Smart verpackt
Mobile und stationäre Elektronik muss zuverlässig vor mechanischen und umgebungsbedingten Einflüssen geschützt werden. Elektronikgehäuse der neuen Serie 'Displays Carrier System' dienen als Verpackung für die künftig stark wachsende Anzahl an Displays und Bedieneinheiten.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHGehäusesysteme für jede Anwendung
Das DCS Display Case System ist Teil eines umfassenden Gehäuseprogramms von Phoenix Contact - mit einem breiten Spektrum an Form, Farbe und Funktion. Das Programm umfasst Basisgehäuse, modulare Gehäuse, multifunktionale Gehäuse, Strangprofil-Gehäuse, Feldgehäuse sowie kundenspezifische Gehäuse.
Die Vorteile auf einen Blick:
Individuelle Gestaltung des Gerätes durch ein umfangreiches Sortiment an Gehäuse- und Anschlusstechnik
Integration von nahezu allen Leiterplatten-größen
Zahlreiche Anwendungen durch umfassendes Adapterprogramm
Schnelle und einfache Installation durch optionales Bussystem
Kreativer Gehäuseeinsatz in verschiedenen Farben
Variationsmöglichkeiten durch kundenspezifische Bedruckung und Bearbeitung des Sortiments
Individuelle Neuentwicklungen für kundenspezifische Geräteideen
Geräte zur Bedienung und Beobachtung bilden eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Ihre effiziente und ergonomische Ausgestaltung ist ein wesentlicher Faktor bei der Interaktion des Menschen mit der Welt der vernetzten Maschinen und Prozesse. Auch die Gehäuse für Displays und Touchscreens rücken dabei in den Fokus.
Touch-Technologien
Im Gegensatz zu den klassischen Eingabegeräten - Tastatur mit und ohne Folie, Maus, Trackball - werden beim Touchscreen nicht nur die Finger, sondern auch andere Hilfsmittel verwendet. In Abhängigkeit von der eingesetzten Technik werden folgende Umweltzustände erfasst und zur Positionsbestimmung genutzt:
- • Haptische Signale (Druck)
- • Elektrostatische Signale (Ladung)
- • Akustische Signale (Ultraschall)
- • Optische Signale (Infrarotstrahlen)
- • Elektromagnetische Signale (Spannung)
Der Touchscreen ist ein Bedienelement, das durch Berührung einer speziellen Oberfläche eine Reaktion des zu bedienenden Systems hervorruft, die berührungsempfindliche Oberfläche dient als Touchsensor. Das Gehäuse bildet die schützende Hülle für diese Eingabeeinheit und unterstützt die Bedienergonomie - wie weiter unten beschrieben. Zusammen mit einem Touchcontroller und einem Softwaretreiber bilden diese die Komponenten des Touchscreen. Das Signal wird vom Touchcontroller verarbeitet, nachdem es über den Touchsensor erfasst wurde. Anschließend gibt der Touchcontroller die Information über die Position der Berührung an die Benutzerschnittstelle weiter. Damit diese die Information verarbeiten und interpretieren kann, muss zuvor der Softwaretreiber installiert werden. Der Softwaretreiber ist dabei mit einem Maus-Emulator vergleichbar. Eine Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche ist daher auch wie ein Mausklick an derselben Stelle zu betrachten. Analog zum Mausklick löst eine kurze Berührung des Touchscreens die entsprechende Reaktion aus. Gleiches gilt für zwei Berührungen mit kurzem Intervall - dem Doppelklick - oder für andere Funktionen, wie etwa Drag&Drop. Aufgrund der vielseitigen Anforderungen und Einsatzbedingungen gibt es Touch-screens in unterschiedlichen Ausführungen. Sie basieren hauptsächlich auf den nachfolgend beschriebenen Techniken. Analog-resistive Systeme dienen der Erfassung von haptischen Signalen - hier unterscheidet man zwischen:
- • Polyester-Touch in 4-Draht-, 5-Draht- oder 8-Draht-Ausführung
- • Multi-Finger-Operation auf Basis der 5-Draht-Ausführung
- • Glas-Film-Glas-Touch (GFG-Touch)
Kapazitive Systeme dagegen dienen der Erfassung von elektrostatischen Signalen (Ladung) - dabei wird unterschieden zwischen:
- • Oberflächen-kapazitiver Touch
- • Projektiv-kapazitiver Touch
In industriellen Anwendungen spielen zwei dieser Techniken eine dominante Rolle: Der analog-resistive Polyester-Touch sowie der projektiv-kapazitive Touch (P-CAP) werden zusammen in mehr als 80 Prozent aller industriellen Anwendungen eingesetzt. Dabei ist die Eignung des Touchscreens von den Einsatzbedingungen abhängig. Denn es kommt darauf an, ob die Nutzung im geschützten Innenbereich erfolgt oder im Außenbereich bei Witterung und Sonnenlicht. Eine Rolle spielen auch mechanische und chemische Belastung sowie Temperatur, Feuchtigkeit, Staub und EMV. Die Ablesbarkeit des Displays hängt stark vom Systemaufbau ab - dabei unterscheidet man zwischen Display-Luftspalt-Scheibe und Display-Optical-Bonding-Scheibe. Bei reinen Displayanwendungen, also ohne Touchfunktion, kann zwischen Display und Gehäuseinnenseite eine kratzfeste, antireflektive Scheibe integriert werden. Diese eliminiert die optischen Streuverluste um bis zu 95 Prozent und wird daher im Außenbereich bevorzugt eingesetzt. In manchen Branchen wie etwa in der Medizintechnik oder in Industrien, die explosive Gase oder Stäube verarbeiten, sind zudem geschirmte Touchscreensysteme erforderlich.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHMobile und stationäre Gehäusetechnik
Die Phoenix Contact-Tochter HMI-IPC Technology stellte zur Hannover Messe 2017 Gehäusesysteme zur Integration von Displays und Touchsystemen unter dem Namen Displays Carrier System - oder kurz DCS - vor (Bild 2). Hersteller von Industrieelektronik können nun auf Gehäusekomponenten zur Integration ihrer Elektronik sowie auf passende Eingabe- und Befestigungssysteme zurückgreifen. Dabei wurden die oben beschriebenen Anforderungen an Displays berücksichtigt. Die DCS-Gehäuse wurden für den mobilen als auch für den stationären Einsatz konzipiert. Das Gehäuse ist für den Einbau eines LCD-Displays vorbereitet - das Fenster kann mit einem Acrylglas oder mit einem Touchscreen versehen werden. An den Stirnseiten finden sich Durchbrüche, die für das Anschlusskabel sowie für andere Geräteschnittstellen vorgesehen sind. Zur Gestaltung der Rückseite des Gehäuses sind auswechselbare Einsätze im Kunststoffspritzwerkzeug integriert. Beliebige Durchbrüche für Steckverbindungen können auf Kundenwunsch kostengünstig umgesetzt werden. Standardmäßig integriert ist eine Aufnahme für einen Touch-Pen und eine Aufnahmenut für den Wandhalte, und auch ein zusätzliches Akku-Pack-Gehäuse kann integriert werden. Bei der Gehäuseausführung für 15"-Displays steht ein leicht zu bearbeitendes Winkelblech für die Anschlusstechnik zur Verfügung. Das Lochbild für die Wandbefestigung ist kompatibel zum Standard VESA75 bzw. VESA100. Zur Erhöhung der Schutzart von IP20 auf IP54 ist eine Rundschnurdichtung erhältlich - für alle drei Baugrößen 5,7, 7 und 15". Optionale Lüftungsschlitze an der Gehäuserückwand begrenzen die Erwärmung.
Fazit
Das Industrieumfeld ist geprägt durch vernetzte Steuerungssysteme, die stationär und/oder mobil arbeiten. Die Kommunikation der Systemkomponenten untereinander und teilweise sogar die Energieversorgung erfolgen zunehmend drahtlos. Dabei sind die Betriebsbedingungen hinsichtlich Temperatur, Feuchtigkeit, Verschmutzung und mechanischer Beanspruchung recht unterschiedlich. An der Schnittstelle zum menschlichen Systembediener ermöglichen zeitgemäße Gehäuse, Displays und Folientastaturen - wie sie nun von Phoenix Contact unter der Bezeichnung 'Displays Carrier System' angeboten werden, den sicheren und zuverlässigen Betrieb smarter Geräte auch im Industrieumfeld.
www.phoenixcontact.de n
Touch-Technologien
Im Gegensatz zu den klassischen Eingabegeräten - Tastatur mit und ohne Folie, Maus, Trackball - werden beim Touchscreen nicht nur die Finger, sondern auch andere Hilfsmittel verwendet. In Abhängigkeit von der eingesetzten Technik werden folgende Umweltzustände erfasst und zur Positionsbestimmung genutzt:
- • Haptische Signale (Druck)
- • Elektrostatische Signale (Ladung)
- • Akustische Signale (Ultraschall)
- • Optische Signale (Infrarotstrahlen)
- • Elektromagnetische Signale (Spannung)
Der Touchscreen ist ein Bedienelement, das durch Berührung einer speziellen Oberfläche eine Reaktion des zu bedienenden Systems hervorruft, die berührungsempfindliche Oberfläche dient als Touchsensor. Das Gehäuse bildet die schützende Hülle für diese Eingabeeinheit und unterstützt die Bedienergonomie - wie weiter unten beschrieben. Zusammen mit einem Touchcontroller und einem Softwaretreiber bilden diese die Komponenten des Touchscreen. Das Signal wird vom Touchcontroller verarbeitet, nachdem es über den Touchsensor erfasst wurde. Anschließend gibt der Touchcontroller die Information über die Position der Berührung an die Benutzerschnittstelle weiter. Damit diese die Information verarbeiten und interpretieren kann, muss zuvor der Softwaretreiber installiert werden. Der Softwaretreiber ist dabei mit einem Maus-Emulator vergleichbar. Eine Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche ist daher auch wie ein Mausklick an derselben Stelle zu betrachten. Analog zum Mausklick löst eine kurze Berührung des Touchscreens die entsprechende Reaktion aus. Gleiches gilt für zwei Berührungen mit kurzem Intervall - dem Doppelklick - oder für andere Funktionen, wie etwa Drag&Drop. Aufgrund der vielseitigen Anforderungen und Einsatzbedingungen gibt es Touch-screens in unterschiedlichen Ausführungen. Sie basieren hauptsächlich auf den nachfolgend beschriebenen Techniken. Analog-resistive Systeme dienen der Erfassung von haptischen Signalen - hier unterscheidet man zwischen:
- • Polyester-Touch in 4-Draht-, 5-Draht- oder 8-Draht-Ausführung
- • Multi-Finger-Operation auf Basis der 5-Draht-Ausführung
- • Glas-Film-Glas-Touch (GFG-Touch)
Kapazitive Systeme dagegen dienen der Erfassung von elektrostatischen Signalen (Ladung) - dabei wird unterschieden zwischen:
- • Oberflächen-kapazitiver Touch
- • Projektiv-kapazitiver Touch
In industriellen Anwendungen spielen zwei dieser Techniken eine dominante Rolle: Der analog-resistive Polyester-Touch sowie der projektiv-kapazitive Touch (P-CAP) werden zusammen in mehr als 80 Prozent aller industriellen Anwendungen eingesetzt. Dabei ist die Eignung des Touchscreens von den Einsatzbedingungen abhängig. Denn es kommt darauf an, ob die Nutzung im geschützten Innenbereich erfolgt oder im Außenbereich bei Witterung und Sonnenlicht. Eine Rolle spielen auch mechanische und chemische Belastung sowie Temperatur, Feuchtigkeit, Staub und EMV. Die Ablesbarkeit des Displays hängt stark vom Systemaufbau ab - dabei unterscheidet man zwischen Display-Luftspalt-Scheibe und Display-Optical-Bonding-Scheibe. Bei reinen Displayanwendungen, also ohne Touchfunktion, kann zwischen Display und Gehäuseinnenseite eine kratzfeste, antireflektive Scheibe integriert werden. Diese eliminiert die optischen Streuverluste um bis zu 95 Prozent und wird daher im Außenbereich bevorzugt eingesetzt. In manchen Branchen wie etwa in der Medizintechnik oder in Industrien, die explosive Gase oder Stäube verarbeiten, sind zudem geschirmte Touchscreensysteme erforderlich.
Phoenix Contact Deutschland GmbH
Dieser Artikel erschien in IoT Design 2 2018 - 19.02.18.Für weitere Artikel besuchen Sie
