Intuitiv, sicher und schnell

Exklusiv in KEM Der Autor: Matthias Herrmann, Marketing Manager bei der Megatron Elektronik GmbH & Co. KG, Putzbrunn

Bedienkonzepte hochwertiger Produkte müssen die speziellen Bedürfnisse der Anwender berücksichtigen. So finden sich beispielsweise an einer Profikamera zahlreiche Bedientaster und Einstellräder, die der Fotograf (ähnlich einem Musiker) in Sekundenbruchteilen finden und betätigen kann – im Notfall auch ohne hinzusehen. Müsste er einen Touchscreen navigieren, wäre diese intuitive Art der Bedienung jedoch nicht möglich. Das Beispiel zeigt: Für sensible und schnelle Einstellaufgaben sind Handeinsteller nach wie vor das Mittel der Wahl.

„Die Einsparung separater Bedienelemente durch einen universellen Touchscreen reduziert zwar die Gerätekosten, für eine Kaufentscheidung ist dieser Faktor jedoch oft nicht wesentlich“, so Georg Ackermann, Produktmanager bei Megatron. „In vielen Anwendungsbereichen ist es von größerer Relevanz, dass sich ein Drehknopf wesentlich effizienter bedienen lässt und der Nutzer deshalb weniger schnell ermüdet.“ Auch in Sachen Präzision ist das Handrad dem Touchscreen klar überlegen – wichtig ist das zum Beispiel bei einer exakten Positioniertätigkeit an einer Bearbeitungsmaschine. Hier wird zudem die Dynamik der Bewegung vom groben, schnellen Verfahren bis zur exakten Zielanfahrt durch die Drehbewegung intuitiv nachgebildet.

„Ein weiterer Vorteil liegt im schnellen und einfachen Zugriff“, so Ackermann. „Ein Handrad ist nicht in einem Untermenü versteckt und kann somit in kritischen Situationen schnell aktiviert werden.“ Aufgedruckte Skalen und Symbole auf der Montagefläche sorgen zudem für eine intuitive Bedienung – auf einen Blick ist ersichtlich, in welche Richtung der Anwender drehen muss und wie viel Reserve bis zum Maximalwert gegebenenfalls noch vorhanden ist. Beim Einsatz zum Beispiel in einem Operationssaal tragen diese Faktoren entscheidend zur Sicherheit bei: Hier haben die Bediener weder die Ruhe noch die Zeit, sich durch verschachtelte Untermenüs zu navigieren.

Megatron bietet im Bereich der Handeinsteller (engl. Panel Encoder) eines der breitesten Produkt- portfolios weltweit, so dass sich für die vielfältigen Anforderungen der verschiedenen Einsatzbereiche jeweils die optimale Lösung finden lässt. Im Sortiment finden sich zum Beispiel kontaktlose Technologien, die bei neuen Gerätekonstruktionen immer häufiger die traditionellen, preisgünstigen Potenziometer ablösen – denn deren elektromechanisches Sensorprinzip ist anfällig für Verschleiß und reagiert empfindlich auf Lösungsmitteldämpfe oder Staubpartikel. Neben optischen Messprinzipien werden zunehmend Handeinsteller mit Halleffekt verwendet, die eine komplette Kapselung des Sensors zum Beispiel durch Vergießen ermöglichen. Somit lässt sich auch eine Verschmutzung oder Tauwasserbildung ausschließen, die bei optischen Systemen in rauen Betriebsumgebungen Probleme bereiten kann. Die Signale sind bei diesen Lösungen in der Regel bereits konditioniert und es stehen zahlreiche Schnittstellen zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil liegt im Preis: „Der Einsatz der Hall-Technologie ist nicht mehr teuer, denn die Preise für Sensorchips werden stetig günstiger“, so Ackermann. „Für geringe Zusatzkosten sind außerdem nahezu beliebige Signalkonverter auf der Platine integrierbar.“

Für die Integration des gewählten Handeinstellers in die jeweilige Applikation wird mechanisches Know-how benötigt. Die Experten von Megatron stehen den Anwendern dabei beratend zur Seite. Ein Beispiel ist die Tastfunktion von Drehimpulsgebern, über die der Anwender die vorgegebene Einstellung quittieren oder in einem Einstellmenü navigieren kann. „Der Knopf darf dabei nicht zu groß sein, denn sonst ergibt sich bei einem außermittigen Tastendruck der sogenannte Schubladeneffekt“, führt Ackermann aus. Ähnlich einer Schraub- zwinge verkantet sich dabei die Welle in der Gleitlagerführung. „Die Lösung liegt in einem kleineren Knopf. Alternativ muss das Design des Knopfes so ausgeführt sein, dass der Bediener beim Tastendruck automatisch die Mitte trifft.“ Außerdem sind spezielle Gleitbeschichtungen der Welle sowie die Verlängerung des Gleitlagers möglich.

Grundsätzlich sind bei allen Megatron-Handeinstellern individuelle Anpassungen möglich. Anhand der schematischen Darstellung eines Drehgebers der MRS-Baureihe lassen sich die Optionen veranschaulichen. Im Schnittbild sieht man das Rastrad mit einer Kontur von beispielsweise 16 Vertiefungen, das in eine gefederte Kugel einrastet. Über die Federkonstante lässt sich das Drehmoment variieren. Die Unterseite der Betätigungswelle endet auf einem Kalottenschaltkontakt. Somit kann durch Drücken auf den Bedienknopf ein Schaltimpuls zum Quittieren der Eingabe erzeugt werden. Hier ließe sich durch eine zusätzliche Feder die Tastkraft erhöhen. „Bei dem hier dargestellten Drehimpulsgeber wäre zudem eine frontseitige Abdichtung möglich“, so Ackermann. Dabei wird ein O-Ring zwischen der Oberseite des Gehäuses und der Montageplatte eingebaut. Er verhindert, dass Wasser durch die Bedientafel eindringen kann. Ein weiterer O-Ring befindet sich zwischen der Welle und der Innenseite des Gleitlagers. Hier ist auf eine sorgfältige Abstimmung der Tastfeder mit der Reibkraft des O-Ringes zu achten, damit zum Beispiel bei tiefen Temperaturen der Taster auch zuverlässig wieder zurückfedert.

Bei der individuellen Anpassung von Handeinstellern ist nicht zuletzt die Dimensionierung des Betätigungsdrehmoments entscheidend. „Ein Bauarbeiter mit Schutzhandschuhen hat andere Anforderungen als ein Chirurg“, erläutert Ackermann. Die Wahrnehmung des Drehmomentes ist durch die Knopfgröße bestimmt, die Werte sind ohne die Angabe der Drehgeschwindigkeit nicht vergleichbar. Weiterhin ist die Haptik insbesondere bei rastender Drehhemmung ein grundlegendes Kriterium für die qualitative Einschätzung des Gesamtgerätes durch den Anwender. „Welche Anpassungen wirklich sinnvoll sind, ist immer abhängig von der Applikation und den verwendeten Sensortypen“, fasst Ackermann zusammen. I Halle 4A, Stand 226

Das optoelektronische Messprinzip der MRS Miniaturdrehgeberserie von Megatron gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit und eine lange Lebensdauer. Die optoelektronischen Handeinsteller stellen eine kostengünstige Alternative zu Drehimpulsgebern mit mechanischen Schaltkontakten dar und sind wahlweise mit Taster zum Quittieren der Eingabe erhältlich. Durch die kompakte Bauform (Gehäuse LxBxH 15x19x8,5 mm) sind sie ideal geeignet für die direkte Leiterplattenmontage in jeder Einbaulage. Die Baureihe MRS ist mit 16 oder 32 Rastungen oder optional auch ohne Rastung ausgestattet. Die Auflösung beträgt vier oder acht Impulse pro Umdrehung. Die Drehimpulsgeber gibt es mit einer Versorgungsspannung von 5 oder 3,3 V. Weitere Varianten sind mit verstärkter Rastung und/oder einer Kunststoffwelle verfügbar. Zudem ist eine frontseitige Abdichtung gemäß Schutzklasse IP 65 möglich. Ab mittleren Stückzahlen (> 100) sind außerdem Modifikationen der Wellengeometrie erhältlich.

Megatron

Georg Ackermann Senior Produktmanager Winkelsensorik Tel.: 089 460 94-0 georg.ackermann@megatron.de www.megatron.de

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