War das Internet bislang eine Sache zwischen Menschen und Maschinen, bringt es künftig immer mehr Maschinen mit anderen Maschinen zusammen. Während heute die Menschen über Laptop, iPad oder Smartphone vernetzt sind, wird in naher Zukunft die komplette physische Umwelt interaktiv sein: Autos, Fabriken, Krankenhäuser, Rathäuser. Einerseits ist natürlich der Privatbereich direkt betroffen, etwa bei der Regelung der Heizung per Smartphone oder der Suche nach freien Parkplätzen über intelligente Parkuhren. Im industriellen Bereich des Internets der Dinge dagegen geht es um Smart Health, also beispielsweise medizinische Ferndiagnose und Telemedizin, oder um Smart-Grid für die intelligente Stromversorgung.

Bild 1: Der taiwanesische Hersteller Rocktouch hat sich auf die Entwicklung und Fertigung von PCAP-Fronten für Displaypanels nach industriellen Anforderungen spezialisiert.

Bild 1: Der taiwanesische Hersteller Rocktouch hat sich auf die Entwicklung und Fertigung von PCAP-Fronten für Displaypanels nach industriellen Anforderungen spezialisiert.Fortec Elektronik

Industrielle Touchpanels mit intuitiver Bedienung

Multitouchfähige Bedieneinheiten haben mittlerweile auch im industriellen Umfeld Fuß gefasst. Intuitive Bedienfunktionen durch Zoomen, Switchen oder das Drehen von Objekten lassen sich in die Applikation einbinden und ermöglichen eine Art der Steuerung, die der Bedienung eines Smartphones ähnelt. Für die schnelle Realisierung preiswerter PCAP-Projekte (PCAP: projezierte kapazitive Technik) hat Fortec Standard-Touchsensoren des taiwanesischen Herstellers Rocktouch im Programm, der sich auf die Entwicklung und Fertigung von PCAP-Fronten für Displaypanels nach industriellen Anforderungen spezialisiert hat (Bild 1).

Bild 2: Aufbaustruktur eines PCAP-Touchpanels.

Bild 2: Aufbaustruktur eines PCAP-Touchpanels.Fortec Elektronik

Die Anbindung des PCAP-Sensors an die Rechnereinheit erfolgt direkt per I²C, USB oder UART. Die zu 100 Prozent rückwärtskompatible Modellpalette umfasst dabei alle in der Industrie gängigen Größen, sowohl in Standard- als auch in Highend-Version. Anwendern stehen dadurch mehr als 40 verschiedene, robuste und preisgünstige Standard-Touchsensoren inklusive Coverglas zur Verfügung, die auf die Touchcontroller von EETI abgestimmt sind. Alle Diagonalen bieten einen einheitlichen Steckverbinder und basieren auf der Chip-on-Film-Technik; auch die Position des Verbindungskabels liegt durchgängig an derselben Stelle. Das vereinfacht die Kabelkonfektionen und Anbindung des Controllerboards. Zur Auswahl stehen die verbreiteten Schnittstellen USB, I2C und RS232 (Bild 2).

Für besonders hohe Ansprüche ermöglicht die Kombination der Touchsensoren mit hochwertigen Covergläsern eine extrem schlag- und kratzfeste Bedienfront. Gerade die höheren Glasstärken erlauben die Implementierung vandalismusgeschützer Bildschirme ohne Abstriche bei der Genauigkeit der Benutzeroberfläche. Das ist besonders gefragt bei Anwendungen wie Informationskiosken in öffentlichen Räumen, Geldautomaten oder industriellen Informationsbildschirmen.

Bild 3: Übersicht der verfügbaren Touchpanel-Größen.

Bild 3: Übersicht der verfügbaren Touchpanel-Größen.Fortec Elektronik

Bessere EMV durch höhere Nennspannung

Sowohl die robuste Standard-A-Serie von Rocktouch als auch das Angebot der Xcalibur-Serie haben sich leistungsmäßig deutlich ausgeweitet (Bild 3). Die PCAP-Sensoren aus der A-Serie umfassen jetzt auch Sensoren mit Controllern basierend auf dem EETI3000-Chipsatz, was die Bedienung des Touchscreens über zehn Berührungspunkte ermöglicht. Zudem ist nun bei der spritzwassergeschützten Xcalibur-Serie das Auflegen des Handballens möglich, ohne dabei die Touchfunktion auszulösen; diese Funktion bezeichnet man auch als Palm Rejection.

Eine weitere Besonderheit ist die deutlich erhöhte Nennspannung an den Elektroden. Diese beträgt bei der neuen EETI-Serie 32 V und sorgt für ein deutlich höheres Signal-Rausch-Verhältnis als beim Vorgänger. Verbesserte EMV-Eigenschaften und robustere Arbeitsweise sind die Hauptvorteile dieser Anpassung.

Bild 4: Features der A-Serie und Xcalibur-Serie.

Bild 4: Features der A-Serie und Xcalibur-Serie.Fortec Elektronik

Ein weiteres Kriterium bei der Auswahl des passenden Bildschirms ist natürlich die Helligkeit. Mess- und Prüfgeräte für Servicetechniker im Außendienst, Displays der Steuerstände von Baumaschinen und Motorbooten sowie Informationskioske müssen auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut ablesbar sein. Daher ist es sehr wichtig, auf den Helligkeitswert der Displays zu achten. Mit einer Luminanz von 1500 cd/m² sind Anwender in jedem Fall auf der sicheren Seite.

Hundertprozentige Rückwärtskompatibilität

Die Außenabmessungen und Kanten der Glasfronten der Touchscreengläser sind bei beiden Serien identisch, was eine hundertprozentige Rückwärtskompatibilität gewährleistet. Anwender können also zwischen A-Serie und Xcalibur-Serie wechseln, ohne ein mechanisches Redesign durchzuführen. Die Filmränder des neuen Touchsensors aus der Xcalibur-Serie sind allerdings schmaler geworden; daraus ergeben sich aber insbesondere bei kundenspezifischen Glasfronten neue Gestaltungsmöglichkeiten. Das schmalere Format ist der Umstellung von Drucktechnik auf Laserstrukturiertechnik zu verdanken.

Außerdem wurde der neue Controller in Chip-on-Film-Technik (COF) verlängert und besitzt jetzt vier Befestigungsbohrungen, um die Masseverbindung zu verbessern. Die beiden zentralen Bohrungen befinden sich jedoch an der gleichen Stelle. Dadurch passt der neue Controller in alle bisherigen Designs. Auf der Rückseite des COF kommt auch kein Plastik mehr zum Einsatz wie bei der A-Serie, sondern SPS – ein besonders leitfähiges Aluminiummaterial. Die sechs Pins des COF haben ebenfalls dieselbe Position wie bei der Standard-Linie. Somit ist auch hier eine hundertprozentige Rückwärtskompatibilität gegeben.

Eckdaten

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ermöglicht die Kommunikation von Maschinen mit Maschinen (M2M, Machine to Machine), sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich. Bei den für diese Anwendungen erforderlichen Schnittstellen handelt es sich ebenso wie bei Mensch-Maschine-Schnittellen meistens um Systeme mit TFT-Displays und Touchscreens in projizierter kapazitiver Technik (PCAP). Das Portfolio des Distributors Fortec bietet eine große Auswahl passender Produkte für beide Bereiche.

Sowohl bei der Xcalibur-Serie als auch bei der A-Serie stehen die Standard-Frontscheiben in den Stärken 3 und 6 mm mit schwarzer Passepartout-Bedruckung zur Verfügung. Die weiße Passepartout-Bedruckung und kundenspezifische Glasstärken von 1,1 bis maximal 10 mm sind bei der neuesten Serie nur projektbasierend realisierbar. Außerdem gibt es neuerdings transparente Passepartouts mit ebenfalls zwei verschiedenen Stärken, nämlich 1,1 und 1,8 mm.

Bild 5: Bei den mit der PCAP-Technik hergestellten Displays wird der Spalt zwischen dem LC-Display und dem Sensorglas mit einem hochwertigen Harz ausgegossen.

Bild 5: Bei den mit der PCAP-Technik hergestellten Displays wird der Spalt zwischen dem LC-Display und dem Sensorglas mit einem hochwertigen Harz ausgegossen.Fortec Elektronik

Das richtige Display finden

Der vorherrschende Bildschirmtypus ist heute das transmissive TFT-Display; je nach Anwendung sind natürlich sehr unterschiedliche Bildschirmgrößen und -formate erforderlich. Die Spanne der verfügbaren Anzeigeeinheiten reicht von der einzeiligen numerischen Darstellung für tragbare Messgeräte über kleine mehrzeilige Displays für einfache Anwendungen wie Klimaregelungen bis hin zu größeren und extrem großen vollgrafischen Anzeigeeinheiten für Computer oder Fernsehbildschirme. Auch der Formfaktor richtet sich nach der Anwendung, sodass sowohl vertikale als auch horizontale Varianten in diversen Auflösungen, Größen und Formaten möglich sind.

Liefersicherheit und Beratung

Bei der Auswahl des Lieferanten lohnt es sich, die Messlatte auch auf Kriterien auszudehnen, die nicht direkt in den Datenblättern der Einzelprodukte zu finden sind. Liefersicherheit etwa kann ein ganz entscheidendes Kriterium sein – gerade wenn es um Märkte wie etwa Medizintechnik oder industrielle Anlagetechnik geht, in denen eine lange Lebensdauer wichtig ist. Außerdem muss der Distributor nicht nur zu einer fundierten technischen Beratung befähigt sein, sondern auch Mehrwert-Dienstleistungen wie Anpassungen der Schnittstellen oder das Verbonden der Displays mit speziellen Deckgläsern bereitstellen. Fortec bietet hier zahlreiche Möglichkeiten der kundenspezifischen Anpassung ebenso wie Sonderlösungen für unterschiedliche Geräte und Bedienkonzepte.

Bild 6: Eine kundenspezifische Oberflächenbehandlung gehört ebenso zum Lieferprogramm bei Fortec.

Bild 6: Eine kundenspezifische Oberflächenbehandlung gehört ebenso zum Lieferprogramm bei Fortec.Fortec Elektronik

Ausgewählte Touchkomponenten werden im Reinraum per Laminier- oder auch Optical-Bonding-Verfahren mit Frontgläsern assembliert und nach individuellen Vorgaben gefertigt. Ebenfalls im Angebot ist die Montage mit einem passenden LCD sowie die gesamte Ansteuerthematik bis hin zur Entwicklung eines kompletten kundenspezifischen Gerätes. Auf Wunsch lässt sich die Toucheinheit mit mechanischen Komponenten wie Befestigungshaltern oder ganzen Gehäusekonzepten ergänzen sowie mit Embedded-Hardware namhafter Hersteller ausstatten.