Zuverlässige Bedienung auch mit geschützten Fingern

Kapazitive Touchsensoren im Handschuhtest

Auch beim Einsatz verschiedener Handschuhe sollten Touch-Anzeigen problemlos und fehlerfrei Eingaben registrieren Bild: Danielson

Moderne Anzeigen mit Touchsensoren werden in vielen Bereichen der Industrie, Forschung Medizin und Lebensmittelverarbeitung eingesetzt. So vielfältig wie der Einsatz sind auch die Anforderungen nach Widerstandskraft gegenüber äußeren Einflüssen. Chemikalien, Hygienevorschriften, Desinfektionsmittel oder mechanische Gefährdungen betreffen aber nicht nur die Anzeige, sondern erfordern oft auch einen Schutz für die Hände des Bedieners. Gerade bei der Bedienung mit Schutzhandschuhen gibt es bei herkömmlichen Touchsensoren aber oft Probleme mit der zuverlässigen Eingabeerkennung. Eine optimal abgestimmte Kombination aus Sensor und Controller erlaubt nun bei sehr vielen Handschuhmaterialien und -typen die präzise Erkennung von Bedienereingaben. Das wurde u.a. durch eine Testreihe bestätigt.

Auch beim Einsatz verschiedener Handschuhe sollten Touch-Anzeigen problemlos und fehlerfrei Eingaben registrieren. Das gilt besonders in sicherheitskritischen Branchen wie der Chemie-, Medizin- und Pharmatechnik, wo oft Handschuhe verwendet werden. Leider zeigt die Realität, dass aufgrund des technischen Prinzips, also der Auswertung geringster Ladungsverschiebungen, eine universelle Handschuhbedienbarkeit von vielen Anbietern nicht sicher gewährleistet werden kann. Der Hersteller Danielson aus den Niederlanden ist als Komplettanbieter in der Lage, mit der Kombination aus anwendungsspezifischem Touchsensor und Controller nahezu alle Touchscreens für verschiedene Handschuhe bedienbar zu machen.

Aufbau projektiv-kapazitiver Touchscreen

Bei Smartphones wird das Problem umgangen, indem Spezial-Handschuhe angeboten werden. Dies ist natürlich für Industrie- oder Medizintechnik keine praktikable Lösung. Hier muss die Bedientechnik mit den vorgegebenen Schutzhandschuhen funktionieren, nicht umgekehrt. Um zu verstehen, wie dieses Problem gelöst werden kann, werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise projektiv-kapazitiver Touchscreens.

Moderne Eingabepanels bestehen aus einem Gehäuse, in dem sich in Sandwich-Bauweise die LCD-Anzeige und darüber eine Schutz-Glasschicht mit dem Touchsensor befinden. Der Sensor wird dabei direkt auf die Unterseite der Schutzplatte aus Glas oder Polycarbonat auflaminiert. Berührt nun ein Finger die Abdeckung, entsteht im Sensor eine Ladungsverschiebung. Sie erhöht die Kapazität der darunterliegenden Elektroden. Diese Kapazitätserhöhung ist stark abhängig vom Material und der Stärke des Schutzhandschuhs sowie vom Anpressdruck. Sie wird gemessen und über einen speziellen PCAP-Controller ausgewertet. Da es um die Auswertung geringster Kapazitätsänderungen geht, ist eine optimale Abstimmung und Verarbeitung aller Teile essenziell. Bei herkömmlichen Systemen, die aus Komponenten unterschiedlicher Hersteller lediglich zusammengefügt werden, mangelt es daher oft an der nötigen Feinabstimmung. Danielson dagegen fertigt alle Einzelkomponenten, sprich Sensor und Controller, selbst und laminiert den Sensor in der eigenen Panelfertigung auch selbst auf die Deckplatte. So lassen sich alle Parameter optimal und in Serie reproduzierbar aufeinander abstimmen, um eine hohe Empfindlichkeit und Benutzerfreundlichkeit zu erreichen.

Die Eingabe mit nacktem Finger ist leicht zu erkennen, kommen Schutzhandschuhe ins Spiel ist spezielles Knowhow gefragt Bild: Danielson

Die Eingabe mit nacktem Finger ist leicht zu erkennen, kommen Schutzhandschuhe ins Spiel ist spezielles Knowhow gefragt

Die Auswertung der so gewonnenen Daten übernimmt der Controller, der die elektrische Kapazität der Elektroden überwacht. Über komplexe Auswerte-Algorithmen wird dann die genaue Position der Berührung bestimmt. Unterschiedliche Deckglasschichten und Materialien sowie die verschiedenen Handschuhvariationen werden bei der Auswertung standardmäßig ebenso berücksichtigt wie die Erkennung mehrerer Finger unabhängig voneinander. Für besonders schwierige Einsatzgebiete besteht zudem die Möglichkeit, die Auswerteparameter der Controller-Software auf die speziellen Anwendungsanforderungen fein abzustimmen.

In der Anwenderpraxis bedeutet das, der Controller kommuniziert direkt mit dem PC-System über eine USB-Schnittstelle. Der Touch-Panel-Treiber ersetzt dabei vollständig die Maus und unterstützt Betriebssysteme wie Windows, Linux, Mac OS X und QNX. Damit ist eine leichte Integration auch in bestehende Systeme sichergestellt und das ohne Wartungsbedarf bei hoher Lebensdauer und Multitouchfähigkeit mit Gestenerkennung bei nur geringem Aktivierungsdruck.

Unterschiedliche Handschuhmaterialien und -typen im Test

Latex- oder Nitrilhandschuhe im medizinischen Bereich behindern die sicher Eingabe nicht Bild: Danielson

Latex- oder Nitrilhandschuhe im medizinischen Bereich behindern die sicher Eingabe nicht
Bild: Danielson

Praxistests mit einem so für universelle Eingabeerkennung optimierten Display haben für unterschiedliche Handschuhmaterialien bzw. branchenspezifische Schutzhandschuhe folgende Ergebnisse erzielt:

Die im medizinischen Bereich bevorzugten dünnen Handschuhe aus Latex oder synthetischem Polymer werden einwandfrei erkannt. Die Finger gleiten leicht über die Bedienoberfläche, es bleiben keine Abdrücke oder Streifen auf der Glasscheibe zurück. Bei in der Lebensmittelindustrie weitverbreiteten Vinylhandschuhen ist die Erkennung ebenfalls gut, gepuderte Ausführungen sitzen allerdings recht lose an den Händen und können im Einzelfall beim Bedienen des Panels verrutschen. Ausführungen in Polyethylen erfordern einen leicht erhöhten Bediendruck beim „Ziehen“, normale „Punkteingabe“ durch Antippen ist problemlos möglich.

Robuste Handschuhe eigene sich eher für Tippeingabe auf „Schaltflächen“ und weniger für feinere Strukturen Bild: Danielson

Robuste Handschuhe eigene sich eher für Tippeingabe auf „Schaltflächen“ und weniger für feinere Strukturen

Bei Handschuhen, die gegen chemische und bedingt mechanische Einflüsse schützen, ist über ein inneres Baumwollgewebe eine äußere Schutzschicht aus entsprechendem Kunststoff aufgebracht. Diese Modelle werden ebenfalls gut erkannt, erfordern aber einen etwas höheren Andruck und lassen sich wegen der „bremsenden“ Oberflächenbeschichtung schwerer über die Paneloberfläche ziehen. Auch hier sind Punkteingaben durch Antippen problemlos möglich. Schnittschutzhandschuhe mit Polyurethan (PU) Beschichtung, die gegen Schnitte, Abrasion oder Durchstich schützen, gleiten dagegen leicht über die Oberfläche und sind sowohl bei Zug wie punktueller Eingabe gut zu registrieren. Beschichtete Handschuhe für besseren Griff gleiten je nach Beschichtung (meist Nitrilbeschichtung) wiederum schwerer über die Oberfläche. Punkteingabe ist problemlos möglich, Ziehen erfordert etwas mehr Druck und Kraft.

Problemloses Arbeiten mit unterschiedlichen Handschuhen

Klassische Arbeitshandschuhe aus Leder sind aufgrund der recht groben Ausführung etwas im Nachteil, wenn es um die Bedienung entlang feiner Linien geht. Bei Zug- oder Druckeingabe in gröberen Strukturen werden die Berührungen problemlos erkannt und umgesetzt. Gleiches gilt in verstärktem Maß für Schweißschutzhandschuhe, die aus schwerem Leder gefertigt sind. Textile Handschuhe aus ungebleichter Baumwolle, die als Unterziehhandschuhe für andere Handschuhtypen oder solo als Schutz gegen Fingerabdrücke eingesetzt werden, zeichnen sich durch sehr leichtes Gleiten über die Bedienfläche aus. Die Erkennbarkeit bei Punkt- und Linieneingabe ist hervorragend. Thermoschutzhandschuhe aus weichem Gewebe gleiten ebenfalls leicht und lassen sich durchweg gut erkennen.

Mit der richtigen Eingabemaske lassen auch eher unförmige oder steife Schutzhandschuhe eine exakte Bedienung zu. Bild: Danielson

Mit der richtigen Eingabemaske lassen auch eher unförmige oder steife Schutzhandschuhe eine exakte Bedienung zu.
Bilder: Danielson

An einem modernen Touchpanel mit kapazitiver Eingabeerkennung kann man problemlos mit unterschiedlichen Handschuhen arbeiten. So ist die Sicherheit der Anzeige durch ein Schutzglas ebenso gesichert wie der Schutz der Hände des Bedieners durch die Handschuhe. Gleichzeitig steigt die Zuverlässigkeit der gesamten Bedienung, da es trotz Handschuhen zu keinen Fehleingaben mehr kommt. Bei besonders schwierigen Einsatzbedingungen kann der Hersteller die Komponenten auch auf die besonderen Bedingungen abstimmen. Dazu werden bisher noch nicht getestete Handschuhtypen des Kunden eingehend geprüft und die Touchpanels auf die so festgestellten Eigenschaften abgestimmt. So kann in fast jedem Fall eine zufriedenstellende Eingabeerkennung gewährleisten.

Über Danielson
Danielson ist führender paneuropäischer Lieferant maßgeschneiderter Folientastaturen, Touchscreens und Lösungen für Industriegrafik und fertigt neben kapazitiven auch resistive Touchscreens, Piezoschalter, Folientastaturen und Silikonschaltmatten. Daneben ist die Firma auf die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von Bedieneinheiten, insbesondere mit Touchscreens spezialisiert. Das Unternehmen ist mit Vertriebsingenieuren in mehreren Ländern Europas vertreten; es fertigt in den Niederlanden, in Großbritannien und in Fernost. Mit mehr als 1.000 Kunden und einer 75-jährigen Geschichte steht Danielson für umfassende Erfahrung und Fachkompetenz in einer Vielzahl von Anwendungen auf verschiedenen Märkten. Danielson liefert ausschließlich Lösungen, die dem Maßstab „fit for purpose“ gerecht werden und profitiert dabei von seinem umfangreichen Produktportfolio, einer eigenen Konstruktions- und Entwicklungs-Abteilung, lokaler Fertigung und einer starken Produktentwicklung. Prototypen sowie kleinere bis mittlere Stückzahlen werden in Europa (Niederlande) gefertigt, größere Serien in Fernost bei einem langjährigen Partner. Dank ERP-Fertigung mit lokalen Lagerungsmöglichkeiten und zweigleisigem Beschaffungssystem ist eine fristgerechte Lieferung am richtigen Ort und in der gewünschten Qualität gewährleistet. Das Produktions-Know-how erlaubt, kurzfristig Prototypen zur Verfügung zu stellen und auch bei geringen bis kleineren Stückzahlen das Design an die jeweilige Anwendung anzupassen.
Avatar

Ronald van der Voort

Produktmanger Touchscreens bei Danielson Europe B.V.

Andreas Zeiff

Andreas Zeiff

Studium des Chemie-Ingenieurwesens und der Chemie, Beschäftigung mit Elektronik, berufliche Tätigkeit im Maschinenbau, seit Ende 1998 journalistisch tätig für das Redaktionsbüro Stutensee.

Das könnte Dich auch interessieren …

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.