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Touchpanel: 6 Design-Tipps für ein PCAP-Touch

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

In Industrie, Medizin, Automobilbau oder der Luft- und Raumfahrt müssen Touchpanels unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Sechs Tipps von einem Experten.

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PCAP-Touchpanels für Industrie, Automobilbau oder Medizin: Experten von Schurter geben sechs Tipps für das Design.
PCAP-Touchpanels für Industrie, Automobilbau oder Medizin: Experten von Schurter geben sechs Tipps für das Design.
(Bild: Schurter)

Ein Touchpanel muss die unterschiedlichsten Anforderungen im Einsatz erfüllen. Zudem müssen die Touchpanels die Spezifikationen aus Industrie, Medizin, Automobilbau oder Luft- und Raumfahrt erfüllen. Das betrifft vor allem den Betrieb und die Zuverlässigkeit der PCAP-Touchpanels unter rauen Alltagsbedingungen, extremen Temperaturen sowie hohen EMV-Anforderungen.

Dabei erfüllen Standard-Touchdisplays oft nicht die geforderten Anforderungen. Hersteller von Eingabesystemen wie Schurter passen außerdem das Sensordesign, die Firmware und die Systemintegration an die jeweiligen Anforderungen der Applikationen individuell an. Hier kommen sechs Design-Tipps für Touchpanels von Schurter:

1. Verbesserte Lesbarkeit: Für ein reflexionsarmes Touchpanel wird ein glas-basierender Sensor hinter das Frontglas mit einer Antireflexionsbeschichtung gebondet. Zusätzlich wird ein Polarizerfilm in den Aufbau integriert. Durch diese optische Verklebung wird eine Lichtreflektionsrate von 1 bis 1,5% erzielt. Dieser Low-Reflective-Aufbau senkt die Reflektion des Sonnenlichts, womit die Displays selbst unter starker Lichteinstrahlung im Freien lesbar sind.

2. Anti-UV-Design: Touchpanels für den Einsatz im Freien sind permanent direktem Sonnenlicht ausgesetzt. Eine langfristige Einwirkung von ultraviolettem Licht schädigt die Struktur von Standardmaterialien. UV-Licht bewirkt eine Farbveränderung der Bedruckung, eine Vergilbung der Polyesterfolie und führt langfristig zu einer optischen Veränderung der Klebeschichten im Aufbau.

Für Touchpanels im Freien verwendet Schurter deshalb spezielle Materialien mit Anti-UV-Eigenschaften für den PCAP-Sensor. Sonnenlicht mit einer Wellenlänge <= 400 nm wird dadurch blockiert, der dahinter liegende Polyesterfilm des Sensors wird somit geschützt. Die Leistungskriterien aus der Norm ASTM G154 werden erfüllt.

3. Extreme Einsatztemperaturen: Bei Kälte in extremen Klimazonen fallen die Temperaturen im Minusbereich unter die Arbeitstemperatur des Displays. Für diese Anwendungen wird ein hochtransparentes Heizelement auf die Rückseite des Touchpanels vollflächig laminiert. Das System erwärmt das Panel und stellt somit die Betriebsfähigkeit des Displays sicher. Darüber hinaus bewirkt dieses Heizelement eine Entfeuchtung der Touchpanel-Oberfläche.

Bei Hitze durch Sonneneinstrahlung im Freien oder im Fahrzeug einwickeln sich schnell Arbeitstemperaturen von über 80 °C auftreten. PCAP-Controller mit speziellen Bausteinen stehen für Temperaturen von -40 bis 85 °C zur Verfügung.

4. Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Eine wesentliche Anforderung an industrietaugliche Touchpanels ist die EMV-Konformität. Elektromagnetische Störquellen in der Umgebung dürfen keinen Einfluss auf die korrekte Funktion der Applikation im Betrieb haben.

Für den medizinischen Einsatz sind 28 V/m, im Automobilbau und für Bahnanwendungen sind 60 bzw. 100 V/m spezifiziert. Mit auf die Anwendung optimierten AD-Wandlern in der Auswerteelektronik der PCAP-Controller, erhöhten Signalspannungen durch Ladungspumpen, besonderen Algorithmen wie dem Frequency-Hopping-Verfahren sowie Hard- und Softwarefiltern werden Störsignale umfassend unterdrückt. Mit einem speziell an die Elektronik angepassten Sensordesign wird zusätzlich eine hohe Signal-Rausch-Differenz erzielt.

5. EMI-Abschirmung: Anwendungen in der Medizin, Luftfahrt und Verteidigung/Militär erfordern eine hohe Beständigkeit bezüglich elektromagnetischer Energie (EMI). PCAP-Panels werden rückseitig mit einem Mesh-Film laminiert und an das leitfähige Gehäuse kontaktiert. Durch einen Flächenwiderstand von weniger als 1 Ω/◻ wird eine Hochleistungsabschirmung gewährleistet. Dieser Aufbau erfüllt die HF-Emissionsanforderungen der Norm DO-160G Airborne Electronics. PCAP-Panels mit EMI-Abschirmung kommen in der kommerziellen Luftfahrt, Medizintechnik, Messtechnik und anderen Spezialanwendungen zum Einsatz.

6. Hohe Schlagfestigkeit: Bei Anwendungen im explosionsgeschützten Umfeld, wie auf Bohrinseln, muss das Frontglas des Touchpanels extreme Anforderungen in Bezug auf Bruch- und Schlagfestigkeit erfüllen. Zusätzlich erfordert das Anwendungsgebiet den Einsatz von dicken Handschuhen. Hierfür wird das Design der Sensorstruktur modifiziert und die Firmware angepasst, womit Glasdicken von bis zu 10 mm zum Einsatz kommen, die auch mit Handschuhen gut bedient werden können.

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