Bedienung mit geschützten Fingern

Kapazitive Touchsensoren im Handschuhtest

Moderne Anzeigen mit Touchsensoren kommen in vielen Bereichen der Industrie, Forschung, Medizin und Lebensmittelverarbeitung zum Einsatz. Und 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 zeigen sich bei herkömmlichen Touchsensoren oft Probleme mit der zuverlässigen Eingabeerkennung. Eine optimal abgestimmte Kombination aus Sensor und Controller erlaubt bei sehr vielen Handschuhmaterialien und -typen die präzise Erkennung von Bedienereingaben.

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.

Präzise Messung: Feinabstimmung der Komponenten

Bei Smartphones umgehen Hersteller das Problem, indem sie Spezial-Handschuhe anbieten. 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, gilt es einen Blick auf die Funktionsweise projektiv-kapazitiver Touchscreens zu werfen: 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. Die Kapazitätserhöhung wird gemessen und über einen speziellen PCAP-Controller ausgewertet. Da es sich um die Auswertung geringster Kapazitätsänderungen handelt, ist eine optimale Abstimmung und Verarbeitung aller Teile essenziell. Bei herkömmlichen Systemen, die aus Komponenten unterschiedlicher Hersteller bestehen, mangelt es daher oft an der nötigen Feinabstimmung. Danielson dagegen fertigt alle Einzelkomponenten – Sensor und Controller selbst und laminiert den Sensor in der eigenen Panel-Fertigung auf die Deckplatte. So lassen sich alle Parameter in Serie reproduzierbar aufeinander abstimmen, um eine hohe Empfindlichkeit und Benutzerfreundlichkeit zu erreichen. Die Auswertung der so gewonnenen Daten übernimmt der Controller, der die elektrische Kapazität der Elektroden überwacht. Komplexe Auswerte-Algorithmen bestimmen dann die genaue Position der Berührung. Unterschiedliche Deckglas-Schichten und Materialien sowie die verschiedenen Handschuhvariationen berücksichtigt die Auswertung standardmäßig ebenso wie die Erkennung mehrerer Finger. 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.

Handschuhmaterialien und -typen im Test

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 erkennen die Displays einwandfrei. 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. 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 als auch 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.

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