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Funktionale E-Paper in Tasten und Tastaturen: Ausgabe 05/2020, 26.03.2020

(R)evolution der Tasten

Wiederbeschreibbare und funktionale Tasten erleichtern den Wechsel der Anwender und machen Maschinensteuerung flexibler. Folientastaturhersteller Kundisch geht mit funktionalen E-Papern in seinen Produkten Digital Label System und Digital Label Key neue Wege.

Autor: Hendrik Bergau, Field Application Manager, Kundisch GmbH

Digital beschreibbare Tasten und Folien, die sowohl ihr Äusseres als auch ihre Funktionalität in Sekundenschnelle ändern können: Das liefert Folientastaturhersteller Kundisch GmbH & Co. KG mit seinen neuesten Produkten Digital Label System (DLS) und Digital Label Key (DLK). Das Unternehmen aus Villingen-Schwenningen, das zur weltweit tätigen Phoenix-Mecano-Gruppe gehört, liefert damit massgebliche Verbesserungsmöglichkeiten für die Mensch-Maschine-Kommunikation.

Flexible Zuordnung der Beschriftung
DLS wird im unteren Bereich eines Monitors verbaut und dient beispielsweise der Maschinensteuerung, HMIs mit hartverdrahteten Tastern oder Schaltschrankbeschriftungen. Hierzu werden Taster jeweils mit einem EPaper gekoppelt und erhalten Zuordnung zu einer Funktion und zur Hauptsteuerung. Die Beschriftung kann durch das E-Paper flexibel zugeordnet werden. Tastenbeschriftung und Tastenfunktion gleichzeitig zu verändern – aufWunsch auch hinter Glas –, das ist am Markt neuartig und von Kundisch bereits zum Patent angemeldet.

Flexibilität des Touchs – nun sicherheitsrelevant
Bis zu 126 E-Paper zu je 1,54 Zoll können geplant, mit Funktionen versehen und koordiniert werden, was eine enorme Platzeinsparung bedeutet. Die einzelnen E-Paper werden mechanisch verbaut und mit jeweils einer Slave-Platine verknüpft. Dem dahinter sitzenden Teilnehmer wird von der MasterPlatine eine Adresse zugeordnet, die weiss, an welcher Stelle welches E-Paper, welches Symbol und welche Funktion zu sein hat. Diese Master-Platine kommuniziert später mit der übergeordneten Rechnereinheit – sei es ein PC oder eine Steuerung.
Damit erhält die Flexibilität in sicherheitsrelevante Bereiche Einzug, die bereits aus dem Volltouch bekannt ist, bislang aber in einer hardwaremässig verdrahteten Taste nicht möglich war. Touch-Bedienungen sind einerseits nicht für sicherheitsrelevante Tasten erlaubt und geben andererseits kein haptisches Feedback. Üblicherweise werden deswegen die Tastenfunktion für fest verklebte Gravurplättchen am Schaltschrank neu aufgelegt. Lediglich bei Auslieferung der Maschine konnte individualisiert werden, danach waren Änderungen nur noch schwierig möglich. Bei dem von Kundisch etablierten Prinzip erledigt dies eine Software, die sowohl die Beschriftung der E-Paper als auch die Funktion dahinter ändert – innerhalb von wenigen Sekunden.

Reduktion der Tasten bei  gleichbleibender Funktionalität
Interessant ist die flexible Belegung der Tasten einerseits für anwenderspezifische Eigenheiten. Der Wechsel der Tastenbelegung kann beispielsweise bei einem Schichtwechsel anstehen, wenn ein neuer Mitarbeiter mit neuer Sprache oder Neigung zu anderer Tastenbelegung seinen Dienst beginnt. Andererseits kann das DLS auch gute Dienste im Sinne der Wirtschaftlichkeit leisten: Selten benutzte Tasten und Funktionen können in hintere Ebenen gelegt werden. In einem aktuellen Projekt von Kundisch waren beispielsweise 60 Taster gefragt, was einen enormen Mate-rialaufwand bedeutet hätte. Mit dem DLS wurden die Taster auf 20 reduziert: Die wichtigsten Funktionen liegen in der obersten Ebene, während auf die fehlenden 40 Positionen hardwaremäs- sig verzichtet wurde. Sie können nun durch einfaches Umschalten dargestellt werden.

Tinte aus cholesterischen Flüssigkristallen
Die E-Paper aus dem in der Regel für das DLS verwendeten Glassubstrat funktionieren tintenbasiert. Die Tinten aus schwarzen, weissen, roten oder gelben so genannten cholesterischen Flüssigkeitskristallen richten sich bistabil aus – je nachdem, wie sie bestromt werden. Das DLS wird spannungsfrei betrieben und benötigt Energie nur für den Moment der Umstellung von Funktion und Beschriftung, die dann stabil bleibt.

Neun Funktionen in einer Taste
Das Digital Label Key, das Kundisch demnächst auf den Markt bringen wird, ist eine Weiterentwicklung des DLS und in der Grundelektronik ähnlich: Ein E-Paper wird beschriftet und mit einer Funktion belegt. Allerdings ist das Display hier in eine Folientastatur integriert und schwimmend auf vier Schnappscheiben gelegt. Die gesamte Taste wird mit dem E-Paper verschmolzen, in jeder Ecke ist eine Schnappscheibe verbaut. Wird nun eine der Ecken gedrückt, ist im E-Paper die Tastfunktion hinterlegt und kann über die vier Ecken geschaltet werden. Dadurch entstehen zunächst vier Tasten. Allerdings sind die Flächen zwischen den jeweiligen Ecken zusätzlich mit der Option ausgestattet, beide Tasten gleichzeitig zu bedienen. Zusätzlich können in der Mitte alle vier Ecken zugleich angesteuert werden – insgesamt entstehen so neun Funktionen.
Wie beim DLS auch lassen sich Funktionen und Beschriftung jederzeit unkompliziert ändern. Das macht das Konzept interessant für viele Einsatzbereiche von Steuerung der Hauselektronik über Bierzapfanlagen bis hin zu Kaffeemaschinen. Ein Bus-System im Hintergrund der Lichtsteuerung beispielsweise ermöglicht, dass das ganze Haus über nur einen Schalter gesteuert werden kann. Die Anzahl der Tasten wird reduziert, was vor allem in der Bedienung von Gastronomiemaschinen spannend ist: Wo vorher 20 Tasten nötig waren, leistet die gleiche Arbeit nur noch eine, indem durch Umschaltung die selteneren Funktionen hinzugeschaltet werden können.

Herkömmliche Technologie
Während beim DLS meist Glas verbaut wird, bleibt das DLK mit der Folientastatur in der herkömmlichen Technologie, in der das EPaper eingearbeitet wird. Es galt, das E-Paper als ursprüngliches Anzeigeelement selbst bedienbar zu machen. «Wird es die mechanische Belastung aushalten?», war die Frage, die sich die Entwickler von Kundisch stellten. Es muss schliesslich ansteuerbar sein. Die Testphasen haben gezeigt: Auch nach einer Million Schaltzyklen arbeitet das E-Paper einwandfrei, ist wiederbeschreibbar und funktional.

Infoservice
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Tasten und E-Paper werden miteinander verknüpft und bilden beim Digital Label Key bis zu neun Funktionen in einer Ebene ab. Weitere Funktionalität lässt sich mit der Belegung binnen Sekunden hinzuschalten.


Bis zu 126 unterschiedliche Tasten und Funktionen können beliebig in unterschiedliche Ebenen gelegt werden.