Ontwerp van industriële waterdichte touchscreens: IP-classificatie, afdichting en bediening in natte omstandigheden

Waterdichtheid wordt niet alleen bepaald door een aanraaksensor. Het hangt af van hoe het afdekglas, het aanraakpaneel, de pakking, het beeldschermframe, de behuizing van het apparaat en de kabeldoorvoeren samenwerken. Een PCAP-paneel kan weliswaar druppels op het oppervlak verdragen, terwijl het afgewerkte apparaat toch langs de randen lekt. Een monitor met IP65-classificatie aan de voorzijde is ook iets anders dan een volledig afgedicht apparaat.

Bij een OEM-project is de relevante vraag niet simpelweg: “Is dit touchscreen waterdicht?”, maar:

Welk onderdeel van de eindassemblage wordt beschermd, tegen welke vorm van blootstelling aan water, en onder welke installatieomstandigheden?

Wat houdt de term “waterdicht touchscreen” eigenlijk in?

Bij industriële apparatuur heeft de IP-classificatie doorgaans betrekking op een geteste behuizing of een gemonteerde interface — niet op een losse LCD-scherm of aanraaksensor.

De vorm van het product bepaalt wat er redelijkerwijs kan worden gespecificeerd:

Productvorm	Wat deze bescherming doorgaans inhoudt
Alleen PCAP- of resistief aanraakscherm	De sensor kan gelamineerd en aan de randen afgedicht zijn, maar heeft doorgaans geen eigen IP-classificatie.
Aanraakscherm dat op een LCD-scherm is gelijmd	De gelijmde module elimineert de luchtspleet tussen het aanraakscherm en het LCD-scherm, maar zorgt niet voor een waterdichte afdichting aan de buitenkant.
Monitor voor paneelmontage met afdichting aan de voorzijde	De blootliggende voorkant voldoet na correcte installatie aan de opgegeven IP-beschermingsklasse. Voor de achterkant en de aansluitingen geldt niet noodzakelijkerwijs dezelfde beschermingsklasse.
Volledig afgedichte touchscreenmonitor	De voor- en achterbehuizing, de aansluitingen en de kabeldoorvoeren zijn ontworpen en getest als één beschermde eenheid.

Als in een specificatie alleen staat vermeld “IP65-touchscreen”, vraag dan of deze classificatie betrekking heeft op het voorpaneel of op de gehele monitor, en of deze pas geldig is nadat het paneel is geïnstalleerd.

Kies de IP-classificatie op basis van de werkelijke blootstelling

IP-classificaties hebben betrekking op verschillende testomstandigheden. Ze mogen niet worden beschouwd als een eenvoudige ranglijst waarbij het hoogste getal altijd de beste keuze is.

Beoordeling	Vloeistofbescherming in de praktijk	Veelvoorkomend industrieel gebruik
IP65	Waterstralen	Geïnstalleerde machinepanelen, overdekte buitenapparatuur en ruimtes die regelmatig aan opspattend water worden blootgesteld
IP66	Krachtige waterstralen	Apparatuur die in de open lucht staat of wordt blootgesteld aan intensieve afsproeiing
IP67	Tijdelijke onderdompeling onder gespecificeerde testomstandigheden	Volledig afgedichte apparatuur die tijdelijk onder water mag worden gedompeld
IP69 / IP69K	Waterstralen onder hoge druk en bij hoge temperatuur volgens de geldende norm	Voedselverwerking en andere omgevingen waar intensief wordt schoongespoeld

Een machine die met een vochtige doek wordt schoongemaakt, heeft niet dezelfde beschermingsgraad nodig als een terminal voor voedselverwerking die met heet water onder hoge druk wordt gereinigd. Ook bij blootstelling aan regen buiten is niet automatisch bescherming tegen onderdompeling vereist. Bepaal eerst de blootstelling voordat u de IP-code kiest:

• Waar kan het water vandaan komen?
• Gaat het om regen, opspattend water, een tuinslang, hogedrukreiniging of onderdompeling?
• Hoe lang duurt het, en zijn er schoonmaakmiddelen bij betrokken?
• Welke oppervlakken, kabels en connectoren zijn blootgesteld?

De vereiste classificatie moet vervolgens worden gecontroleerd aan de hand van de betreffende testnorm en de uiteindelijke installatiemethode.

De bescherming van de IP aan de voorzijde hangt af van de uiteindelijke installatie

Veel industriële beeldschermen maken gebruik van een aan de voorzijde afgedichte paneelmontageconstructie. Het beeldscherm wordt in een daarvoor bestemde opening geplaatst, waarbij de voorrand of het afdekglas het apparatuurpaneel overlapt. Een pakking rondom wordt tussen het beeldscherm en de behuizing samengedrukt om het binnendringen van water te voorkomen.

Zelfs als de juiste materialen worden gebruikt, kan de afdichting nog steeds defect raken. Veelvoorkomende oorzaken zijn onder meer:

• onvoldoende overlapping van het afdekglas of de rand;
• een ongelijkmatig opgesteld apparatenpaneel;
• te weinig of te veel compressie van de pakking;
• openingen bij hoeken of pakkingnaden;
• ongelijkmatige aandraaimoment van de schroeven;
• lijm of coating die niet compatibel is met de pakking;
• water dat binnendringt via kabelwartels, aansluitingen of onderhoudsdeuren.

Daarom moet de IP-classificatie aan de voorkant worden gekoppeld aan de montagetekening en de installatie-instructies. Het wijzigen van de uitsparing, de pakking of de bevestigingsdruk kan het resultaat beïnvloeden. Bij apparatuur op maat dient u de behuizingtekening te controleren voordat u monsters neemt. Zie onze Handleiding voor een aan een paneel te bevestigen touchscreenmonitor voor de gebruikelijke technische gegevens.

Waterdichtheid en een nat gevoel zijn verschillende eisen

Waterdichtheid zorgt ervoor dat er geen water bij de elektronica kan komen. De ‘wet-touch’-prestaties geven aan hoe het aanraaksysteem reageert wanneer er water op het glas zit. Het ene is geen garantie voor het andere.

Een frontpaneel kan weliswaar voldoen aan de eisen voor bescherming tegen binnendringen van vreemde stoffen, maar toch valse aanrakingen, sprongpunten of geen reactie vertonen. Water beïnvloedt het capacitieve veld, vooral wanneer het een aaneengesloten laag vormt of zich rond de rand ophoopt.

Voor PCAP-projecten is “ondersteunt natte aanraking” geen volledige specificatie. De daadwerkelijke omstandigheden moeten afzonderlijk worden getest:

• afzonderlijke druppeltjes;
• een dunne waterfilm;
• stromend regenwater;
• bediening met natte vinger;
• natte handschoenen;
• water dat rond de actieve grens vastzit.

Sommige controllers blijven werken als de vinger nat is. Andere stoten druppels af, maar schakelen de aanraakfunctie uit totdat het oppervlak weer droog is. Beide reacties kunnen aanvaardbaar zijn, mits hierover vóór de productie overeenstemming is bereikt en deze zijn getest met het definitieve glas, de firmware, de behuizing en de aarding.

Zie voor meer informatie over valse invoer en de ‘wet-touch’-diagnose veelvoorkomende problemen met capacitieve touchscreens.

Optisch verlijmen zorgt niet voor een waterdichte afdichting

Optische hechting vult de luchtspleet tussen het aanraakscherm en het LCD-scherm op. Dit vermindert reflecties, verbetert de structurele stabiliteit en verkleint het risico op condensvorming tussen die twee lagen.

Het zorgt er niet voor dat het beeldscherm luchtdicht tegen de behuizing wordt afgedicht. De bescherming tegen invloeden van buitenaf hangt nog steeds af van de overlapping van het glas, de randpakking, de vlakheid van het paneel, de montagedruk en de kabeldoorvoeren. In een luchtdichte behuizing kan ook condensatie ontstaan wanneer bij temperatuurschommelingen vochtige lucht binnenin blijft hangen.

Optisch verlijmen is daarom een nuttige behandeling voor beeldschermen, maar geen vervanging voor mechanische afdichting.

Waterdicht betekent niet automatisch dat het geschikt is voor gebruik buitenshuis

Een touchscreen voor buitengebruik heeft meer nodig dan alleen een IP-classificatie. Het ontwerp kan ook het volgende vereisen:

• voldoende helderheid voor de werkelijke richting van het zonlicht;
• AG- of AR-behandeling om reflectie tegen te gaan;
• UV-bestendige materialen en bedrukking geschikt voor buitengebruik;
• een geschikt bedrijfstemperatuurbereik;
• warmtebeheer voor zonneverwarming;
• afwatering die voorkomt dat er water rond de rand van het aanraakscherm blijft staan;
• betrouwbare bediening bij regen, vocht en met handschoenen aan.

Een waterdicht scherm met een lage helderheid is buiten mogelijk onleesbaar, terwijl een scherm met een hoge helderheid in een afgesloten kast oververhit kan raken. Bekijk deze vereisten samen.

Raadpleeg voor installaties in de open lucht onze oplossingen voor touchscreenmonitoren voor buitengebruik.

Controleer de volledige assemblage vóór de productie

Een testbankproef met een loszittend aanraakscherm is niet voldoende. Bij watertests moet gebruik worden gemaakt van een productieklaar exemplaar met de definitieve:

• afdekglas en oppervlaktebehandeling;
• pakking en lijm;
• behuizingspaneel en uitsparing;
• schroefposities en aanhaalmethode;
• aanraakcontroller en firmware;
• aarding en stroomvoorziening;
• kabelwartels en externe connectoren.

Controleer het testexemplaar zowel vóór als na blootstelling aan water. De tests kunnen bestaan uit het controleren op binnendringend water, het volgen van aanraaksporen, het reageren van de randen, isolatiecontroles en temperatuurcycli. Als het apparaat wordt onderhouden, herhaal de controle dan na demontage en hermontage.

Wat moet je naar je leverancier van aanraakschermen sturen?

Duidelijke projectinformatie voorkomt een dubbelzinnige specificatie van “waterdicht”. Geef vóór het opstellen van een offerte of het verstrekken van monsters het volgende door:

1. Schermgrootte, resolutie en helderheid.
2. PCAP, resistief of aanraakvrij.
3. Inbouwmontage, open frame of volledig gesloten constructie.
4. IP-bescherming aan de voorzijde of voor het gehele systeem is vereist.
5. Werkelijke blootstelling aan water en reinigingsmethode.
6. Vereisten inzake natte vingers, waterdruppels of handschoenen.
7. Omtrek van het afdekglas, uitsparing in het paneel en tekening van de behuizing.
8. Bedrijfstemperatuur en plaatsing binnen of buiten.
9. Video-, aanraak- en voedingsinterfaces.
10. Monsterhoeveelheid en verwachte jaarlijkse omvang.

Eagle Touch levert op maat gemaakte industriële aanraakschermen, LCD-touchmodules en industriële aanraakschermen voor OEM-apparatuur. We beoordelen het aanraakscherm, het LCD-scherm, het afdekglas, de controller, de afdichtingsinterface en de bevestigingsconstructie als één geheel – vooral wanneer het scherm in een bestaande behuizing moet passen en bij herhaalde productie consistent moet blijven.

Veelgestelde vragen

Kan een aanraakscherm zelf de beschermingsklasse IP65 hebben?

Normaal gesproken geldt de IP-classificatie voor de geteste behuizing of het eindproduct. Een aanraakscherm kan weliswaar bestaan uit gelaagd glas, afgedichte randen en waterdichte lijm, maar de prestaties ervan hangen nog steeds af van de manier waarop het in het apparaat is gemonteerd.

Werkt een PCAP-touchscreen ook als het nat is?

Het kan worden ontworpen voor het afstoten van druppels of voor gebruik met natte vingers, maar het resultaat hangt af van de controller, de firmware, het afdekglas, de aarding, het ontwerp van de rand en de aard van de blootstelling aan water. Het moet bij de eindmontage worden getest.

Welke IP-classificatie is het meest geschikt voor apparatuur voor buitengebruik?

Er is geen standaardclassificatie die voor alle buitentoepassingen geldt. Maak uw keuze op basis van de regenrichting, de waterdruk, de duur, de installatie, blootliggende aansluitingen en of onderdompeling mogelijk is. Houd ook rekening met de leesbaarheid bij zonlicht, de UV-bestendigheid, de temperatuur en het warmtebeheer.

Belangrijkste conclusie

Het juiste waterdichte touchscreen is niet zomaar het scherm met het hoogste IP-nummer. Het beschermingsniveau, de afdichtingsconstructie en de bediening bij natte vingers moeten aansluiten bij de daadwerkelijke apparatuur en worden getest in de uiteindelijke inbouwomstandigheden. Stuur ons de tekening van de behuizing, de blootstellingsomstandigheden en de vereisten voor de aanraakbediening, zodat we kunnen bepalen wat het juiste uitgangspunt is.