別是應(yīng)用于光伏和風(fēng)力發(fā)電廠、油田管道、油井監(jiān)控等工業(yè)領(lǐng)域。上述工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境有時會非常惡劣。例如，在北方冬季環(huán)境溫度可以到零下30度，甚至更低。此時很多工業(yè)主板不能低溫啟動，觸摸屏觸摸失靈，液晶顯示失真。工業(yè)嵌入式人機(jī)界面的低溫啟動和運行是工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的一個重要指標(biāo)。解決工業(yè)嵌入式人機(jī)界面在惡劣低溫環(huán)境下快速啟動和正常運行的問題是相關(guān)技術(shù)人員不得不面臨的問題?，F(xiàn)有的一種快速啟動方法是將嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)的液晶屏和觸摸屏更換為寬溫屏、將主板芯片組全部更換為低溫啟動芯片，這將會直接導(dǎo)致嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)的成本增加幾倍甚至十倍以上。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型提供一種嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，以較低成本解決嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)在低溫下快速啟動的問題。本實用新型還提供一種包含該嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)的嵌入式人機(jī)界面設(shè)備。[0006]本實用新型提供的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，包括設(shè)置于所述嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部或外部的加熱部件，設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部且與所述加熱部件和主板相連接的溫控元件以及與所述溫控元件連接的供電電源；[0007]嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)啟動時，所述溫控元件在在環(huán)境溫度等于或低于設(shè)定的閾值時，接通供電電源對加熱部件的供電；對直到環(huán)境溫度高于設(shè)定閾值，溫控元件切斷對加熱部件的供電，并接通供電電源對嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)的供電；所述供電電源通過溫控元件CN 202735713 U書明說2/4頁的控制向所述加熱部件和主板供電。[0008]可選的，所述加熱部件貼附于所述嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)的觸摸屏設(shè)備、顯示設(shè)備、主板以及芯片的至少一個表面上，和/或設(shè)置于任意兩個之間。[0009]可選的，所述溫控元件包括至少I個溫控開關(guān)，溫控開關(guān)為物理開關(guān)，比如雙金屬片，或數(shù)字集成芯片組，比如以數(shù)字溫度傳感器IC為核心的控溫電路。[0010]可選的，所述加熱部件為柔性透明加熱膜，貼附于觸摸屏設(shè)備和顯示設(shè)備的外表面。[0011]可選的，所述柔性透明加熱膜為透明基膜。[0012]可選的，所述透明名基膜為PET或PC透明基膜。[0013]可選的，所述主板為內(nèi)部嵌入式主板，加熱部件貼附于其表面，所述加熱部件為透明或非透明加熱膜。[0014]可選的，所述加熱部件為電熱絲、電熱棒或電熱片。[0015]優(yōu)選的，在人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備之間填充有絕緣導(dǎo)熱材料?！0016]優(yōu)選的，所述絕緣導(dǎo)熱材料為絕緣導(dǎo)熱硅膠。[0017]可選的，在所述人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有主動熱交換裝置。[0018]本實用新型還提供一種嵌入式人機(jī)界面設(shè)備，該設(shè)備包含上述任一技術(shù)方案所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)。[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，在嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部或外部設(shè)置有加熱部件，在低溫啟動時，通過溫控元件檢測環(huán)境溫度， 并控制供電電源對加熱部件供電，由加熱部件實現(xiàn)電能到熱能的轉(zhuǎn)換，從而對系統(tǒng)的其它部件進(jìn)行加熱，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的快速升溫，從而使其快速達(dá)到工作溫度。達(dá)到工作溫度后，向嵌入式人機(jī)界面供電，同時，關(guān)閉向加熱部件的供電，由人機(jī)界面運行自動散發(fā)的熱量維持工作溫度。本實施例的人機(jī)界面系統(tǒng)不但能實現(xiàn)快速低溫啟動，而且能耗消耗較低， 且其成本低廉，相對于采用寬溫屏實現(xiàn)快速啟動的現(xiàn)有技術(shù)，具有極高的性價比。[0020]此外，通過在人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部填充導(dǎo)熱材料，特別是導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱材料，可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部快速升溫，而且導(dǎo)熱材料的快速導(dǎo)熱性又能夠避免人機(jī)界面系統(tǒng)長期運行溫度過高的情況。


[0021]圖I為本實用新型的低溫快速啟動嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)的實施例的示意圖；[0022]圖2為本實用新型實施例中使用的溫控元件140的具體實例的示意圖，包括其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及其控制的電路。
具體實施方式
[0023]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。[0024]圖I為本實用新型的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)的實施例的示意圖。[0025]請參考圖1，本實施例提供的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)用于嵌入式人機(jī)4界面100中，該嵌入式人機(jī)界面100包括嵌入式的觸摸屏設(shè)備110，顯示設(shè)備120以及嵌入式主板130。上述的部件于嵌入式人機(jī)界面內(nèi)部的設(shè)置以及相互連接關(guān)系與現(xiàn)有的常規(guī)人機(jī)界面系統(tǒng)無異，這里不再詳細(xì)描述。所述觸摸屏設(shè)備110可以采用電阻式觸摸屏或者電容式觸摸屏，顯示設(shè)備120可以采用液晶顯示器或者等離子體顯示器等各種輸出設(shè)備，在所述嵌入式主板130上集成有各種通訊接口、液晶控制板和觸摸控制器等。[0026]請繼續(xù)參考圖1，本實施例中的嵌入式人機(jī)界面100還包括加熱部件、與所述加熱部件和主板相連接的溫控元件140以及與所述溫控元件140連接的供電電源150構(gòu)成的嵌入式界面低溫快速啟動系統(tǒng)。[0027]其中，所述加熱部件可以設(shè)置于所述的人機(jī)界面100的內(nèi)部部件表面，例如圖I 中，加熱部件180a和加熱部件180b分別貼附于觸摸屏設(shè)備110和顯示設(shè)備120的表面。所述加熱部件也可以設(shè)置于相鄰兩部件之間，例如加熱部件170a設(shè)置于顯示設(shè)備120和主板 130之間。此外，所述加熱部件還可以包覆于人機(jī)界面100的內(nèi)部部件的表面，例如加熱部件170b包覆于關(guān)鍵芯片190外面。[0028]上面以列舉方式介紹了加熱部件于人機(jī)界面100中的設(shè)置方式。需要說明的是， 上述的方式并非是窮盡式的，其還可以有其它方式，例如在嵌入式人機(jī)界面包含主機(jī)時，還可以在主機(jī)內(nèi)部和外部同時設(shè)置加熱部件。而且上述列舉的設(shè)置方式也可以混合使用。總之，任何將加熱裝置·設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面內(nèi)部或外部，能夠?qū)υ撓到y(tǒng)的部件加熱的方式都包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。[0029]本實施例中，所述加熱部件可以是透明加熱膜或非透明加熱膜。例如，在所述觸摸屏或者液晶顯示裝置的外表面可以貼附諸如PET透明基膜的透明加熱膜，該加熱膜不但不影響觸摸屏的觸摸功能和液晶顯示裝置的顯示效果，而且貼附在外表面還具備對觸摸屏和液晶屏的保護(hù)作用。對于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部的其它部件，例如主機(jī)、芯片等，或者觸摸屏、液晶顯示裝置的背面，既可以采用透明加熱膜也可以采用非透明加熱膜。[0030]此外，在以非接觸方式設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部部件之間的加熱部件還可以采用電熱絲、電熱棒或電熱片等。當(dāng)然，電熱絲、電熱棒或者電熱片也可以以接觸方式設(shè)置于系統(tǒng)內(nèi)部的部件上。[0031]所述溫控元件140包括至少一個溫控開關(guān)，該溫控開關(guān)可以采用雙金屬片或者數(shù)字溫度傳感器IC電路，上述溫控開關(guān)可以內(nèi)嵌或外置，也可以根據(jù)總線通過人機(jī)界面主機(jī)板設(shè)定控制溫度。溫控元件140可以自動根據(jù)周圍環(huán)境溫度切換對加熱部件和嵌入式人機(jī)界面100的供電，在環(huán)境溫度等于或低于設(shè)置的閾值時，溫控元件140接通供電電源150對加熱部件的供電，加熱部件得電發(fā)熱，對嵌入式人機(jī)界面加熱，此時，對嵌入式人機(jī)界面主板的供電則被切斷；當(dāng)溫度高于設(shè)定閾值后，溫控元件140切斷對加熱部件的供電，加熱部件停止發(fā)熱，同時，接通對該嵌入式人機(jī)界面主板的供電。供電電源150則通過溫控元件的控制向所述的加熱部件和主板供電。[0032]請參看圖2，該圖示出溫控元件140的一個具體實例的示意圖，包括其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及其控制的電路。[0033]如圖2所示,該溫控元件140內(nèi)部包括具有一個常開觸點、一個常閉觸點的溫控開關(guān)140-1 ;供電電源150的供電通過所述常開觸點140-1-1連接到嵌入式人機(jī)界面的主板 100-1，供電電源150的供電通過所述常閉觸點140-1-2連接到加熱部件180。當(dāng)溫度低于該溫控開關(guān)的設(shè)置閾值時，該溫控開關(guān)140-1不動作，所述常閉觸點140-1-2保持閉合狀態(tài)，供電電源150通過該常閉觸點140-1-2向所述加熱部件180供電；同時，所述常開觸點 140-1-1保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，嵌入式人機(jī)界面的主板100-1不得電，不工作。當(dāng)溫度高于該溫控開關(guān)的閾值時，該溫控開關(guān)140-1動作，所述常閉觸點140-1-2斷開，供電電源150對加熱部件180的供電被切斷，加熱部件180停止加熱；同時，所述常開觸點140-1-1閉合，所述供電電源150向所述嵌入式人機(jī)界面的主板100-1供電，嵌入式人機(jī)界面啟動。[0034]此外，為進(jìn)一步提高加熱效果，縮短快速啟動的時間，還可以在嵌入式人機(jī)界面的內(nèi)部空間中填充絕緣導(dǎo)熱材料160，絕緣導(dǎo)熱材料160要選用絕緣材料，例如，絕緣導(dǎo)熱硅膠。在低溫啟動時，填充的導(dǎo)熱材料可以迅速將加熱部件的熱量傳導(dǎo)至嵌入式人機(jī)界面內(nèi)部空間中，使得內(nèi)部環(huán)境溫度快速上升，從而可縮短快速啟動的時間；而在正常工作時，填充的導(dǎo)熱材料又可以作為散熱的介質(zhì)，將人機(jī)界面內(nèi)部部件工作時散發(fā)的熱量迅速散開來，可有效避免人機(jī)界面內(nèi)部部件工作溫度升高，保證各個部件的正常工作。當(dāng)然，在不填充導(dǎo)熱材料時，還可以采用主動熱交換的方式改變系統(tǒng)內(nèi)部熱量擴(kuò)散，以使得部件表面的熱量得以快速擴(kuò)散，比如液體散熱封閉式和液體開放式熱交換。[0035]上述實施例中的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，在低溫啟動時，通過溫控元件檢測環(huán)境溫度，并控制供電電源對加熱部件供電，由加熱部件實現(xiàn)電能到熱能的轉(zhuǎn)換，從而對人機(jī)界面內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行加熱，特別是以貼附方式設(shè)置柔性加熱片，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的快速升溫，從而使其快速達(dá)到工作溫度，進(jìn)而啟動該嵌入式人機(jī)界面，同時，關(guān)閉加熱，由嵌入式人機(jī)界面運行時自動散發(fā)的熱量維持工作溫度。本實施例的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)不但能實現(xiàn)快速低溫啟動，而且能耗消耗較低，且其成本低廉，相對于寬溫屏，具有極高的性價比。[0036]此外，通過在人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部填充導(dǎo)熱材料，特別是導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱材料， 可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部快速升溫，，而且導(dǎo)熱材料的快速導(dǎo)熱性又能夠避免人機(jī)界面系統(tǒng)長期運行溫度過高的情況。[0037]本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部或外部的加熱部件，設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部且與所述加熱部件和主板相連接的溫控元件以及與所述溫控元件連接的供電電源；嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)啟動時，所述溫控元件在環(huán)境溫度等于或低于設(shè)定的閾值時，接通供電電源對加熱部件的供電；直到環(huán)境溫度高于設(shè)定閾值，溫控元件切斷供電電源對加熱部件的供電，并接通供電電源對嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)的供電；所述供電電源通過溫控元件的控制向所述加熱部件和主板供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述加熱部件貼附于所述嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)的觸摸屏設(shè)備、顯示設(shè)備、主板以及芯片的至少一個表面上，和/或設(shè)置于任意兩個之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述溫控元件包括至少I個溫控開關(guān)，溫控開關(guān)采用雙金屬片，或數(shù)字溫度傳感器IC為核心的溫控開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述加熱部件為柔性透明加熱膜，貼附于觸摸屏設(shè)備和顯示設(shè)備的外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述柔性透明加熱膜為透明基膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述透明基膜為PET或PC透明基膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述主板為內(nèi)部嵌入式主板，加熱部件貼附于其表面，所述加熱部件為透明或非透明加熱膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述加熱部件為電熱絲、電熱棒或電熱片。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一權(quán)利要求所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于在人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備之間填充有絕緣導(dǎo)熱材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于所述絕緣導(dǎo)熱材料為絕緣導(dǎo)熱硅膠。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一權(quán)利要求所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，其特征在于在所述人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有主動熱交換裝置。
12.—種嵌入式人機(jī)界面設(shè)備，其特征在于，包含上述權(quán)利要求I至11任一項所述的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)及嵌入式人機(jī)界面設(shè)備。提供一種嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，包括設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面內(nèi)部或外部的加熱部件，設(shè)置于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)內(nèi)部且與所述加熱部件和主板相連接的溫控元件以及與所述溫控元件連接的供電電源；嵌入式人機(jī)界面啟動時，所述溫控元件在環(huán)境溫度等于或低于設(shè)定的閾值時，接通供電電源對加熱部件的供電；直到環(huán)境溫度高于設(shè)定閾值，溫控元件切斷供電電源對加熱部件的供電，并接通供電電源對嵌入式人機(jī)界面的供電；所述供電電源通過溫控元件的控制向所述加熱部件和主板供電。本實用新型提供的嵌入式人機(jī)界面低溫快速啟動系統(tǒng)，成本低廉，相對于采用寬溫屏實現(xiàn)快速啟動的現(xiàn)有技術(shù)，具有極高的性價比。
文檔編號G05D23/20GK202735713SQ201220175199
公開日2013年2月13日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者董立華, 毛剛 申請人:北京昆侖縱橫科技發(fā)展有限公司