PCAP-Displays
So klappt das Bedienen auch mit Handschuhen
Projective-Capacitive-Monitore für die Industrie oder Medizin müssen sich auch dann noch korrekt bedienen lassen, wenn diese mit Flüssigkeiten in Kontakt gekommen sind oder der Bediener Handschuhe trägt. Hierfür ist ein PCAP-System nötig, dessen Komponenten auf diese Anforderungen ausgelegt sind.
Bedient man eine PCAP-Oberfläche (Projected Capacitive, PCAP) mit Handschuhen, fungiert das Gewebe des Handschuhs als Isolationsschicht zwischen dem Finger und dem Bildschirm. Dadurch ist der Einfluss des Fingers auf die Sensorsignale geringer, was die eindeutige Erkennung des Fingers erschwert. Das Material des Handschuhs, dessen elektrische Leitfähigkeit sowie die Dicke des Handschuhmaterials beeinflussen also die Höhe der Sensorsignale und somit das Erkennen des Fingers. Ist der Sensor in solchen Fällen zu sensitiv eingestellt, ist er anfällig gegen äußere Einwirkungen wie EMV-Störeinflüsse.
Flüssigkeiten, insbesondere solche mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, haben unter Umständen ähnliche oder gleiche Signalcharakteristik wie ein oder mehrere Finger. Dies kann zu sogenannten Ghost Touches, nicht gewollten Touchevents, führen. Auch das Erkennen des Fingers innerhalb großflächiger Wasserpfützen ist eine Herausforderung: Denn die Flüssigkeiten sind elektrisch leitend, und das Potenzial des Fingers wird auf das Wasser übertragen. Das macht es schwierig, die Fingerposition genau zu bestimmen.
Vor allem in der Medizin erschweren stark leitende Flüssigkeiten das Bedienen von PCAP-Monitoren. Zu solchen Flüssigkeiten zählen zum Beispiel Kochsalzlösungen mit 0,3 bis 1 Prozent Salzgehalt, Lösungen mit Alkohol zur Desinfektion sowie Blut und andere Körperflüssigkeiten. Um die Funktionalität eines PCAP-Systems unter Einfluss von stark leitenden Flüssigkeiten auf der Oberfläche zu erhalten, gilt es, Fehlbedienung beziehungsweise Fehlauslösung zu vermeiden und die Bedienung sicherzustellen.
Jegliche Art von Flüssigkeit, und sei es nur ein Tropfen auf der Anwenderoberfläche, beeinflusst grundsätzlich das elektrische Feld. Bei unzureichend konfigurierten Systemen können so Ghost Touches auftreten. Die Bedienung in einer Wasser-/Flüssigkeitspfütze war dadurch lange Zeit fehleranfällig, denn herkömmliche Touch-Controller konnten nicht zwischen einem gewollten Touchevent, also einem Finger, und der Flüssigkeit unterscheiden.
Zwei Messmethoden für die Berührungserkennung
Eine Lösung dieses Problems brachte erst die Entwicklung neuer PCAP-Messverfahren. Die beiden hauptsächlichen Messmethoden, um Berührungen zu erkennen, sind Self-Capacitance und Mutual-Capacitance-Sensing. Beide Methoden verfolgen unterschiedliche Ansätze. Während bei der Self-Capacitance die Kapazität einer Elektrode gegenüber der Masse gemessen und jedes Sensorelement (X- und Y-Elektrode) getrennt voneinander abgetastet wird, versteht man unter Mutual-Capacitance die Messung zwischen zwei Elektroden (Bild 1). So kann die Systemelektronik jeden Elektroden-Kreuzungspunkt einzeln messen und gleichzeitig mehrere Berührungen auf dem Bildschirm erfassen. Wenn ein leitendes Objekt (zum Beispiel ein Finger) die Oberfläche berührt, verändert sich die Kapazität, die durch den Touch-Controller gemessen wird. Das lässt Rückschlüsse auf die Position des Fingers zu.
Technische Limitierungen waren der Grund, warum ältere Touch-Controller nur Mutual- oder nur Self-Capacitance verwendeten. Moderne PCAP-Controller dagegen kombinieren beide Methoden. Mutual-Capacitance wird vorzugsweise für die Multitouch-Erkennung verwendet, Self-Capacitance kommen bei der Handschuhbedienung und bei Einfluss von Flüssigkeiten zum Einsatz. Bei Self-Capacitance haben Wasser oder Feuchtigkeit auf dem Display so gut wie keinen Einfluss auf die erhaltenen Rohdaten. Bei der Messung der Mutual-Capacitance ändert sich der Einfluss hingegen stark (Bild 2).
Das Delta des Signals bei beiden Methoden ist bei einem behandschuhten Finger schwächer als bei einem bloßen Finger, weil mehr Abstand und damit Luftraum zwischen Finger und Touch-Display-Oberfläche ist. Das bedeutet, dass es bei dieser Anordnung im Wesentlichen auf die Systemempfindlichkeit ankommt. Durch neue Signalverarbeitungsalgorithmen und dem Einsatz von Self-Cap-Sensing ist eine Bedienung auch mit dicken Stoffhandschuhen möglich.
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- EasyTouch: PCAP-Systeme für den Industrieeinsatz
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