Worauf es beim Design-in von Touchdisplays ankommt

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Controller erlauben via API-Zugriff auf das Betriebssystem

Sensoren mit einer Diamant-Struktur funktionieren nur mit Controllern für diese spezielle Struktur und müssen zusätzlich noch angepasst werden. Sensoren mit der Snowflake-Struktur oder Silver-Nano-Wire-Struktur würden mit diesen Controller nicht funktionieren. Neben einer multitouchfähigen Displayoberfläche wurden für bestimmte, immer gleich bleibende Funktionen zusätzliche Buttons, Wheels und Slider integriert.

Es handelt sich um kapazitive Schalter, welche von hinten auf der geschlossenen Glasfläche als einzelne ITO-Sensoren verklebt sind. Die Auswertung der Schalter erfolgt über separate Controller, welche es beispielsweise von EETI, Atmel, Cypress oder Fujitsu gibt. Diese Controller werten die Veränderung des elektrischen Feldes durch Näherung einer zusätzlichen Kapazität, wie Finger oder ein leitfähiger Stylus aus und übermitteln diese Information als Zustandsänderung an das Embedded-System. Serielle Schnittstellen wie beispielsweise I²C sind hier üblich. An dieser Stelle sei auf eine Besonderheit der bereits weiter oben erwähnten COM-Module von congatec hingewiesen. Alle COMs verfügen über einen Board-Controller, der eine vollwertige I²C-Schnittstelle bereitstellt und via API vollen Zugriff von Seiten des Betriebssystems gewährleistet.

Die wichtigsten Parameter bei Tastaturen

Interaktion zwischen Mensch und Maschine basiert immer auf einem Wechselspiel zwischen Aktion des Menschen und Rückmeldung des Systems. Dass Berühren der Touchoberfläche über einem virtuellen Button und eine zugehörige Rückmeldung des Systems durch eine visuelle Veränderung der Display Information ist die am meisten verbreitete Variante.

Elektrosil beschäftigt sich schon lange mit Folientastaturen und Silikonschaltmatten. Bei Tastaturen spielen Parameter wie Oberflächenstruktur, Materialhärte, Tastenhub oder Kräfte eine große Rolle.

Beispielsweise wird bei der Dimensionierung der Knackfrösche bei Silikonschaltmatten sehr viel Zeit und Mühe investiert. Das haptische Feedback unterscheidet zwei grundsätzliche Arten der Haptik. Zum einen gibt es die taktile Wahrnehmung als Bestandteile der Oberflächensensibilität.

Bei den Touchscreens als normalerweise ebene Oberflächen kann durch Beschichtungen oder Ätzungen, also durch Veränderung der Rauheit, eine unterschiedliche Wahrnehmung und Funktion erreicht werden. Viel wichtiger ist aber die Propriozeption, also die Tiefensensibilität.

Wie sich haptisches Feedback bei Touchscreens erreichen lässt

Während bei Tastaturen über Hub oder Kraft eine haptische Wahrnehmung erzeugt wird, ist das bei Touchscreens nicht möglich. Abhilfe schafft hier eine Ergänzung durch Force-Feedback, wie in Spielekontrollern bereits millionenfach eingesetzt. Im unserem konkreten Beispiel wurden piezoelektrische Aktuatoren an der Glasoberfläche angebracht, welche die gesamte Oberfläche zum Vibrieren bringen. Somit können sehr unterschiedliche propriozeptorische Wahrnehmungen erzeugt werden. Das reicht von einem einfachen Bestätigen des virtuellen Drückens eines Buttons mit kurzem Hub bis hin zu komplexen Vibrations-Strukturen für unterschiedliche Funktionen.

Hier ist die Integration zum Gehäuse wichtig, da alle Schwingungen, Vibrationen und Resonanzen aufeinander abgestimmt werden müssen. Hier nur am Rande erwähnt, können natürlich auch Sprachein- und -ausgabe eine Interaktion optimieren. Gerade die Spracheingabe ist sehr problematisch, da in den meisten Fällen zunächst einen Anlernen des Users an das System erfolgen muss, was gerade bei Applikationen mit ständig wechselnden Usern nicht möglich ist.

Eine definierte Funktion zuverlässig steuern

Die einzelnen Komponenten stehen immer in einer Wechselwirkung zueinander und müssen daher sorgfältig aufeinander abgestimmt sein. Elektrosil kann hier mit jahrelanger Erfahrung unterstützend zur Seite stehen. Abschließend sei nochmals darauf hingewiesen, dass neben allen technischen Fragen vor allem eine Frage im Vordergrund stehen sollte: Wie kann innerhalb einer bestimmten Applikation eine definierte Funktion zuverlässig und eindeutig gesteuert werden? Hierzu sind vor allem das Umfeld des Users und dessen Fähigkeiten und Möglichkeiten zu analysieren und in alle weiteren Überlegungen einfließen zu lassen.

* * Andreas Kopietz ist im Business Development für Elektrosil tätig.

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