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Ein Maschinenbediener nutzt das Bedienfeld während einer gesamten Schicht wiederholt, um den Prozess zu überwachen, Einstellungen anzupassen und Meldungen abzulesen. Bei solchen Anwendungen muss das Display ein klares Bild, eine komfortable Touch-Bedienung und eine stabile Leistung über viele Stunden hinweg bieten. Ein Modell, das speziell für diese Anforderungen entwickelt wurde, ist das UST101SWLNCU00 – ein LCD-TFT-Modul von Unisystem mit einem kapazitiven Touchpanel. In diesem Artikel gehen wir auf die wichtigsten technischen Daten und den Aufbau ein und erläutern, was diese in der Praxis bedeuten.
Das Modell UST101SWLNCU00 gehört zur Core-Produktreihe von Unisystem, die für anspruchsvolle industrielle Anwendungen konzipiert ist, darunter auch Geräte, die im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Die Module dieser Produktreihe verwenden Komponenten in Industriequalität, darunter das LCD-Display, die Hintergrundbeleuchtung und die elektronischen Schaltkreise. Diese Komponenten wurden so ausgewählt, dass sie den Anforderungen eines lang andauernden, täglichen Betriebs gerecht werden. Dies gilt insbesondere für Bedienfelder an Maschinen, die im Mehrschichtbetrieb eingesetzt werden. Die Anwender benötigen ständigen Zugriff auf Einstellungen, Parameter und Meldungen, sodass die Zuverlässigkeit des Displays direkten Einfluss darauf hat, ob sie das Gerät ohne Unterbrechung bedienen können.
Neben der Unisystem Core-Produktreihe umfasst das vom Unisystem-Team entwickelte LCD-TFT-Portfolio die Unisystem Lite-Produktreihe, die für Geräte bestimmt ist, die unter stabilen Innenraumbedingungen betrieben werden, sowie die Unisystem Pro-Produktreihe, die für Außenanwendungen konzipiert ist, einschließlich starker Sonneneinstrahlung und anspruchsvoller Betriebsbedingungen. Diese Unterteilung erleichtert es, das Display optimal auf die tatsächlichen Anforderungen eines Projekts abzustimmen.
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Auflösung, aktiver Bereich und Betrachtungswinkel
Das 10,1-Zoll-Modell UST101SWLNCU00 bietet eine Auflösung von 1280 × 800 Pixel, ein Seitenverhältnis von 16:10 und eine aktive Fläche von 216,96 × 135,6 mm. Dies schafft Platz, um verschiedene Arten von Inhalten übersichtlich darzustellen und Bedienelemente mit angenehmen Abständen und einer klaren Struktur anzuordnen. Ein gut durchdachtes Layout der Benutzeroberfläche kann das Wechseln zwischen Bildschirmen reduzieren und die Bedienung des Geräts vereinfachen. Die Größe von Text und Touch-Zielen muss jedoch weiterhin an die Art der Gerätenutzung und den Leseabstand angepasst werden.
Das IPS-Panel bietet große Betrachtungswinkel (typ. 80°/80°/80°/80°), wodurch Informationen aus verschiedenen Positionen besser lesbar sind. Dies ist an Arbeitsplätzen wichtig, an denen Bediener während der Nutzung ihre Position wechseln, sowie an Terminals, die von Personen unterschiedlicher Körpergröße genutzt werden.
Helligkeit und Kontrast
Das Modul verfügt über eine Helligkeit von 650 cd/m² und ein Kontrastverhältnis von 1000:1. Aufgrund dieser Spezifikationen eignet es sich für viele Geräte im Innenbereich, darunter auch in hell beleuchteten Umgebungen wie Produktionshallen, Lagerhallen, Einzelhandelsgeschäften und Dienstleistungsbetrieben.
Die Lesbarkeit sollte unter den Lichtverhältnissen des jeweiligen Aufstellungsortes beurteilt werden. Ein Bildschirm, der sich beispielsweise direkt unter einer starken Lichtquelle befindet, wird unter anderen Bedingungen betrieben als dasselbe Modul, das an einem schattigen Ort installiert ist. Die Helligkeit sollte daher im Zusammenhang mit Reflexionen auf der Bildschirmoberfläche und der Ausrichtung des Bildschirms betrachtet werden.
Wir gehen in unserem Artikel „Umgebungshelligkeit vs. Displayauswahl – Einige praktische Ratschläge“ näher auf diesen Parameter ein.
Display-Schnittstelle – LVDS
Das Bildsignal wird an den Modul UST101SWLNCU00 Modul über ein LVDS-Schnittstelle Schnittstelle, die mit differentieller Signalübertragung arbeitet, an dasUST101SWLNCU00-Modul übertragen. Dies verringert die Anfälligkeit des Signals gegenüber elektromagnetischen Störungen – ein wichtiger Aspekt bei Industrieanlagen. Das Display kann in der Nähe von Stromversorgungen, Steuerkreisen und anderen elektronischen Bauteilen betrieben werden, die als potenzielle Störquellen wirken können.
Das Modul kann an eine Steuerplatine mit kompatiblem LVDS-Ausgang angeschlossen oder mit einem geeigneten Signalwandler verwendet werden. Die Integration muss gemäß der technischen Dokumentation erfolgen, in der die Übertragungsparameter, der Steckertyp und die Pinbelegung festgelegt sind.
Kapazitives Touchpanel mit dem ILITEK ILI2520-Controller
Das Modul verfügt über ein projiziert-kapazitives Touchpanel (PCAP), das durch Berühren der Oberfläche verursachte Änderungen der elektrischen Kapazität erfasst. Benutzer können Funktionen auswählen, Einstellungen vornehmen und direkt auf dem Display zwischen den Bildschirmen navigieren.
Ein ILITEK ILI2520-Controller steuert das Touchpanel. Er ermöglicht die Anpassung der Empfindlichkeit an das Gerätedesign und die Betriebsbedingungen, einschließlich der durch die Elektronik verursachten Störungen. Bei entsprechender Konfiguration unterstützt der Bildschirm möglicherweise auch die Bedienung mit bestimmten Handschuhtypen, ohne dass die Benutzer diese ausziehen müssen. Dies ist in medizinischen Einrichtungen, Laboren und in der Lebensmittelproduktion von Bedeutung, wo Handschuhe fester Bestandteil der Arbeitsausrüstung des Personals sind. Diese Funktionalität muss während der Feinabstimmung und bei Tests mit dem jeweiligen Handschuhtyp überprüft werden.
Das Touchpanel kommuniziert über USB oder I²C mit der Geräteelektronik. Der Controller nutzt diese Verbindung zur Übertragung der Berührungskoordinaten, wodurch die Benutzeroberfläche auf Benutzereingaben reagieren kann. Die Wahl der Verbindung erleichtert die Anpassung des Panels an die im Gerät verwendete Controller-Platine.
Optisches Bonding
Das Modul nutzt optisches Bonding, bei dem die einzelnen Schichten – LCD, Touchpanel und Deckglas – über ihre gesamte Oberfläche hinweg mit einem transparenten optischen Material verbunden werden. Dieses Material füllt den Raum zwischen den einzelnen Komponenten aus und beseitigt so den Luftspalt, der an den Schnittstellen zwischen den Schichten zusätzliche Lichtreflexionen verursacht. Dadurch wird weniger Umgebungslicht in Richtung des Benutzers reflektiert, was den wahrgenommenen Kontrast verbessert und die Lesbarkeit der Inhalte erleichtert, insbesondere in hell beleuchteten Räumen.
Die vollflächige Verklebung wirkt sich zudem auf die mechanischen Eigenschaften des Moduls aus. Sie erhöht die Steifigkeit, begrenzt relative Bewegungen zwischen den Schichten und verteilt den auf die Glasoberfläche einwirkenden Druck gleichmäßiger. Das Ergebnis ist eine stabilere Struktur, die für den intensiven täglichen Gebrauch besser geeignet ist.
In unserem Artikel erläutern wir den Verklebungsprozess und seine Bedeutung näher.
Betriebstemperatur
Das UST101SWLNCU00 ist für den Betrieb bei Temperaturen von −20 °C bis +70 °C ausgelegt. Dieser Bereich bietet einen Spielraum, der über typische Umgebungsbedingungen hinausgeht, und berücksichtigt Temperaturanstiege im Inneren des Gerätegehäuses.
Bei der Konstruktion muss die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung des Moduls berücksichtigt werden. Die von Netzteil, Prozessor und anderen Komponenten erzeugte Wärme kann zu lokalen Temperaturanstiegen führen. Die Anordnung der Komponenten und eine effektive Wärmeableitung müssen daher sicherstellen, dass das Modul auch bei längerem Betrieb innerhalb der spezifizierten Betriebsbedingungen bleibt.
MTBF – Eignung für den Dauerbetrieb
Die angegebene MTBF für die Unisystem Core-Produktreihe beträgt 100.000 Stunden. Die „Mean Time Between Failures“ (MTBF) beschreibt die statistische Durchschnittszeit zwischen Ausfällen einer definierten Gruppe von Geräten, die unter festgelegten Bedingungen betrieben werden. Ein Wert von 100.000 Stunden entspricht mathematisch gesehen mehr als 11 Jahren ununterbrochenem Betrieb und ist ein wichtiger Parameter bei der Beurteilung der Zuverlässigkeit von Lösungen, die für den langfristigen industriellen Einsatz vorgesehen sind.
Die MTBF wird unter anderem durch Faktoren wie die Zuverlässigkeit der Bauteile, die Betriebstemperatur, elektrische und thermische Belastungen sowie Umgebungsbedingungen beeinflusst. Beim fertigen Gerät spielen daher auch die Modulintegration, eine effektive Wärmeableitung und die Betriebsbedingungen des gesamten Systems eine Rolle.
Deckglas
Die Außenfläche des Moduls besteht aus einem Deckglas, das die darunter liegenden Komponenten vor Beschädigungen im täglichen Gebrauch schützt. Dieser Schutz ist insbesondere bei Displays von Bedeutung, die häufig von vielen verschiedenen Personen genutzt werden. Das Glas ist zudem ein sichtbarer Bestandteil des Geräts und trägt zum Erscheinungsbild der Frontblende bei.
Diese Version verfügt über abgerundete Ecken, wodurch die Blende eine weichere Kontur erhält.
Abmessungen und Montage des Moduls
Das 10,1-Zoll- UST101SWLNCU00 weist Gesamtabmessungen von 245,58 × 165,22 × 7,04 mm auf. Dieses Format bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen dem Platzbedarf für eine übersichtliche Benutzeroberfläche und dem Platzbedarf im Gerätegehäuse. Die Moduldicke von 7,04 mm ist zudem von Bedeutung bei der Konstruktion von Geräten mit begrenztem Platz hinter der Frontplatte.
Die mechanische Integration wird durch werkseitig aufgebrachtes Befestigungsband weiter vereinfacht, mit dem das Modul in einem entsprechend vorbereiteten Gehäuse befestigt wird. Dadurch entfällt das separate Anbringen von Klebeband während der Montage und ein wiederholbarer Prozess in der Serienfertigung wird gewährleistet. Bei der Konstruktion der Frontplatte des Geräts sollten die Klebefläche und die Art der Modulbefestigung berücksichtigt werden.
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten technischen Daten des UST101SWLNCU00 zusammen.
| Parameter | UST101SWLNCU00 |
|---|---|
| Produktreihe | Unisystem Core-Serie |
| Diagonale | 10,1″ |
| Auflösung | 1280 × 800 Pixel |
| Seitenverhältnis | 16:10 |
| Aktiver Bereich | 216,96 × 135,6 mm |
| Helligkeit | 650 cd/m² |
| Kontrastverhältnis | 1000:1 |
| Gesamtabmessungen | 245,58 × 165,22 × 7,04 mm |
| Anzeigeschnittstelle | LVDS |
| Touch-Schnittstelle | USB / I²C |
| Touchscreen | Projiziert-kapazitiv (PCAP) |
| Touch-Controller | ILITEK ILI2520 |
| Verklebung des Touchpanels | Optische Verklebung |
| Befestigungsart | Klebemontage mit Klebeband |
| Betriebstemperatur | −20 °C bis +70 °C |
| MTBF | 100.000 h |
Anwendungsbeispiele für das Modell UST101SWLNCU00
Das UST101SWLNCU00 kann als Bestandteil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in verschiedenen Gerätetypen eingesetzt werden, darunter:
- Industrielle Automatisierung – Geräte und Systeme, die in Fertigungslinien, an Montage- und Prüfstationen sowie in Industrieanlagen zum Einsatz kommen.
- Verkaufsautomaten – Geräte mit einer Touch-Oberfläche zur Produktauswahl, Preisanzeige und zur Führung der Benutzer durch den Kaufvorgang.
- Zahlungsgeräte – Fahrkartenautomaten, Parkgebühren-Terminals und andere Geräte zur Abwicklung von Zahlungen.
- Selbstbedienungsterminals – Kiosksysteme und freistehende Terminals zur Auftragserteilung, Terminvereinbarung, Warteschlangenverwaltung und Bereitstellung von Selbstbedienungsfunktionen in Einzelhandelsgeschäften und Dienstleistungsbetrieben.
Bei der Auswahl für ein bestimmtes Gerät sollten dessen mechanische, elektrische und umgebungsbezogene Anforderungen sowie die für den Verwendungszweck geltenden Normen berücksichtigt werden.
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