Mit der fortschreitenden Entwicklung der Industrie-Elektronik wachsen die Anforderungen an die Elektronikgehäuse. Umfassende Systemlösungen treten dabei immer deutlicher in den Vordergrund. Allerdings sind Gerätehersteller primär auf die anspruchsvolle Elektronik im Gerät selbst spezialisiert – wird dann für die ‚Verpackung‘ ein Gehäuse nötig, sind Elektromechanik-Experten gefragt. Der Markt wiederum hält eine Vielzahl von Gehäuse-Lösungen bereit, die für die Display-Integration vorgesehen sind. Dem Elektronik-Entwickler wird es oft selbst überlassen, ein passendes Display auszuwählen und sich dabei auch um die elektromechanische Integration der Anzeige-Einheit zu kümmern. Dabei macht das umfangreiche Angebot an Displays die Auswahl und Integration nicht einfach. 

Integration muss einfacher werden

Displays sind aus vielen Bereichen des Alltags nicht mehr wegzudenken und werden immer ­häufiger in professionellen und industriellen Anwendungen eingesetzt.

© Japan Display Inc.

Seit Jahren lässt sich beobachten, dass sich die Bediengewohnheiten sogenannter smarter Geräte aus der Freizeit- und Unterhaltungselektronik auch in der industriellen Gerätetechnik ausbreiten. So geht zum Beispiel das Unternehmen Japan Display Inc. – ein Gemeinschaftsunternehmen der Unternehmen Sony, Toshiba und Hitachi, das Flüssigkristall-Bildschirme herstellt – davon aus, dass im Jahre 2022 etwa 700 Mio. Display-Einheiten in neuen Industrien abseits der sogenannten Consumer Electronics eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang rücken außerdem die Gehäuse für die zahlreichen und unterschiedlichen Displays und Touchscreens in den Fokus.

In diesem Markt will nun Phoenix Contact Gehäuselösungen für die Integration von Displays positionieren und Elektronik-Entwicklern so die Arbeit erleichtern. Angeboten werden passgenaue Liquid Crystal Displays (LCDs) mit einer Auflösung von bis zu 1024 x 768 Pixel – und zwar sowohl TFT-Farb-LCDs als auch andere passive LCDs. Die Einsatzgebiete erstrecken sich auf Tragschienen-, Handheld- oder auch große Display-Trägergeräte. Als mögliche Anwendung kommen Energiemessgeräte in Installationsverteilern, Barcode-Scanner in der Logistik oder Bedienterminals an Werkzeugmaschinen in Betracht.
 

Tragschiene oder Handheld

Die modularen Elektronik-Gehäusesysteme für die Tragschiene bieten Funktionen von der Geräte-Anschlusstechnik bis hin zum hochpoligen Tragschienen-Busverbinder.

Ebenso lassen sich die Gehäuse für den Einbau eines TFT-Displays vorbereiten. Dieses Display mit speziell konstruiertem Rahmen wird auf der Frontseite eingerastet. Dafür wird der dafür vorgesehene Ausschnitt passgenau an der vom Kunden gewünschten Position gefräst. Abgesetzte Rasthaken des Rahmens machen einen Einbau auch in verschiedenen Gehäusen mit unterschiedlichen Wandstärken möglich.

Das 2,4 Zoll große TFT-LCD von Phoenix Contact lässt sich aufgrund seines speziell konstruierten Rahmens einfach in die modularen Gehäuse ‘ME’ und ‘ME-IO’ einrasten.

© Phoenix Contact

Die Handheld-Gehäuse sowie die Display-Trägergehäuse wurden für den mo­bilen sowie für den stationären Einsatz konzipiert. Darüber hinaus sind die Gehäuse für den Einbau passiver LCDs vorbereitet. Diese lassen sich mit Hilfe von Montage-Kits, die eine Befestigungsplatte, Abstandshülsen und Schrauben umfassen, befestigen. Das Fenster kann mit einem Acrylglas oder mit einem Touchscreen versehen werden. An den Stirnseiten finden sich Durchbrüche, die für das Anschlusskabel sowie für andere Geräteschnittstellen vorgesehen sind.

Durch eine optionale Rundschnurdichtung wird eine Schutzart von IP54 erreicht. Außerdem gibt es Gehäuse für den Einbau von Folientastaturen. Bei der Arbeit mit handgeführten Geräten zur Datenerfassung – etwa im Logistik-Umfeld – ist die Belastung des Bedieners recht hoch, ein Touchscreen würde ihn dort eher behindern, da er sich stark auf den Bildschirm konzentrieren muss. In diesem Fall ist eine physische Bedienung vorteilhaft.

Die Liquid Chrystal Displays

Die Displays für Elektronikgehäuse von Phoenix Contact nutzen spezielle Flüssigkristalle, die die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen können, um Zeichen und Grafiken darzustellen. Dabei wird Hintergrundlicht durch eine Folie polarisiert, die anschließend eine Flüssigkristallschicht passiert. In Abhängigkeit von der gewünschten Helligkeit dreht sich das Licht in der Polarisationsrichtung und tritt durch einen zweiten Polarisationsfilter wieder aus.

Beim 'Universal Case System' (UCS) mit 7-Zoll-Touchdisplay wird das hochauflösende Touchdisplay bündig in das Gehäuse integriert.

© Phoenix Contact

Die dominierende Display-Technologie ist das TFT-LCD mit Thin-Film-Transistoren. Diese Displays enthalten eine Matrix von Dünnschichttransistoren, auch Aktivmatrix genannt. Hierbei wird hinter jedem Pixel ein Transistor angesteuert, sodass auch großflächige elektronische Schaltungen hergestellt werden können. Für die Farbe wird jedes Pixel einer TFT-Matrix noch einmal in drei Subpixel unterteilt, die einen Farbfilter in rot, grün oder blau besitzen. Als Lichtquelle in den Displays dienen LEDs, die meist hinter, manchmal aber auch seitlich oder über der Anzeige angebracht sind. Durch Reflexion wird ihr Licht gleichmäßig auf die gesamte Anzeigefläche verteilt. Vor der Hintergrundbeleuchtung befindet sich ein horizontaler Polarisationsfilter, der nur die horizontal ausgerichteten – also polarisierten – Anteile des Lichtes durchlässt.

Im Gegensatz zu den TFT-LCDs werden passive LCDs lediglich mit zwei Elektroden angesteuert. Bei diesen Elektroden handelt es sich um Streifen aus transparentem Indiumzinnoxid (ITO), die um 90° zueinander gedreht verlaufen. Dadurch entsteht eine Kreuzmatrix, über die sich jede LC-Zelle einzeln ansteuern lässt. LCDs können in positivem und negativem Modus erzeugt werden. Im positiven Modus ist das angetriebene Segment dunkler als der Hintergrund, LCDs verwenden daher Umgebungslicht und/oder eine Hintergrundbeleuchtung. Im negativen Modus ist das angetriebene Segment hingegen heller als der Hintergrund. Es wird vor allem dann verwendet, wenn ein hoher Kontrast mit Hintergrundbeleuchtung benötigt wird.

Gehäuse online konfigurieren

Um das gewünschte Gehäuse mit dem passenden Display und dem nötigen Zubehör wie Folientastaturen und Dichtungssätzen zusammenzubringen, lassen sich über den Konfigurator für Elektronikgehäuse Lösungen webbasiert zusammenstellen. Auch die Leiterplatten-Anforderungen können bei der Konfiguration des mobilen oder stationären Gehäusesystems berücksichtigt werden. Beim Online-Konfigurator erhält der Nutzer nach der Zusammenstellung die benötigten 2D- und 3D-Daten für erste Vorklärungen. Im nächsten Schritt sind die zusammengestellten Teile ab Stückzahl eins bestellbar, erste Prototypen können entwickelt werden.

Autor: 
Hermann Langlitz ist Produktmanager in der ­Business Unit Device Connectors Solutions bei Phoenix Contact in Blomberg.