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Wie Sie Elektronik-Gehäuse einfach individualisieren

Autor / Redakteur: Hermann Langlitz * / Kristin Rinortner

Immer mehr Gerätehersteller möchten ihre eigene kundenspezifische Schnittstelle beim Elektronik-Gehäuse. Dies kann mittels individueller Frontfoliengestaltung der Folientastatur – mit passenden Ausbrüchen für Displays, Anschlusstechnik und weiteren Schnittstellen – umgesetzt werden.

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Applikationsbeispiel Logistik: Ein ergonomisches Handheld-Gehäuse mit gut lesbarem Display und einer zuverlässigen Bedienung unterstützt den Lageristen bei der Arbeit.
Applikationsbeispiel Logistik: Ein ergonomisches Handheld-Gehäuse mit gut lesbarem Display und einer zuverlässigen Bedienung unterstützt den Lageristen bei der Arbeit.
(Bild: Phoenix Contact)

Beginnen wir unsere Geräte-Betrachtung mit einem Blick ins Wohnzimmer: Wieso wurden im Heimkino-Bereich die Fernbedienungen mit ihren physischen Tasten noch nicht von hochauflösenden Touch-Displays abgelöst? Auch ohne direkt auf seine Fernbedienung zu schauen, findet der TV-Nutzer meist intuitiv die richtige Taste. Touchdisplays hingegen ermöglichen noch kein ähnlich gutes - haptisches - Feedback wie Tastaturen.

Wie im heimischen Wohnzimmer sind auch im hochautomatisierten Produktionsprozess bedienerfreundliche und ergonomische Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine erforderlich. Für den Bediener einer Maschine sind physische Tasten in vielen Fällen die bessere Wahl.

So benötigt der Bediener häufig einen möglichst umfassenden Blick auf seine Maschine oder Anlage. Oft spielt die Frage nach der Visualisierung von Prozessen und Kennwerten eine wichtige Rolle. Die schnelle Bedienung über hochauflösende Touch-Displays erweist sich als besonders vorteilhaft. Dabei ist nicht nur der schnelle Wechsel zwischen unterschiedlichen Ansichten einfacher, auch komplexe Menüsteuerungen lassen sich auf diese Weise besser bedienen.

Die Aufgaben der komplexen Steuerungen von Maschinen und Anlagen übernehmen häufig sogenannte Single Board Computer (SBC) in den Elektronik-Gehäusen. Vor dem Hintergrund der zunehmenden Miniaturisierung werden auch diese Gehäuse immer kleiner. Die Einsatzbereiche der Anzeigen-Elemente und Bedieneinheiten – egal ob stationär oder mobil - sind nahezu unbegrenzt.

Modulare Gehäusekonzepte mit umfassendem Zubehör erleichtern es dem Geräteentwickler, sich an aktuellen Trends auszurichten. In diesem Zusammenhang bietet Phoenix Contact verschiedene modulare Gehäusesystemen für zahlreiche Applikationen: tragbar für den mobilen Einsatz sowie für die Nutzung auf dem Tisch, an der Wand oder auf der Tragschiene (Bild 1).

Mobile und stationäre Gerätekonzepte

Embedded Systems und Single Board Computer erfreuen sich nicht nur in der Start-Up-Szene seit Jahren zunehmender Beliebtheit. Auch in zahlreichen Branchen – von der industriellen Produktion über die Gebäudeautomation bis hin zur Prozesstechnik – kommen sie immer häufiger zum Einsatz.

Das Erfassen und Verarbeiten von Signalen und Daten sowie die Steuerung von Prozessen sind dabei die Hauptaufgaben der SBCs. Bei generellen Überlegungen zur gewinnbringenden Nutzung rückt auch regelmäßig die Frage nach einem geeigneten Display in den Focus.

Soll ein Display in ein Gehäuse integriert werden, sind oft komplexe Baugruppen erforderlich. In diesem Umfeld verfügt Phoenix Contact über eine langjährige Expertise in der Entwicklung und Produktion von Elektronik-Gehäusen. So lassen sich etwa bei der Gehäuseserie UCS an beliebiger Stelle passgenaue Ausbrüche für Touchdisplays einbringen.

Bild 1: Touchdisplay und Single-Board-Computer bei diesem Applikationsbeispiel aus der Gebäude­automation befinden sich im individuell zugeschnittenen Wandgehäuse.
Bild 1: Touchdisplay und Single-Board-Computer bei diesem Applikationsbeispiel aus der Gebäude­automation befinden sich im individuell zugeschnittenen Wandgehäuse.
(Bild: © zhu_difeng@shutterstock / Phoenix Contact)

Für das „offizielle“ 7-Zoll-Touchdisplay der Raspberry Pi Foundation hält man industrietaugliche Klebestreifen bereit, die die flächenbündige Integration in eine Halbschale des UCS-Gehäuses ermöglichen. Durch Zubehör - wie Wand- oder Tischadapter - lassen sich dann weitere Applikationen umsetzen.

Gehäusevarianten für ergonomische Handhelds

Die Arbeit mit handgeführten Geräten zur Datenerfassung – beispielsweise im Logistik­umfeld – ist vergleichbar mit der Arbeit mit Werkzeugen. In diesem Zusammenhang spielt die ergonomische Gestaltung des Gehäuses eine zentrale Rolle, Aspekte wie die Verteilung des Gewichts oder die Gestaltung der Griffzonen müssen dabei besonders berücksichtigt werden.

Bild 2: Auch beim Handheld Case System „HCS“ erhält der Gerätebauer Gehäuse, Display und Montagematerial aus einer Hand.
Bild 2: Auch beim Handheld Case System „HCS“ erhält der Gerätebauer Gehäuse, Display und Montagematerial aus einer Hand.
(Bild: Phoenix Contact)

Die Gehäuse aus der Serie HCS unterstützen durch ihre zwei unterschiedlichen Formfaktoren – sie sind in T-Form und Rechteckform verfügbar. Acht unterschiedlich abgestufte Größen bieten dem Elektronikhersteller immer eine passende Variante für sein jeweiliges Gerät. Dabei gibt es eine Auswahl an Gehäusen, die bereits für den Einsatz von Displays und Folientastaturen vorbereitet sind. Das passende Montagematerial sowie geeignete Anzeige- und Bedieneinheiten sind ebenfalls Teil des Gehäuse-Programms aus Blomberg (Bild 2).

Aufbau zuverlässiger Folientastaturen

Bild 3: Der Folienverbund einer Folientastatur setzt sich zusammen aus Front-, Halte-, Distanz- und Schaltfolie - sowie der Leiterbahn-Anschlussfahne.
Bild 3: Der Folienverbund einer Folientastatur setzt sich zusammen aus Front-, Halte-, Distanz- und Schaltfolie - sowie der Leiterbahn-Anschlussfahne.
(Bild: Phoenix Contact)

„Intelligente“ Geräte benötigen zuverlässige Eingabesysteme. In vielen Bereichen industrieller Produktion, aber auch im Maschinenbau und in der Logistik kommen vielfach Folientastaturen zum Einsatz. Eine Folientastatur besteht immer als ein Verbund aus mehreren Schichten – mit weitgehenden Möglichkeiten der Individualisierung, wie sie in Bild 3 dargestellt sind.

Die obererste Schicht bildet die Frontfolie. Durch gängige Drucktechniken – etwa Digital- oder Siebdruck – lässt sie sich weitestgehend nach Kundenwünschen gestalten. Diese auch als Dekorfolie bezeichnete Oberfläche besteht meist aus Polyester oder Polycarbonat.

Bei einer Ausführung mit Metallschnappscheiben fungiert die Distanzfolie als Fixierfolie. Zudem kann durch die Gestaltung der Distanzfolie eine flächenbündige Integration in ein Elektronik-Gehäuse erreicht werden. Die Anschlussfahne wird dann direkt mit einem Foliensteckverbinder verbunden.

Auf der anderen Seite kann die Anschlussfahne aber auch mit Crimp-Kontakten versehen und anschließend mit üblichen Stiftleisten verbunden werden. Je nach Leiterplatte und Rastermaß des Kunden haben beide Varianten ihre ganz spezifischen Vorteile. Je kleiner das Rastermaß, desto eher wird ein Foliensteckverbinder eingesetzt. Dabei werden die Kabelenden gegen Korrosion mit Graphit bedruckt.

Durch Schnappscheiben zwischen Distanz- und Schaltfolie wird die Haptik erheblich verbessert - so wird eine höhere Betätigungskraft erzielt. Folientastaturen ohne Metallschnappscheiben können auch eine taktile Rückmeldung geben, wenn sie geprägt werden. Die Prägung erfolgt dann vornehmlich in der Frontfolie, dabei sind auch Dom- oder Randprägung mit ergonomischen Tastenformen gängig. Der optimale Druckpunkt ist durch die Prägung leicht zu finden.

Web-Services und Online-Customizing

Bild 4: 
Vom Online-Selektor zum Keypad-Konfigurator.
Bild 4: 
Vom Online-Selektor zum Keypad-Konfigurator.
(Bild: Phoenix Contact)

Sowohl die Handheld-Gehäuse der Serie HCS als auch die universellen Embedded-Gehäuse der Serie UCS, die auch als Tischgerät oder auf der Tragschiene genutzt werden, lassen sich bequem mit einem Online-Selektor zusammenstellen. Durch Auswahl der technischen Parameter wird das gewünschte Gehäuse aus dem umfassenden Programm definiert.

Dank unkomplizierter Filtermenüs, Produktabbildungen in 2D und 3D sowie einer intuitiven Bedienoberfläche konfigurieren Nutzer mit wenigen Eingaben ihre individuelle Produktvariante auf Basis von Standardprodukten. Darüber hinaus lassen sich die Gehäuse mit Zubehör, Displays und Folientastaturen auch vollständig webbasiert definieren.

Beim neuen Konfigurator für Folientastaturen handelt es sich um eine konsequente Weiterentwicklung des Selektors. Im Anschluss an die Online-Konfigurationen lassen sich durch den Digitaldruck Mustermengen ab einer Stückzahl Eins umsetzen. Bei höheren Stückzahlen ist der Siebdruck wirtschaftlicher.

Dieser Beitrag ist erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 8/2020 (Download PDF)

* Hermann Langlitz arbeitet als Produktmanager im Geschäftsbereich Device Connectors Solutions bei Phoenix Contact in Blomberg.

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