Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMI/HMI): Touch-Systeme für Industrie-Applikationen

Touch Displays haben sich als besonders leistungsfähige Mensch-Maschine-Schnittstellen etabliert. Entsprechende Sensoren und Touch-Systeme bietet u.a. der Distributor SE Spezial-Electronic in Kooperation mit dem Touch-Spezialisten Hummel an.

Zum Vertriebsprogramm von SE Spezial-Electronic AG gehören seit Jahren die Display-Lösungen von Herstellern wie Ortustech (Japan) und Winstar (Taiwan). Die Aktivitäten in diesem Produktbereich haben gezeigt, dass sich Kunden immer stärker für Touch-Lösungen interessieren. Die genannten Hersteller haben diesen Trend erkannt und erweitern ihr Portfolio laufend um Displays mit resistiven oder kapazitiven Touch-Fähigkeiten. Diese Standardlösungen korrespondieren jedoch nicht immer mit den individuellen Anforderungen, die Kunden an ihre Touch-Projekte stellen. Aus diesem Grund kooperiert SE Spezial-Electronic mit dem Geschäftsbereich Touch Systems (TS) der Hummel AG in Denzlingen.

Letztere vereint sämtliche Technologien und Prozesse für die Entwicklung und Fertigung von Touch-Systemen unter einem Dach. Neben dem Sensordesign mit ITO-Strukturierung (Indium-Zinnoxid) und Controlleranpassung gehören hierzu auch diverse Kompetenzen für die Bereiche Bonden, Glasbearbeitung, Glasbedruckung und Gehäusefertigung. Damit ist der Touch-Spezialist ein geeigneter Partner für die Entwicklung kundenspezifischer Touch-Lösungen.

Lösungen für raue Betriebsumgebungen

Touch-Systeme erlauben eine sichere und komfortable Mensch-Maschine-Kommunikation auch in rauen Industrieumgebungen. Daraus ergeben sich viele Anwendungsmöglichkeiten bei der Steuerung von Geräten, Maschinen und Anlagen, in der Industrieautomation und bei Konsumgütern. Touch-basierte Lösungen sind robust und langlebig. Sie eignen sich sehr gut für einen Außeneinsatz und unterstützen gegebenenfalls die Einhaltung hygienischer Anforderungen. Die Tabelle liefert einen Überblick über wichtige Einsatzkriterien von Touch-Systemen und die entsprechenden Eigenschaften der bei SE und Hummel verfügbaren Lösungen. Sie enthält zudem einige Detail-Informationen zu den Komponenten solcher Systeme.

PCT-Sensor aus eigener Entwicklung

Die Ausgangskomponenten für einen Touch-Sensor des HMI-Spezialisten sind zwei Glasplatten, deren ITO-Beschichtungen per Laserabtrag auf reihenweise verbundene, rautenförmige ITO-Strukturen reduziert wurden. Diese Gläser werden so miteinander verklebt, dass eine Matrix aus Kondensatoren mit jeweils nebeneinander angeordneten Elektrodenflächen entsteht. Da sich das elektrische Feld eines solchen Kondensators relativ weit in die Räume über den Glasplatten ausbreitet, kann es zum Beispiel mit einer Fingerspitze oder einem (leitfähigen) Stylus beeinflusst werden. Anhand der sich dabei ergebenden Änderung der lokalen „Mutual Capacitance“ kann ein spezieller Touch Controller die Position eines solchen Zugriffs sehr genau bestimmen.

Die PCT-Sensoren des HMI-Spezialisten nutzen hochwertige ITO-Strukturen mit Linienbreiten bis herab zu 0,1 mm und Fächenwiderständen von typisch 60 Ω. Die beiden Glasplatten werden mit einem Kleber verbunden, der über einen angepassten Brechungsindex verfügt. Dieses optische Bonden sorgt für einen weitgehend reflexionsfreien Lichtdurchgang und erstklassige optische Parameter (Transmissivität z.B. über 85 %). Der Kleber ist darüber hinaus noch uneingeschränkt UV-beständig. Der Abstand der Glasplatten liegt bei 0,1 mm und je nach Diagonale erreicht die Dicke des gesamten PCT-Sensors Werte von etwa 1,3 bzw. 2,2 mm. Zwei Flachbandkabel für ZIFF-Steckverbinder ermöglichen den Anschluss an ein Controller Board (Bild 1).