무한한 설계 기회를 제공하는 HMI 인터페이스

June 10, 2024

이제 HMI(human-machine interface)는 굳이 설명할 필요가 없을 정도로 널리 알려진 용어입니다. 일반적으로 HMI의 사용자는 사람이고, 대상 기계는 디바이스입니다. 사람과 기계는 공정 제어 시스템이나 생산 등의 과정에서 여러 기술들과 인터페이스해야 합니다. 예컨대 오늘날의 자동차 산업은 HMI에 커다란 활력을 불어넣고 있습니다. 자동차 제조사들은 유리 터치스크린 인터페이스가 있는 대시보드를 설계함으로써 금속이나 플라스틱 재질의 실물 노브나 슬라이드 제어 방식으로부터 탈피하고 있습니다. 하지만 자동차에 HMI 인터페이스가 통합되면서 운전자의 주의를 산만하게 할 수 있다는 비판이 제기됨에 따라 설계 엔지니어는 음성 제어, 근접 감지, 햅틱, 힘 감지 같은 새로운 기능들을 개발하고 있습니다.

하지만 HMI는 자동차 분야에 국한되지 않고, 보다 더 광범위한 애플리케이션을 가지고 있습니다.

설계자는 HMI를 산업 및 빌딩 자동화, 디지털 사이니지, 자판기, 의료, 가전 제품 등 다양한 분야에 적용할 수 있습니다. 그러한 실제 사례들은 휴대용 핸드헬드 장치(스마트폰이나 태블릿PC의 터치 스크린), 중앙 제어실, 공장의 현장 기계 및 공정 제어 영역 등에서 쉽게 확인할 수 있습니다. 이들 애플리케이션에는 다양한 방식으로 전원이 공급되고 다양한 마이크로컨트롤러(MCU)와 컨트롤러가 사용되며 맞춤형 패키지로 제공됩니다. 이들은 열악한 환경을 견디고 저항 요소, 극한의 온도, 그리고 위험한 화학 물질에 대한 노출을 견딜 수 있을 만큼 충분히 내구성이 있어야 합니다.

사용자가 원하는 정보에 액세스하고 디스플레이 하려면 HMI가 PLC(Programmable Logic Controller) 및 입력/출력 센서와 통신이 가능해야 합니다. HMI는 화면을 보는 사람을 위해 데이터를 디지털화하고 중앙 집중화하여 산업 프로세스를 최적화할 수 있습니다. HMI는 데이터 수집, 감시 제어, 향상된 재고 관리, 그리고 생산 라인의 거의 모든 측면에 대한 제어를 가능하게 합니다.

HMI의 다음 단계는 무엇일까요? 엔지니어들은 증강 현실(AR)과 가상 현실(VR)을 구현하여 제조 기능을 시각화하기 위한 방법을 모색하고 있습니다. 자동차 산업은 HMI 통합을 이제 막 시작하고 있습니다. ResearchAndMarkets.com이 발표한 기사 “2021-2025 전세계 HMI 시장 성장 기회: 산업 자동화 부문에서의 채택이 성장의 동인(Global Human Machine Interface Market Growth Opportunities 2021-2025: Industrial Automation Drives growth)”에 따르면 전세계 HMI 시장은 2021년에서 2025년까지 26억 4천만 달러(USD) 규모로 성장할 것으로 예상됩니다.

이번 포스트에서는 NXP 반도체(NXP Semiconductors), 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology), 피닉스 컨택트(Phoenix Contact)의 HMI 관련 제품을 살펴보겠습니다.

무한한 설계 기회를 제공하는 HMI 인터페이스

자동화 부문에서 강화되는 터치 인터페이스

NXP 반도체의 i.MX RT500 크로스오버(Crossover) 마이크로컨트롤러는 보안성이 있는 저전력 임베디드 HMI 애플리케이션, IoT 장치, 히어러블 및 스마트 컨수머 장치에 적합합니다. 이 듀얼 코어 MCU 제품군은 최대 200MHz의 클럭 속도를 지원하는 Arm® Cortex®-M33 코어를 기반으로 합니다. 이 MCU는 그래픽 엔진과 간소화된 Cadence® Tensilica® Fusion F1 DSP 코어를 Arm® Cortex®-M33 코어와 결합하고 있습니다. 이 MCU는 원격 및 소프트웨어 로컬 공격에 저항하도록 설계된 보안 부팅, 디버그 및 수명 주기 관리를 기반으로 구축되었습니다. i.MX RT500은 디바이스가 가능한 저전력으로 작동할 수 있도록 하는 전원 제어 및 전원 관리 기능을 제공합니다.

마이크로칩의 maXTouch ^® 1066-노드 터치스크린 컨트롤러는 정확하고 짧은 응답 시간으로 개별 터치 수를 측정, 분류, 추적할 수 있습니다. 이 컨트롤러는 자동차, 가전 제품, 의료, 산업 애플리케이션에 적합합니다. maXTouch 컨트롤러는 두꺼운 장갑(최대 5mm)을 착용한 상태나 유리 렌즈(최대 10mm)를 통한 터치를 감지할 뿐 아니라, 물과 외부 및 디스플레이 노이즈에 대한 내성을 제공합니다. 최첨단 CPU와 결합된 컨트롤러는 마이크로칩의 특허 받은 정전 용량 감지 기법을 적용한 전하-이동 수집 엔진을 사용합니다.

설계 엔지니어는 피닉스 컨택트의 디스플레이와 키패드를 쉽게 맞춤화할 수 있습니다. 이 디스플레이는 사무실이나 회의실의 정보 디스플레이를 포함하여 광범위한 산업 응용 분야에 적합합니다. 또한 설계자는 온라인으로 이동하여 모양, 색상 및 인쇄를 원하는 사양으로 조정하여 개별적인 멤브레인 키패드를 구성할 수 있습니다. 하우징 디자인을 통해 디스플레이를 하우징 전면에 통합할 수도 있습니다.

우리는 HMI 애플리케이션을 일상적으로 마주합니다. 만약 이 블로그 포스트를 스마트폰이나 스마트 패드로 읽고 있다면 터치스크린을 사용했을 가능성이 큽니다. 자동차 제조사들은 최신 대시보드에 HMI 기술을 적용했지만 이제 겨우 시작에 불과합니다.