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Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMI/HMI):

Touch-Systeme für Industrie-Applikationen

7. Oktober 2015, 14:38 Uhr | Von Dr. Klaus Barenthin (SE Spezial- Electronic), Jürgen Ruther (Hummel)

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

PCT-Controller vom Spezialisten

Hummel kombiniert seine Sensoren mit Controller Boards des Herstellers eGalax_eMPIA Technology (Taiwan). Diese Boards verfügen über einen Master Controller und je nach Display-Größe über einen oder mehrere Slave Controller; letztere mit Driving- und/oder Sensing-Funktionen. Sie sind kompatibel zu den Betriebssystemen Windows, Linux, Mac und QNX, mit denen sie über eine ihrer Schnittstellen (USB, RS-232, I²C) kommunizieren (Bild 2).

Hohe Flexibilität beim Einsatz von Frontglas

Ein Touch-Sensor kann mit einem Frontglas mit einer Stärke von 1,5 bis 10 mm kombiniert werden. Bei voller Touch-Funktion bietet ein solches Glas Schutz vor Beschädigungen bis hin zum Vandalismus, erhöht die mechanische Stabilität und unterstützt gegebenenfalls die Erfüllung hygienischer Anforderungen. Je nach Einsatzfall kann die Außenseite speziell behandelt werden: Chemisches Ätzen oder Beschichten vermindert den Reflexionsgrad. Chemisches und thermisches Härten indes erhöht die Schlagfestigkeit, und Versiegelungen lassen Schmutz und Flüssigkeiten abperlen. Die Innenseite kann darüber hinaus noch mit einer kundenspezifischen Bedruckung versehen werden. Obwohl sich Glas in den meisten Fällen für den frontseitigen Abschluss eines Touch Panel eignet, stehen mit Acrylglas (PMMA, Polymethylmethacrylat) und Polycarbonat (PC) auch alternative Materialien für besondere Einsatzfälle (zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie) zur Verfügung.

Mehrere Wege zu einem Touch-System

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Ein einsatzbereites Touch-System entsteht aus der Kombination von Frontglas, PCT-Sensor, TFT-Displays und Gehäuse. Ein Anwender hat nun mehrere Möglichkeiten, ein derartiges Produkt in sein Entwicklungsvorhaben zu integrieren. So kann er z.B. ein Display selbst beschaffen und die Komplettierung mit Sensor, Frontglas und Gehäuse bei SE oder dem Touch-Spezialisten in Auftrag geben. Darüber hinaus kann er sich aber auch für eines der bei diesen Unternehmen verfügbaren Komplett-Produkte entscheiden. In den Kategorien „Standard-Panel“, „Design-Panel“ und „Einbau-Panel“ stehen aktuell 14 Touch-Systeme mit jeweils bis zu vier Versionen (Standard oder Brilliance, mit oder ohne IPC) zur Verfügung (Bild 3).

Besondere Expertise des HMI-Spezialisten

Ein gutes Touch Panel reagiert mit einer angemessenen und stabilen Sensitivität auf Eingaben an jeder Stelle seiner Bedienoberfläche. Die Voraussetzung hierfür sind ausreichend starke und homogene elektrische Felder über allen Einzelkondensatoren der Touch-Matrix. Allerdings kann der Feldaufbau durch eine Reihe von Faktoren beeinträchtigt werden. Dazu gehören zum Beispiel die jeweilige Dicke des Frontglases, der Display-Rahmen, Toleranzen bei der Montage, die elektrische Versorgung und wechselnde Einsatzbedingungen. Mit optimierten ITO-Strukturen, einem EMV-gerechten Schaltungsdesign und einem iterativen Wechsel der Parametersätze des Touch Controller zur Anpassung der Messalgorithmen und der Ergebnisfilter können diese Einflüsse jedoch weitgehend unterdrückt werden. Die HMI-Entwickler verfügen über umfangreiche Erfahrungen zur Nutzung dieser Technologien. Durch die eigene Fertigung am Standort Denzlingen gibt es darüber hinaus nahezu keine Abhängigkeiten von Mainstream-Märkten. Hochwertige Rohmaterialien (ITO, Kleber, FPCs u.a.) sind vorrätig und erlauben die schnelle und günstige Produktion von Mustern, Prototypen und Serienerzeugnissen.