Touchscreen-Entwicklungen von Zytronic Auch mit Handschuhen bedienbar

Der australische Integrator APC Technology setzt bei seinen robusten PCs auf die feuchtigkeits- und schmutzabweisenden ZyBrid-Touchsensoren von Zytronic.

Dank neuer Entwicklungen ist die Touchscreen-Technologie nun auch für das industrielle Umfeld geeignet, selbst wenn die Sensoren durch dicke Glasschichten geschützt oder mit Handschuhen bedient werden müssen. Zudem sind die Steuereinheiten weniger anfällig für elektrische Störungen.

Derzeit dominiert die P-CAP-Touch-Technologie die berührungsgesteuerte Bedienung in industriellen Anwendungen. Ein Hauptvorteil von Technologien wie PCT und MCPT ist ihre hohe Berührungsempfindlichkeit. Überdies müssen die PCT-basierten ZyBrid-Touchscreens von Zytronics FT-Serie mit unbegrenzter Touch-Lebensdauer und driftfreiem Betrieb nie nachkalibriert werden. In Kombination mit einem gut konstruierten Touch-Controller kann die P-Cap-Technologie auf bis zu 40 gleichzeitige Berührungen präzise reagieren. Diese Multi-Touch-Funktionalität bietet diverse Vorteile, denn sie ermöglicht das Erkennen von Gesten wie Zusammen- und Auseinanderziehen der Finger für das Vergrößern oder Verkleinern der Anzeige. Auch die Immunität gegen versehentliche Berührungen wie das Abstützen mit der Handfläche bei gleichzeitigem Erkennen einer bewussten Berührung erfordert Multi-Touch-Fähigkeit.

Erkennen der Berührungsstärke

Eine weitere Neuerung mit enormem Potenzial ist das Erkennen der Berührungsstärke, womit wie bei mechanischen Tasten eine Rückmeldung zum Anwender möglich ist. So könnte ein Instrument die Einstellungen „Temperatur“, „Druck“ oder „Zeit“ melden, wenn der User seinen Finger auf dem Bildschirm bewegt. Sobald der Finger die gewünschte Option berührt, kann die Auswahl durch Verstärken des Drucks bestätigt werden.

Um das Erkennen der Berührungsstärke von Handheld-Geräten auf großformatige Touchscreens in gewerblichen und industriellen Anwendungen zu übertragen, muss wesentlich mehr getan werden als nur die gleiche Technologie zu skalieren. Die Displays der meisten Smart­phones verfügen über integrierte kapazitive Sensoren. Wollte man diese Methode jedoch auf einen großformatigen Bildschirm übertragen, so wäre dies äußerst kostspielig oder wegen eines starken Schutzglases sogar unmöglich. Die von Zytronic entwickelte Methode der druckempfindlichen Berührungserfassung beruht auf Messungen an der berührten Oberfläche des Sensors, weil die Berührung die Stärke des kapazitiven Signals verändert. Auf diese Weise erübrigt sich die Notwendigkeit von piezoelektrischen oder anderen Beschichtungen des Glases zur Messung des angewendeten Drucks.

Elektromagnetische Störungen

Elektromagnetische Störungen sind häufig ein Problem bei Touchscreens im industriellen Umfeld. In Bereichen mit ungleichmäßiger oder schlecht regulierter Stromversorgung werden Touchscreens möglicherweise von transienten Störspannungen im Netzkabel beeinträchtigt. Daher sind das Elektronikdesign und die vom Touch-Controller verwendete Firmware zur Berührungserfassung so zu verbessern, dass eine zufriedenstellende Integrität des Signals gewährleistet ist. Technologien wie die von Zytronic entwickelte Projected Capacitive Technology (PCT) arbeiten mit einem in einem laminierten Glasträger eingebetteten X-Y-Raster mikrofeiner Kondensatoren und erfassen eine Veränderung in der Leitfähigkeit der Elektroden anhand von Frequenzmodulationen. Eine Methode zur Dämpfung elektromagnetischer Störungen ist die Implementierung einer „intelligenten“ Frequenzscan-Funktion im Touch-Controller. Dabei bewegt sich die Betriebsfrequenz dynamisch zwischen 1,3 und 2,5 MHz, um Umweltrauschen zu erkennen, das eine korrekte Erfassung von Berührungen beeinträchtigen würde.

Für Zone 1 geeignet

Speziell konzipierte Touchscreens können sogar in gefährlichen und explosionsgefährdeten Umgebungen (Zone 1) eingesetzt werden. Smart-Ex-Terminals ermöglichen das Erfassen und die Analyse von Daten etwa auf Bohrinseln, wofür derartige Systeme ausreichend isoliert sein müssen. Daher muss man für solche Anwendungen eine Touch-Technologie wählen, die selbst im Freien rund um die Uhr fehlerfrei funktioniert, Salzwasser und Öl standhält und eine Bedienung mit dicken Schutzhandschuhen zulässt.

Die von Zytronic dafür entwickelte eigenkapazitive Touchsensor-Technik leitet eine bekannte Frequenz (ca. 1 MHz) durch die Kondensatoren, die wiederum über die Körperleitfähigkeit des Benutzers verändert wird, wenn sich sein Finger einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche des Touchscreens nähert. Mittels in die Touch-Controller-Firmware eingebetteter Algorithmen wird die Position, an der die Frequenzänderung stattfindet, interpoliert. Diese Methode der Berührungserkennung ist so empfindlich, dass das PCT-Sensorraster sogar unter einer dicken, laminierten Schutzschicht eingebettet werden kann. Mittels des Treibers lassen sich über die Firmware die Berührungsempfindlichkeit und die Erkennungsschwellen so einstellen, dass der Touchscreen je nach Bedarf selbst auf die zarteste Berührung oder nur auf starken Fingerdruck reagiert.