Hy-Line
Das modulare HMI-Konzept
HMIs je nach Bedarf individuell gestalten! Ein Baukastensystem für Glas, Display und Touchsensor aus der Schublade soll dies den Maschinenbauern ermöglichen.
Ein Szenario aus der Praxis: Der Produktmanager kommt ins Zimmer gestürmt: »Unsere Konstruktion hat die neue Maschine rechtzeitig vor der Messe fertig gestellt. Jetzt brauchen wir nur noch ein passendes HMI, das kann doch nicht so schwer sein!« – Das stimmt, jedenfalls im Prinzip. Es braucht doch nur ein Display, einen Touchsensor, eine Glasscheibe, und fertig ist das Bedienteil. In dieser Einfachheit liegt aber auch die Herausforderung: Welches Display von welchem Hersteller ist am besten geeignet? Wie wird der Sensor verklebt, damit er passgenau sitzt und keine Blasen wirft? Warum soll das eine Stück Glas für die Front so viel Einmalkosten erfordern? Und woher kommt die Ansteuerung des LED-Backlights?
Von der Stange – aber modular
Das modulare Baukastensystem, bestehend aus den Einzelkomponenten Deckglas, Touchsensor, TFT-Display und Interface.
© Hy-LineIn dem skizzierten Fall hilft ein Bau-kastensystem für Glas, Display und Touchsensor aus der Schublade. Kunden aus der Industrie sind Spezialisten für die Lösung ihrer Kernaufgaben. Der Bau von Druckmaschinen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen oder Laborgeräten zur genauen Analyse ist ihr Tagesgeschäft. Die Elektronik für ein HMI zu entwickeln ist jedoch für sie ungewohnt und aufwendig, denn Technologien, Tools und Schnittstellen ändern sich von einem Produktzyklus zum nächsten. Bleibt man hier nicht auf dem aktuellen Stand der Technik, muss man die Entwicklung immer wieder neu beginnen. Mit einem fertigen, aber dennoch konfigurierbaren System lassen sich die meisten Anforderungen an ein modernes HMI lösen. Die Kosten bleiben übersichtlich, es fallen keine Einmal-Investitionen in Werkzeuge und Masken an. Das Bild zeigt die Komponenten, aus denen ein solches System zusammengesetzt ist. Nicht gezeigt ist der Montagerahmen, der einerseits die Komponenten zusammen hält und mit dem andererseits das System in das Gehäuse der Maschine eingebaut wird.
Die Anforderungen
Welche Anforderungen muss ein Bediensystem erfüllen, um sich in der Praxis zu bewähren? Für den Einsatzbereich in der Industrie müssen die Werte des Datenblattes genau passen: Der Temperaturbereich soll wenigstens von –20 bis +70 °C reichen, das Backlight eine lange Lebensdauer haben und das gesamte System muss viele Jahre lang verfügbar sein. Die Darstellungsqualität des Displays muss einwandfrei sein und der Touchscreen, der heute immer in PCAP-Technologie ausgeführt ist, ohne Kompromisse unter allen Umgebungsbedingungen funktionieren. Für unterschiedliche Anwendungen sollen verschiedene Displaydiagonalen zur Verfügung stehen, die Schnittstellen sollen gängigen Standards entsprechen. Daneben soll die Mechanik so gestaltet sein, dass sich das gesamte System einfach in das Maschinengehäuse oder deren Bedienteil integrieren lässt. Letztlich muss auch noch der Preis passen!
Die Displays
Von anderen auf dem Markt befindlichen Konzepten unterscheidet sich das hier gezeigte dadurch, dass es zwei Modell-Klassen gibt, die den jeweiligen Kundenanforderungen angepasst sind. Denn es zeigt sich, dass alle Bedingungen von einer Gerätelinie nicht zu verwirklichen sind. Manche Anwendungen brauchen kein High-End-Display oder sind durch Kosten getrieben, andere fordern eine brillante Darstellung. Mit zwei ansonsten identischen Produktlinien lassen sich auch diese Anforderungen erfüllen.
Das Bild rechts vergleicht die beiden Modellreihen qualitativ. Von Industrie-tauglichkeit kann man ab Stufe 2 sprechen. Während es bei Display-Parametern wie Auflösung und Blickwinkel durchaus Unterschiede gibt, sind Touchscreen, Deckglas und das Interface von gleicher hoher Qualität ausgelegt. Zum Vergleich kann ein Consumer-Modell bei vielen Parametern wie Blickwinkel und Temperaturbereich nur Stufe 1 erreichen, ebenso ist die Verfügbarkeit limitiert. Dabei bietet die Mid-Range-Reihe bei einem guten Preis gute technische Daten. Die Displays sind in TN-Technologie, aber erweitertem Blickwinkel, einer Vorzugsblickrichtung und Standard-Auflösung ausgeführt.
Die High-End-Reihe bietet höchste Leistung. Die Displays in IPS-Technologie weisen höhere Helligkeit, größere Auflösung und eine längere Lebensdauer des Backlights auf. Der Blickwinkel liegt jenseits der 80° rundum, sodass das Display ohne Abstriche bei der Optik auch hochkant im Portrait-Format eingebaut werden kann.
Beiden gemeinsam ist der industrietaugliche Temperaturbereich zwischen mindestens –20 und +70 °C und die lange Verfügbarkeit von sieben Jahren, die dem Kunden Liefersicherheit vom Start des Designs über die gesamte Produktlebensdauer gibt.
Die technischen Daten aller verfügbaren Modelle. Die Erweiterung der Familie um größere Displays ist in Arbeit.
© Hy-LineDie Familie startet mit gängigen Display-Diagonalen (4,3 Zoll, 7 Zoll und 10,1 Zoll), ein Zuwachs ist bereits in Planung. Die EMV-optimierten Schnittstellen sind für alle Module identisch, und zwar LVDS für das Display und USB und I²C für den Touchscreen. Damit finden sie Anschluss an alle X86- oder ARM-basierten Computerboards. Mit der einheitlichen Schnittstelle zum System erhält der Kunde größtmögliche Flexibilität und Form-Fit-Function-Austauschbarkeit. Alle verfügbaren Modelle sind im nebenstehenden Bild zusammengefasst.
Der Touchscreen
Der Touchscreen in PCAP-Technologie ist mit dem modernsten 10-Finger-Controller ausgestattet, der selbst bei Benetzung mit Wasser, Salzwasser und sogar leitfähigen Flüssigkeiten funktioniert. Die Bedienung kann auch mit Handschuhen oder einem Stift erfolgen.
Der Controller sorgt für hervorragende Immunität gegenüber elektro-magnetischen Beeinflussungen, sei es leitungsgebunden (15 Vrms) oder eingestrahlt (50 V/m). Er eignet sich somit für alle industriellen und medizintechnischen Anwendungen. Das Fine-Tuning wird entsprechend den Anforderungen durchgeführt, eine Kalibrierung während des Betriebs ist nicht nötig.
Die Mechanik
Das Deckglas mit maßgenau geschliffenen Kanten wird mit einem einfachen schwarzen Rahmen im Sieb-druckverfahren bedruckt, daher fallen keine Werkzeugkosten für Deckglas und Druck an. Für die leichte Montage in ein Gehäuse ist das System in einen Metall-rahmen montiert. Damit wird auch eine gute elektromagnetische Verträglichkeit erzielt.
Das Baukastensystem
Basis für die Entwicklung des Familien-konzepts waren die Ansprüche der Kunden: Kurzfristige Verfügbarkeit – einfache Integration – technisch führende Bauteile. Wer kein komplettes System wie beschrieben einsetzen möchte, kann die Komponenten des Familienkonzepts auch einzeln beziehen. Für eine spezielle Bedruckung mit Firmenlogo oder ausgesparten Flächen für Helligkeitssensoren oder Leuchtindikatoren kann die Druckmaske angepasst werden. Wenn die Touch-Funktion nicht nötig ist, lässt sich das Deckglas direkt mit dem Display verkleben.
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