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Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI)

So vielfältig wie die Einsatzgebiete

21. September 2016, 9:31 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Varianten von Touchscreens

Neben den mechanischen Tasten zählen Touchscreens zu den am meisten verwendeten Eingabesystemen. Jeder kennt sie von EC- und Fahrkartenautomaten sowie von Smartphones und Tablets. Eine Touch-Anzeigeeinheit besteht aus einem Display (z. B. TFT), einer darüber liegenden Touch-Einheit und einer entsprechenden Software. Die Software steuert die Anzeige auf dem Display und gibt gleichzeitig die ausgewerteten Berührungen an die Gerätesteuerung weiter. Umgangssprachlich wird häufig die Bezeichnung Touchdisplay für ein derart gestaltetes Eingabesystem verwendet. Genau genommen ist jedoch nur die Toucheinheit das Eingabesystem. Das Display ist lediglich die Ausgabeeinheit, weshalb im Folgenden nur die Toucheinheit betrachtet wird.

Einige Eigenschaften gelten gleichermaßen für alle technischen Ausprägungen von »Touches«. Dazu zählen höchste Flexibilität, intuitive Bedienung und vielfältige Designmöglichkeiten. Flexibilität zeigt sich unter anderem darin, dass sich die Anzeige auf dem Display und gleichzeitig die zur Steuerung gesendeten Impulse jederzeit verändern lassen. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Taste hinzugefügt werden. Analog lassen sich Informationen einblenden und jederzeit verändern. Auch Sicherheitshinweise oder Werbeeinblendungen können so auf den Geräten erscheinen.

Ein resistiver Touch besteht aus einem elektrisch leitfähig beschichtetem Trägerglas und einer ebensolchen Folie darüber. Durch den bei Berührung des Bildschirms einwirkenden Druck kontaktieren die beiden leitenden Schichten. Der hierdurch entstehende eindeutige Widerstandswert für die X- und Y-Richtung gelangt als Positionswert zur Steuerung. Positiv an dieser Methode ist, dass der Touch auch mit (dickeren) Handschuhen oder mit einem Gegenstand (z. B. Stift) bedient werden kann. Je nach Oberfläche und Helligkeit des Displays ist so ein Touch auch bei Sonneneinstrahlung gut bedienbar.

Nachteilig wirkt sich aus, dass der resistive Touch nur eingeschränkt multitouch-fähig ist: Scrollen lässt sich meist noch abbilden, das Betätigen mehrerer Elemente gleichzeitig jedoch nicht. Als Hauptnachteile werden vielfach die eingeschränkte Ablesbarkeit aufgrund mangelnder Schärfe und die gegen Verschmutzungen, Feuchtigkeit, Umwelteinflüsse und mechanische Beschädigung empfindliche Oberfläche erachtet.

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Unter einem kapazitiven Touch versteht man im Allgemeinen die Ausprägung als projiziert-kapazitiven Touchscreen (Projected Capacitive Touch, PCT). Dieser besteht aus zwei elektrisch leitenden Schichten, die einen Kondensator bilden. Ein Annähern beziehungsweise Berühren der Oberfläche verändert die elektrische Ladung auf der berührten Schicht und damit auch die Ladung des Kondensators. Den damit einhergehenden Stromfluss interpretiert die Auswerteschaltung als Signal und nutzt dieses, um die Koordinaten zu bestimmen. Druck auf die Schicht ist nicht erforderlich: Für die Oberfläche des Touches kann zum Beispiel eine Glasschicht verwendet werden.

Die Eingaberückmeldung erfolgt durch Anzeige und akustisches Signal. Der kapazitive Touch ist feuchtigkeitsbeständig, schmutzresistent und lässt sich mit der individuell anpassbaren Software in der optischen Erscheinung nahezu an alle Anforderungen anpassen. Dank der Glasoberfläche hat er eine hervorragende Brillanz. Ein Nachteil ist die eingeschränkte Bedienbarkeit mit Handschuhen, was den Einsatz z. B. im medizinischen Umfeld einschränkt. Alternativ können aber leitfähige Stifte oder Handschuhe genutzt werden.

Beim optischen Touch kommen meist Infrarotwellen zur Anwendung, deren Veränderung oder Unterbrechung erlaubt es, die Position zu bestimmen. Diese Touches benötigen jedoch relativ viel Platz an der Oberfläche, sind nur bedingt gegen äußere Einflüsse geschützt und daher für den Gebrauch im Freien ungeeignet. Für sehr großflächige Eingabesysteme, z. B. interaktive Wegweiser in Einkaufszentren, stellen sie jedoch häufig die einzige bezahlbare Alternative dar.