29. April 2011

Innovative Touchtechnologien: Sunlight-readable Displays

Bei Displays, die zwingend in Außenbereichen installiert werden müssen, besteht von Kundenseite vielfach der Wunsch, dass diese im direkten Sonnenlicht ablesbar sind. Die LED-Backlight-Technologie bildet die Grundlage für eine neue Displayausführung, die dem Kundenwunsch nachkommt.


Eine Anzeige ohne Polarisationsfilterpaket

Im Freien installierte Bedien- und Beobachtungstechnik gehört in zahlreichen Branchen zum Alltag. Der Wunsch, immer mehr Daten grafisch und farbig aufbereitet den Bedienern verschiedener Systeme, sei es bei der Tankwagenbeladung oder auf Öl- und Gasplattformen, darzustellen und Interaktionen mit den Automatisierungssystemen per Touchscreen durchzuführen, nimmt ständig zu. In vielen Fällen der oben genannten Anwendungen stehen die HMI-Systeme in Ex-Bereichen. Neben entsprechend explo­sionsgeschützter Auslegung werden an Bedien- und Beobachtungsstationen oft noch weitere Anforderungen gestellt: Unempfindlichkeit gegenüber extremen Umgebungstemperaturen, weltweite Einsetzbarkeit durch entsprechende Zertifizierung, Wartungsfreiheit bei langer Lebensdauer, eine robuste, servicefreundliche Konstruktion und Ähnliches. Selbst für Systeme, die all dies gewährleisten können, ist ein durchweg reibungsloser Einsatz jedoch noch nicht gegeben. Ein unterschätztes Problem für jeden Bediener stellt allzu häufig die schlechte Ablesbarkeit von Displays dar, deren Anzeige vom Sonnenlicht und von Reflexionen aus der Umgebung überstrahlt wird.


Die Anforderung
Sogar beim Einsatz überdurchschnittlich leuchtstarker Anzeigen wird an einem sonnigen Tag der reflektierte Anteil an Umgebungslicht noch immer als mindestens doppelt so hell empfunden wie auf einem TFT-Display erzeugte Bilder. Selbst von Displays mit Antireflex-Beschichtung werden davon noch Strahlen mit einer Leuchtkraft von rund 2.000 cd/m² bis 3.000 cd/m² zum Betrachter reflektiert. Hinzu kommt der steigende Energiebedarf der Anzeigen, die dadurch sehr heiß und damit untauglich für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind. Der Wunsch, Touchscreens als Eingabemedium zu verwenden, erhöht nochmals den Blendeffekt. Und auch bei bedecktem Himmel macht sich der Blendeffekt oft störend bemerkbar.

Horst Friedrich ist Direc­tor Product Manage­ment and Software Deve­lop­ment bei der R. Stahl HMI Systems GmbH

Selbst raumgreifende Vorbauten als Schattenspender bieten bei ungünstigem Sonnenstand wenig Abhilfe und im Gegensatz zu einem mobilen Display, kann man ein Schiff oder eine Bohrplattform nicht einfach aus dem direkten Sonnenlicht wegdrehen.


Der erfolgreiche Ansatz
Vor Kurzem gelang es, eine Kombina­tion mehrerer Polarisationsfilter effektiv über- bzw. hintereinander anzuordnen. Einfallendes Umgebungslicht wird von diesem Filterpaket zur Seite hin abgelenkt. Zugleich werden die Helligkeit der Hinterleuchtung und die Bilddarstellung für den Betrachter kaum beeinträchtigt. Dabei ist die jetzt implementier×te Lösung nicht einmal auf besonders helle LED angewiesen. Zwar können die „Sunlight readable“-Displays, die nun als Option für die beschriebenen Anwendungsfälle angeboten werden, bis 1.000 cd/m² hell gedimmt werden. Sie erreichen jedoch selbst bei starkem Umgebungslicht bereits mit einer Hintergrund-Helligkeit von 700 cd/m² bis 800 cd/m² eine gut lesbare Darstellung.


Überzeugend kombiniert

Die Anzeige mit Polarisationsfilterpaket

Angeboten wird das neue Display mit 15-Zoll-Diagonale im ersten Schritt für das Modell ET-436 aus der Open-HMI-Familie der R. Stahl HMI Systems GmbH. Die Ex-geschützten Geräte dieser Serie sind mit CPU der Intel-Atom-Baureihe ausgerüstet. Die Strom sparende Architektur dieser Prozessoren minimiert interne Wärmeverluste und sorgt dafür, dass im Dauerbetrieb bei bis zu 55 °C am Einsatzort durchweg die volle Systemleistung verfügbar bleibt. Die untere Temperaturgrenze für den Betrieb der Systeme liegt bei –30 °C. Konstruktiv baut die für die Gas- und Staub-Ex-Zonen 1, 21, 2 und 22 zertifizierte Serie auf ein servicefreundliches Design: Im geschlossenen Gehäuse eines Open HMI finden interne, separat explosionsgeschützte Module Platz, die bei Bedarf einzeln gewechselt werden können. Auf Ventilatoren und andere bewegte Teile wird komplett verzichtet. Auch ein Einsatz bei Vi­brationen und ähnlichen mechanischen Beanspruchungen in rauer Umgebung sind bei Panel PC dieser Bauart unpro­blematisch. Der Touchscreen ermöglicht es Anwendern, in Schutzanzügen und mit Handschuhen daran arbeiten zu können. Die Geräte bieten aufgrund ihrer offenen Plattform softwareseitig Flexibilität und können durch ihr vorinstalliertes Windows-Betriebssystem sofort in Betrieb genommen werden. Ihr Lebenszyklus erstreckt sich auf mehr als 50 000 Stunden. Für Open HMI liegen internationale Zulassungen vor. Als optionales Zubehör stehen bei Bedarf separate Tastaturen und Zeigerinstrumente sowie spe­zielle Eingabegeräte, wie Mifare- oder Barcode-Leser, zur Verfügung.

Horst Friedrich

www.stahl.de.


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