Manöver am Bildschirm ersetzen Tasten

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Kapazitive Ausführungsformen

Ganz ohne bewegliche Teile kommen kapazitive Touchscreens aus. Bei der Surface-Capacitive-Technik werden an den vier Ecken einer leitfähigen Glasplatte Spannungen angelegt. Nähert man sich dann der Oberfläche mit einem Finger oder Eingabestift, die ein anderes Spannungspotenzial haben, erfolgt ein kleiner Ladungsausgleich. An den vier Anschlüssen kann der Stromfluss dann gemessen werden, der je nach Abstand unterschiedlich groß ist und somit Auskunft über die X- und Y-Position gibt.

Zunehmend eingesetzt wird die Projected-Capazitive-Methode. Hier weist eine transparente Trägerplatte auf der Unterseite eine Matrix von zueinander rechtwinkligen Leiterbahnen oder rautenförmigen Flächen auf, zwischen denen elektrische Felder aufgebaut werden. Die Felder durchdringen die Oberfläche und eine Berührung wird erkannt, wenn sich an einem Kreuzungspunkt die Kapazität ändert. Grundsätzlich lässt sich, wie bei allen anderen Techniken, bei der Berechnung der Position die Auflösung durch Interpolation erhöhen.

Eingabe-Koordinaten optisch erfassen

Mit zwei oder drei in einem Rahmen eingebauten kleinen Kameras und eigener Beleuchtung lassen sich ebenfalls die Koordinaten eines Fingers oder Stiftes ermitteln. Der Rahmen lässt sich vor einem vorhandenen Bildschirm anbringen. Die Mechanik fällt jedoch relativ groß aus und ist nur für spezielle Anwendungen geeignet.

Wesentlich schlanker ist dies mit Infrarot-LEDs und Fotodetektoren zu bewerkstelligen. Mit den IR-LEDs wird ein Strahlengitter erzeugt und mit den Fotodetektoren festgestellt, an welcher Stelle vor dem Bildschirm der Strahlengang durch einen Gegenstand unterbrochen wird. Eingabesysteme mit dieser Technologie erfordern keine direkte Berührung des Bildschirms und können auch mit Handschuhen unter schlechten Umgebungsbedingungen betätigt werden.

Äußerst robust: Schallwellen erfassen

Bei Surface-Acoustic-Wave-Touchscreens wird eine Glasplatte an zwei aneinander angrenzenden Rändern mit nicht hörbaren Schallwellen angeregt. Auf den gegenüberliegenden Seiten wird gemessen, an welcher Stelle die Berührung und die damit verbundene Dämpfung der Schallwelle stattgefunden haben. Das Glas kann extrem hart und somit äußerst widerstandsfähig ausgeführt werden.

Haptic Feedback, ein sich gut anfühlender Zusatz

Ein Touchscreen lässt sich noch weiter verbessern, wenn der Bediener durch Vibrationen spürt, dass die Eingabe an der richtigen Stelle stattgefunden hat. Dafür wurden Chips entwickelt, die Aktoren ansteuern können, die den Bildschirm vibrieren lassen. Mit einem speziellen Signalmuster kann ein Schalterdruck eines mechanischen Schalters virtuell nachgebildet werden. Der Bediener erhält damit eine angenehme haptische Rückmeldung.

In Bild 2 ist ein Anwendungsbeispiel zu sehen. Im Baustein sind bereits viele nützliche Funktionen integriert, wie zum Beispiel Signalformgenerator, Statuslogik für Berührungsvorgänge und Treiber für Aktoren.

*Gerhard Winkler ist Applikationsingenieur bei Maxim in Planegg.

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