Manöver am Bildschirm ersetzen Tasten

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Einfachster Touchscreen: Kräfte messen

Nimmt man eine Glasplatte, versieht sie mit vier Drucksensoren an den Rändern und befestigt diese Konstruktion auf einem Bildschirm, entsteht ein einfacher Touchscreen. Aus dem Kräfteverhältnis und somit den elektrischen Ausgangssignalen der Sensoren kann die Position ermittelt werden, an der eine Kraft einwirkt. Eine Eichung über Vergleichsmessungen ist unbedingt erforderlich. Trotzdem bleibt die Lageerkennung zum Beispiel bei Temperaturänderungen nicht stabil, wenn nicht noch weitere patentierte Berechnungsalgorithmen hinzukommen.

Höchster Marktanteil: Widerstand messen

Analog Resistive Touchscreens haben bisher den höchsten Marktanteil, da sie kostengünstig herzustellen, vielseitig verwendbar und robust sind. Sie basieren auf einer dünnen, optisch transparenten, aber leitfähige, Indium-Zinnoxid (ITO)-Schicht, die auf einem Glassubstrat einseitig aufgebracht ist. Versieht man eine mit dem Halbleiterwerkstoff ITO beschichtete Glasplatte an zwei gegenüberliegenden Rändern mit Ableitelektroden und legt an die Elektroden eine Spannung an, kann man wie bei einem Potenziometer eine Spannung abgreifen, die von der Position der Kontaktstelle abhängt. Ordnet man nun eine zweite Platte in geringem Abstand so an, dass beide Beschichtungen nach innen weisen und die Elektroden der beiden Platten um 90 Grad versetzt sind, erhält man einen 4-Draht-Touchscreen.

Wird die obere Platte, die auch aus transparentem Kunststoff bestehen kann, mit einem Finger oder Stift an der Berührungsstelle so durchgebogen, dass ein Kontakt entsteht, kann durch eine wechselseitig anliegende Spannung an der jeweils gegenüberliegenden Fläche eine Spannung gemessen werden, die im Verhältnis zur X- und Y- Position steht. Je nach verwendetem Material ist es erforderlich, dass punktförmige Miniaturabstandshalter den nötigen Abstand im unbelasteten Zustand gewährleisten.

In Bild 1 ist die elektrische Funktionsweise gezeigt. Zu sehen ist, dass nicht nur die Position, sondern auch der Auflagedruck gemessen werden kann.

Wenn keine Druckmessung erforderlich ist, lässt sich der Stromfluss durch die Kontaktstelle vermeiden und so die Lebensdauer erhöhen. Dies ist bei der 5-Draht-Technik der Fall. Die untere Platte wird dazu an allen vier Ecken mit Elektroden versehen, über die obere Platte wird lediglich die Spannung abgegriffen.

Mit weiteren Elektrodenanschlüssen, und somit noch mehr Verbindungsleitungen, lässt sich die Messgenauigkeit erhöhen. Dabei wird die angelegte Spannung kontrolliert und nachgeregelt, um vor allem das Driften bei Temperaturschwankungen zu vermeiden.

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