بِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيم

Dalam alat sistem embedded, salah satu alat untuk menampilkan hasil dari sebuah proses atau keluaran data adalah LCD (Liquid Crystal Display). Salah satu jenis LCD adalah LCD TFT (Thin Film Transistor). LCD ini telah banyak digunakan sebagai penampil data pada banyak peralatan sistem embedded. Sebuah laptop juga menggunakan LCD jenis ini sebagai layar monitornya dengan resolusi Full High Definition (resolusi piksel 1920×1080). Untuk kelas mikrokontroler, mungkin hanya bisa mengendalikan LCD TFT resolusi rendah, mungkin sekelas VGA (800×600). Walaupun di mikrokontroler generasi baru, dengan clock lebih tinggi dan memori RAM lebih besar, seperti STM32H7 atau STM32F7 bisa juga mendukung resolusi HD. Dan dengan digabungkannya layar sentuh (touch panel), yang merupakan peralatan input, LCD TFT ini bisa digunakan untuk membuat aplikasi antarmuka antara manusia dengan mesin atau HMI (Human Machine Interface).

Prinsip Kerja LCD TFT

Struktur sebuah LCD TFT ditunjukan oleh gambar 10.1. LCD TFT pada dasarnya terdiri atas LCD modul itu sendiri, yang tentu saja terbuat dari TFT yang membentuk susunan titik (piksel) sesuai  resolusinya. Kemudian ada driver yang akan mengendalikan kerja LCD modul dan sebagai antarmuka dengan prosesor (MCU). LCD juga membutuhkan sebuah lampu backlight agar LCD bisa terlihat menampilkan data. Lampu backlight ini bisa menggunakan LED atau lampu FL (Fluorecent lamp). Lampu FL menggunakan tegangan tinggi sehingga dibutuhkan inverter untuk menyalakannya.

Struktur LCD TFT

TFT pada dasarnya adalah sebuah transistor efek medan (Field Effect Transistor). Di LCD, TFT ini berperan aktif untuk mengontrol setiap piksel yang dimiliki oleh LCD, sehingga sering disebut active matrix TFT. Setiap piksel ini memiliki kemampuan untuk memancarkan warna yang sesuai. Untuk itu diperlukan backlight yang biasanya sebuah lampu flourescent atau LED warna putih. Setiap piksel terdiri atas 3 sub-piksel dengan warna merah, hijau dan biru (Red, Green, Blue). Menurut teori warna, dengan mengatur komposisi ketiga warna ini, maka warna-warna lain bisa dihasilkan. Setiap sub-piksel ini dikendalikan oleh sebuah TFT.

Struktur Piksel LCD TFT

Warna-warna dihasilkan dengan mengatur tegangan atau arus atau bias ke setiap TFT. Dan tentu saja, diperlukan sebuah driver untuk mengendalikan TFT-TFT tersebut. Prosesor sepertinya tidak bisa mendrive secara langsung, karena pasti jumlah pin yang diperlukan tidak tersedia. Sebagai contoh sebuah LCD dengan resolusi 320×240 akan ada 960×240 piksel atau TFT yang diperlukan. IC driver ini dirancang agar mudah dihubungkan dengan mikrokontroler, pada umumnya menggunakan antarmuka paralel untuk kecepatan tinggi (Paralel/FMC, RGB atau MIPI/DSI) atau serial (UART, SPI atau I2C) untuk menghemat pin, tentu saja kecepatan transfer data yang berkurang

Prinsip Kerja Layar Sentuh

Layar sentuh biasanya dipasang di atas LCD. Ada banyak jenis layar sentuh, seperti layar sentuh resistif, kapasitif, surface accoustic wave, layar sentuh optik dan lain-lain. Sebagai contoh, gambar di bawah menunjukan struktur dari sebuah layar sentuh resistif.

Struktur Layar Sentuh Resistif

Secara sederhana, sebuah layar sentuh resistif bekerja ketika panel disentuh, maka akan mengubah resistansinya. Layar sentuh akan mempunyai 4 pin, dua untuk resistansi sumbu X (X+ dan X-) dan dua untuk resistansi sumbu Y (Y+ dan Y-). Sehingga layar sentuh akan mengeluarkan 2 nilai resistansi, resistansi yang diukur dari pin X dan nilai resistansi yang diukur dari pin Y. Dengan demikian, nilai-nilai resistansi ini akan menunjukan posisi di mana layar sentuh ini di sentuh.

Rangkaian Ekivalen Layar Sentuh Resistif

Karena keluarannya analog, sebenarnya layar sentuh bisa dibaca langsung oleh mikrokontroler mealalui input analog (ADC), tentu saja dengan rangkaian bias tertentu. Tapi kebanyakan, layar sentuh juga dibaca melalui sebuah driver. Dan module LCD TFT biasanya juga sudah termasuk driver untuk membaca layar sentuh ini. Driver ini bisa dihubungkan dengan mikrokontroler secara serial (SPI atau mungkin I2C).

Blok Diagram Driver Layar Sentuh Resistif

Pada dasarnya sebuah driver layar sentuh, misal ADS7843 atau XPT2046, merupakan sebuah ADC. Driver ini akan memberikan bias (tegangan) kepada resistansi sumbu X dan resistansi sumbu Y secara bergantian. Dengan adanya tegangan bias, akan menghasilkan tegangan di kedua resistansi tersebut. Jika driver membaca bahwa layar telah disentuh, driver bisa memberikan interupsi ke mikrokontroler, sehingga mikrokontroler kemudian membaca datanya melalui antarmuka yang telah disediakan (SPI).

Pembacaan koordinat layar sentuh tidak selamanya presisi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi akurasi pembacaan ini, yang paling besar pengaruhnya adalah tegangan noise, faktor skala (scaling factor) dan pemasangan yang tidak pas dengan LCD. Tegangan noise bisa berasal dari panel TFT atau lampu backlight, terutama saat menggunakan lampu FL. Untuk itu, pembacaan layar sentuh resistif membutuhkan kalibrasi. Proses kalibrasi ini biasanya dilakukan dengan menekan titik-titik tertentu yang ditampilkan di LCD. Nilai pembacaan ini kemudian akan disimpan sebagai offset agar pembacaan sesuai dengan posisi piksel di LCD.

Semoga bermanfaat

Leave a Reply

Your email address will not be published.