CN202735713U - 嵌入式人机界面低温快速启动系统及嵌入式人机界面设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型嵌入式人机界面低温快速启动系统及嵌入式人机界面设备。提供一种嵌入式人机界面低温快速启动系统，包括：设置于嵌入式人机界面内部或外部的加热部件，设置于嵌入式人机界面系统内部且与所述加热部件和主板相连接的温控元件以及与所述温控元件连接的供电电源；嵌入式人机界面启动时，所述温控元件在环境温度等于或低于设定的阈值时，接通供电电源对加热部件的供电；直到环境温度高于设定阈值，温控元件切断供电电源对加热部件的供电，并接通供电电源对嵌入式人机界面的供电；所述供电电源通过温控元件的控制向所述加热部件和主板供电。本实用新型提供的嵌入式人机界面低温快速启动系统，成本低廉，相对于采用宽温屏实现快速启动的现有技术，具有极高的性价比。

Description

嵌入式人机界面低温快速启动系统及嵌入式人机界面设备

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，特别设计工业自动化控制设备的嵌入式人机界面系统，尤其是嵌入式人机界面低温快速启动系统。本实用新型还提供一种应用该嵌入式人机界面低温快速启动系统的嵌入式人机界面设备。 

背景技术

人机界面(Human Machine Interaction，简称HMI)，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。在工业自动化系统中，人机界面是上位机控制系统，不仅包括人机界面软件，而且包含人机界面硬件，是软硬一体化设计，嵌入式一体化结构设计的具体体现。 

随着嵌入式SOC(System-on-a-chip，系统集成芯片)技术的发展，嵌入式人机界面的功耗越来越低，结构设计越来越紧凑。在国内，工业人机界面主要分为工业嵌入式人机触摸屏设备和工业高端平板电脑设备。工业嵌入式人机触摸屏设备一般采用ARM CPU架构(ARM，Advanced RISC Machine，进阶精简指令集机器)，ARM主板高度集成，液晶控制板、触摸控制器、各种通讯接口等都集成在一块主板上，输入输出设备主要是触摸板和显示器，触摸板采用电阻式触摸屏、显示器采用液晶显示板。甚至于主板和输入输入设备也趋于一体化。 

嵌入式人机界面作为控制系统的显示和控制的终端设备，会用于各种环境中，特别是应用于光伏和风力发电厂、油田管道、油井监控等工业领域。上述工业领域环境有时会非常恶劣。例如，在北方冬季环境温度可以到零下30度，甚至更低。此时很多工业主板不能低温启动，触摸屏触摸失灵，液晶显示失真。工业嵌入式人机界面的低温启动和运行是工业现场应用的一个重要指标。解决工业嵌入式人机界面在恶劣低温环境下快速启动和正常运行的问题是相关技术人员不得不面临的问题。现有的一种快速启动方法是将嵌入式人机界面系统的液晶屏和触摸屏更换为宽温屏、将主板芯片组全部更换为低温启动芯片，这将会直接导致嵌入式人机界面系统的成本增加几倍甚至十倍以上。 

实用新型内容

本实用新型提供一种嵌入式人机界面低温快速启动系统，以较低成本解决嵌入式人机界面系统在低温下快速启动的问题。本实用新型还提供一种包含该嵌入式人机界面低温快速启动系统的嵌入式人机界面设备。 

本实用新型提供的嵌入式人机界面低温快速启动系统，包括：设置于所述嵌入式人机界面系统内部或外部的加热部件，设置于嵌入式人机界面系统内部且与所述加热部件和主板相连接的温控元件以及与所述温控元件连接的供电电源； 

嵌入式人机界面系统启动时，所述温控元件在在环境温度等于或低于设定的阈值时，接通供电电源对加热部件的供电；对直到环境温度高于设定阈值，温控元件切断对加热部件的供电，并接通供电电源对嵌入式人机界面系统的供电；所述供电电源通过温控元件的控制向所述加热部件和主板供电。 

可选的，所述加热部件贴附于所述嵌入式人机界面低温快速启动系统的触摸屏设备、显示设备、主板以及芯片的至少一个表面上，和/或设置于任意两个之间。 

可选的，所述温控元件包括至少1个温控开关，温控开关为物理开关，比如双金属片，或数字集成芯片组，比如以数字温度传感器IC为核心的控温电路。 

可选的，所述加热部件为柔性透明加热膜，贴附于触摸屏设备和显示设备的外表面。 

可选的，所述柔性透明加热膜为透明基膜。 

可选的，所述透明名基膜为PET或PC透明基膜。 

可选的，所述主板为内部嵌入式主板，加热部件贴附于其表面，所述加热部件为透明或非透明加热膜。 

可选的，所述加热部件为电热丝、电热棒或电热片。 

优选的，在人机界面系统内部设备之间填充有绝缘导热材料。 

优选的，所述绝缘导热材料为绝缘导热硅胶。 

可选的，在所述人机界面系统内部设置有主动热交换装置。 

本实用新型还提供一种嵌入式人机界面设备，该设备包含上述任一技术方案所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统。 

与现有技术相比，本实用新型提供的嵌入式人机界面低温快速启动系统，在嵌入式人机界面系统内部或外部设置有加热部件，在低温启动时，通过温控元件检测环境温度，并控制供电电源对加热部件供电，由加热部件实现电能到热能的转换，从而对系统的其它部件进行加热，实现系统内部设备的快速升温，从而使其快速达到工作温度。达到工作温度后，向嵌入式人机界面供电，同时，关闭向加热部件的供电，由人机界面运行自动散发的热量维持工作温度。本实施例的人机界面系统不但能实现快速低温启动，而且能耗消耗较低，且其成本低廉，相对于采用宽温屏实现快速启动的现有技术，具有极高的性价比。 

此外，通过在人机界面系统内部填充导热材料，特别是导热系数高的导热材料，可实现系统内部快速升温，而且导热材料的快速导热性又能够避免人机界面系统长期运行温度过高的情况。 

附图说明

图1为本实用新型的低温快速启动嵌入式人机界面系统的实施例的示意图； 

图2为本实用新型实施例中使用的温控元件140的具体实例的示意图，包括其内部结构以及其控制的电路。 

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。 

图1为本实用新型的嵌入式人机界面低温快速启动系统的实施例的示意图。 

请参考图1，本实施例提供的嵌入式人机界面低温快速启动系统用于嵌入式人机界面100中，该嵌入式人机界面100包括嵌入式的触摸屏设备110，显示设备120以及嵌入式主板130。上述的部件于嵌入式人机界面内部的设置以及相互连接关系与现有的常规人机界面系统无异，这里不再详细描述。所述触摸屏设备110可以采用电阻式触摸屏或者电容式触摸屏，显示设备120可以采用液晶显示器或者等离子体显示器等各种输出设备，在所述嵌入式主板130上集成有各种通讯接口、液晶控制板和触摸控制器等。 

请继续参考图1，本实施例中的嵌入式人机界面100还包括加热部件、与所 述加热部件和主板相连接的温控元件140以及与所述温控元件140连接的供电电源150构成的嵌入式界面低温快速启动系统。 

其中，所述加热部件可以设置于所述的人机界面100的内部部件表面，例如图1中，加热部件180a和加热部件180b分别贴附于触摸屏设备110和显示设备120的表面。所述加热部件也可以设置于相邻两部件之间，例如加热部件170a设置于显示设备120和主板130之间。此外，所述加热部件还可以包覆于人机界面100的内部部件的表面，例如加热部件170b包覆于关键芯片190外面。 

上面以列举方式介绍了加热部件于人机界面100中的设置方式。需要说明的是，上述的方式并非是穷尽式的，其还可以有其它方式，例如在嵌入式人机界面包含主机时，还可以在主机内部和外部同时设置加热部件。而且上述列举的设置方式也可以混合使用。总之，任何将加热装置设置于嵌入式人机界面内部或外部，能够对该系统的部件加热的方式都包含在本实用新型的范围之内。 

本实施例中，所述加热部件可以是透明加热膜或非透明加热膜。例如，在所述触摸屏或者液晶显示装置的外表面可以贴附诸如PET透明基膜的透明加热膜，该加热膜不但不影响触摸屏的触摸功能和液晶显示装置的显示效果，而且贴附在外表面还具备对触摸屏和液晶屏的保护作用。对于嵌入式人机界面系统内部的其它部件，例如主机、芯片等，或者触摸屏、液晶显示装置的背面，既可以采用透明加热膜也可以采用非透明加热膜。 

此外，在以非接触方式设置于嵌入式人机界面系统内部部件之间的加热部件还可以采用电热丝、电热棒或电热片等。当然，电热丝、电热棒或者电热片也可以以接触方式设置于系统内部的部件上。 

所述温控元件140包括至少一个温控开关，该温控开关可以采用双金属片或者数字温度传感器IC电路，上述温控开关可以内嵌或外置，也可以根据总线通过人机界面主机板设定控制温度。温控元件140可以自动根据周围环境温度切换对加热部件和嵌入式人机界面100的供电，在环境温度等于或低于设置的阈值时，温控元件140接通供电电源150对加热部件的供电，加热部件得电发热，对嵌入式人机界面加热，此时，对嵌入式人机界面主板的供电则被切断；当温度高于设定阈值后，温控元件140切断对加热部件的供电，加热部件停止发热，同时，接通对该嵌入式人机界面主板的供电。供电电源150则通过温控元件的控制向所述的加热部件和主板供电。 

请参看图2，该图示出温控元件140的一个具体实例的示意图，包括其内部结构以及其控制的电路。 

如图2所示，该温控元件140内部包括具有一个常开触点、一个常闭触点的温控开关140-1；供电电源150的供电通过所述常开触点140-1-1连接到嵌入式人机界面的主板100-1，供电电源150的供电通过所述常闭触点140-1-2连接到加热部件180。当温度低于该温控开关的设置阈值时，该温控开关140-1不动作，所述常闭触点140-1-2保持闭合状态，供电电源150通过该常闭触点140-1-2向所述加热部件180供电；同时，所述常开触点140-1-1保持断开状态，嵌入式人机界面的主板100-1不得电，不工作。当温度高于该温控开关的阈值时，该温控开关140-1动作，所述常闭触点140-1-2断开，供电电源150对加热部件180的供电被切断，加热部件180停止加热；同时，所述常开触点140-1-1闭合，所述供电电源150向所述嵌入式人机界面的主板100-1供电，嵌入式人机界面启动。 

此外，为进一步提高加热效果，缩短快速启动的时间，还可以在嵌入式人机界面的内部空间中填充绝缘导热材料160，绝缘导热材料160要选用绝缘材料，例如，绝缘导热硅胶。在低温启动时，填充的导热材料可以迅速将加热部件的热量传导至嵌入式人机界面内部空间中，使得内部环境温度快速上升，从而可缩短快速启动的时间；而在正常工作时，填充的导热材料又可以作为散热的介质，将人机界面内部部件工作时散发的热量迅速散开来，可有效避免人机界面内部部件工作温度升高，保证各个部件的正常工作。当然，在不填充导热材料时，还可以采用主动热交换的方式改变系统内部热量扩散，以使得部件表面的热量得以快速扩散，比如液体散热封闭式和液体开放式热交换。 

上述实施例中的嵌入式人机界面低温快速启动系统，在低温启动时，通过温控元件检测环境温度，并控制供电电源对加热部件供电，由加热部件实现电能到热能的转换，从而对人机界面内部的设备进行加热，特别是以贴附方式设置柔性加热片，能够实现系统内部设备的快速升温，从而使其快速达到工作温度，进而启动该嵌入式人机界面，同时，关闭加热，由嵌入式人机界面运行时自动散发的热量维持工作温度。本实施例的嵌入式人机界面低温快速启动系统不但能实现快速低温启动，而且能耗消耗较低，且其成本低廉，相对于宽温屏，具有极高的性价比。 

此外，通过在人机界面系统内部填充导热材料，特别是导热系数高的导热 材料，可实现系统内部快速升温，，而且导热材料的快速导热性又能够避免人机界面系统长期运行温度过高的情况。 

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。 

Claims (12)

1.一种嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于，包括：设置于嵌入式人机界面系统内部或外部的加热部件，设置于嵌入式人机界面系统内部且与所述加热部件和主板相连接的温控元件以及与所述温控元件连接的供电电源；

嵌入式人机界面系统启动时，所述温控元件在环境温度等于或低于设定的阈值时，接通供电电源对加热部件的供电；直到环境温度高于设定阈值，温控元件切断供电电源对加热部件的供电，并接通供电电源对嵌入式人机界面系统的供电；所述供电电源通过温控元件的控制向所述加热部件和主板供电。

2.根据权利要求1所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述加热部件贴附于所述嵌入式人机界面低温快速启动系统的触摸屏设备、显示设备、主板以及芯片的至少一个表面上，和/或设置于任意两个之间。

3.根据权利要求1所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述温控元件包括至少1个温控开关，温控开关采用双金属片，或数字温度传感器IC为核心的温控开关电路。

4.根据权利要求2所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述加热部件为柔性透明加热膜，贴附于触摸屏设备和显示设备的外表面。

5.根据权利要求4所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述柔性透明加热膜为透明基膜。

6.根据权利要求5所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述透明基膜为PET或PC透明基膜。

7.根据权利要求2所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述主板为内部嵌入式主板，加热部件贴附于其表面，所述加热部件为透明或非透明加热膜。

8.根据权利要求2所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：所述加热部件为电热丝、电热棒或电热片。

9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：在人机界面系统内部设备之间填充有绝缘导热材料。

10.根据权利要求9所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在 于：所述绝缘导热材料为绝缘导热硅胶。

11.根据权利要求1至8任一权利要求所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统，其特征在于：在所述人机界面系统内部设置有主动热交换装置。

12.一种嵌入式人机界面设备，其特征在于，包含上述权利要求1至11任一项所述的嵌入式人机界面低温快速启动系统。 

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