Handeinsteller: Für viele Anwendungsbereiche keine Alternative

Für viele Anwendungen ist die Eingabe über einen Drehknopf besser als über ein Touchscreen.Tyler Olson - Fotolia.com

Profikameras haben zahlreiche Bedientaster und Einstellräder, die der Fotograf in Sekundenbruchteilen finden und betätigen können muss – im Notfall auch ohne hinzusehen. Müsste er einen Touchscreen navigieren, wäre diese intuitive Art der Bedienung nicht möglich. So wie die Kamera für den Fotografen, müssen Bedienkonzepte hochwertiger Produkte generell speziellen Bedürfnissen der Anwender gerecht werden. Für sensible und schnelle Einstellaufgaben sind Handeinsteller nach wie vor das Mittel der Wahl.

Präzision und Schnelligkeit für die Betriebssicherheit

„Die Einsparung separater Bedienelemente durch einen universellen Touchscreen reduziert zwar die Gerätekosten, für eine Kaufentscheidung ist dieser Faktor jedoch oft nicht wesentlich“, so Georg Ackermann, Produktmanager bei Megatron. „In vielen Anwendungsbereichen ist es von größerer Relevanz, dass sich ein Drehknopf wesentlich effizienter bedienen lässt und der Nutzer deshalb weniger schnell ermüdet.“

Auch in Sachen Präzision ist das Handrad dem Touchscreen klar überlegen: Das ist zum Beispiel bei einer exakten Positioniertätigkeit an einer Bearbeitungsmaschine wichtig. Hier wird zudem die Dynamik der Bewegung vom groben, schnellen Verfahren bis zur exakten Zielanfahrt durch die Drehbewegung intuitiv nachgebildet.

„Ein weiterer Vorteil liegt im schnellen und einfachen Zugriff“, erklärt Ackermann. „Ein Handrad ist nicht in einem Untermenü versteckt und kann somit in kritischen Situationen schnell aktiviert werden.“ Aufgedruckte Skalen und Symbole auf der Montagefläche sorgen für eine intuitive Bedienung – auf einen Blick ist ersichtlich, in welche Richtung der Anwender drehen muss und wie viel Reserve bis zum Maximalwert gegebenenfalls noch vorhanden ist. Beim Einsatz wie in einem Operationssaal tragen diese Faktoren entscheidend zur Sicherheit bei: Hier haben die Bediener weder die Ruhe noch die Zeit, sich durch verschachtelte Untermenüs zu navigieren.

Ohne Know-how geht nichts

Im Bereich der Handeinsteller (englisch Panel Encoder) verfügt Megatron über breites Produktportfolio, sodass Entwickler für ihre verschiedenen Anforderungen in den unterschiedlichen Einsatzbereichen die optimale Lösung für den Anwender finden können. Im Sortiment von Megatron befinden sich zum Beispiel kontaktlose Technologien, die bei neuen Gerätekonstruktionen immer häufiger die traditionellen, preisgünstigen Potentiometer ablösen – deren elektromechanisches Sensorprinzip ist anfällig für Verschleiß und reagiert empfindlich auf Lösungsmitteldämpfe oder Staubpartikel.

Die Drehimpulsgeber sind konzipiert für die direkte Leiterplattenmontage in verschiedenen Orientierungen – mittels Litzen und Board-In-Stecker.Megatron

Neben optischen Messprinzipien verwenden Entwickler zunehmend Handeinsteller mit Halleffekt, die eine komplette Kapselung des Sensors wie durch Vergießen ermöglichen. Somit lässt sich eine Verschmutzung oder Tauwasserbildung ausschließen, die bei optischen Systemen in rauen Betriebsumgebungen Probleme bereiten kann. Die Signale sind bei diesen Lösungen in der Regel bereits konditioniert und es stehen zahlreiche Schnittstellen zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil liegt im Preis: „Der Einsatz der Hall-Technologie ist nicht mehr teuer, denn die Preise für Sensorchips werden stetig günstiger“, merkt Ackermann an.

Für die Integration des gewählten Handeinstellers in die jeweilige Applikation benötigen Entwickler mechanisches Know-how. Ein Beispiel ist die Tastfunktion von Drehimpulsgebern, über die der Anwender die vorgegebene Einstellung quittieren oder in einem Einstellmenü navigieren kann. „Der Knopf darf dabei nicht zu groß sein, denn sonst ergibt sich bei einem außermittigen Tastendruck der sogenannte Schubladeneffekt“, führt Ackermann aus. Ähnlich einer Schraubzwinge verkantet sich dabei die Welle in der Gleitlagerführung. „Die Lösung liegt in einem kleineren Knopf. Alternativ muss das Design des Knopfes so ausgeführt sein, dass der Bediener beim Tastendruck automatisch die Mitte trifft.“ Dabei können die Experten von Megatron den Entwicklern helfen, damit sie die jeweilige Applikation des gewählten Handeinstellers für den Wender integrieren können. Im Fall der Tastfunktion des Drehimpulsgebers können die Experten den Entwicklern auch helfen, spezielle Gleitbeschichtungen der Welle sowie die Verlängerung des Gleitlagers umzusetzen.

Eckdaten der Handeinsteller

Handeinstellerbauformen der Baurreihe MRS für industrielle oder Outdooranwendungen.Megatron

Bei dem Handeinsteller MRS handelt es sich um einen Drehimpulsgeber von Megatron, der für die direkte Leiterplattenmontage in verschiedenen Orientierungen (mittels Litzen und Board-In-Stecker) konzipiert wurde. Die Miniaturdrehgeber sind wahlweise mit Taster zum Quittieren der Eingabe erhältlich. Durch die kompakte Bauform (Gehäuse L x B x H 15 x 19 x 8,5 mm³) sind sie für die direkte Leiterplattenmontage in jeder Einbaulage geeignet. Die Baureihe MRS ist mit 16 oder 32 Rastungen oder optional auch ohne Rastung ausgestattet. Die Auflösung beträgt vier oder acht Impulse pro Umdrehung. Die Drehimpulsgeber gibt es mit einer Versorgungsspannung von 5 V oder 3,3 V. Weitere Varianten sind mit verstärkter Rastung und/oder einer Kunststoffwelle verfügbar. Zudem ist eine frontseitige Abdichtung gemäß Schutzklasse IP65 möglich. Ab mittleren Stückzahlen (> 100) sind außerdem Modifikationen der Wellengeometrie erhältlich.

Anwendungsspezifische Anpassungen

Bild 1: Handeinsteller MRS von Megatron mit schematischer Darstellung der Funktionseinheiten.Megatron

Grundsätzlich sind bei allen Megatron-Handeinstellern individuelle Anpassungen möglich. Anhand der schematischen Darstellung eines Drehgebers der MRS-Baureihe (Bild 1) lassen sich die Optionen veranschaulichen: Im Schnittbild sieht man das Rastrad mit einer Kontur von beispielsweise 16 Vertiefungen, das in eine gefederte Kugel einrastet. Über die Federkonstante lässt sich das Drehmoment variieren. Die Unterseite der Betätigungswelle endet auf einem Kalottenschaltkontakt. Somit erzeugt das Drücken auf den Bedienknopf einen Schaltimpuls zum Quittieren der Eingabe. Hier ließe sich beispielsweise durch eine zusätzliche Feder die Tastkraft erhöhen. „Bei dem hier dargestellten Drehimpulsgeber wäre zudem eine frontseitige Abdichtung möglich“, erklärt Ackermann. Dabei bauen die Entwickler einen O-Ring zwischen der Oberseite des Gehäuses und der Montageplatte ein. Er verhindert, dass Wasser durch die Bedientafel eindringen kann. Ein weiterer O-Ring befindet sich zwischen der Welle und der Innenseite des Gleitlagers. Hier ist auf eine sorgfältige Abstimmung der Tastfeder mit der Reibkraft des O-Ringes zu achten, damit zum Beispiel bei tiefen Temperaturen der Taster auch zuverlässig wieder zurückfedert.

Megatron

Bei der individuellen Anpassung von Handeinstellern ist laut Ackermann nicht zuletzt die Dimensionierung des Betätigungsdrehmoments entscheidend: „Ein Bauarbeiter mit Schutzhandschuhen hat andere Anforderungen als ein Chirurg.“ Die Wahrnehmung des Drehmomentes ist durch die Knopfgröße bestimmt. Die Werte sind ohne die Angabe der Drehgeschwindigkeit nicht vergleichbar. Weiterhin ist die Haptik insbesondere bei rastender Drehhemmung ein grundlegendes Kriterium für die qualitative Einschätzung des Gesamtgerätes durch den Anwender. „Welche Anpassungen wirklich sinnvoll sind, ist immer abhängig von der Applikation und den verwendeten Sensortypen“, fasst Ackermann zusammen. In manchen Fällen sind auch applikationsspezifische Tests in Dauerlaufprüfständen sehr hilfreich, die Megatron auf Entwicklerwunsch durchführt.

(jck)