close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Sehen , Greifen und Spüren - Polyscope

EinbettenHerunterladen
36
AKTIVE BAUELEMENTE
«BEGREIFBARE» ELEKTRONIK
www.polyscope.ch
Touchscreens bieten ein ganz besonderes Bedienerlebnis – innovative Elektronikbauteile sind die Basis dazu
Neue Touchscreen-Technologien
Sehen, Greifen und Spüren
Touchscreens sind grundsätzlich nichts Neues, dennoch hat das Erscheinen des iPhones der
Touch-Technologie eine unglaubliche Popularität und einen neuen Innovationsschub
beschert. Waren bisherige Touchscreens als «Ersatz» für Tasten und Maus konzipiert, so
vermitteln die heutigen Technologien ein völlig neuartiges Bedienerlebnis.
» Roland Sandfuchs
Das neuartige Bedienerlebnis, wie es Touchscreens vermitteln, erreicht man durch die
Kombination von verschiedensten Technologien. Dieser Artikel gibt einen Überblick
über die aktuellen Technologien und Lösungen.
Resistive Technologie
Seit vielen Jahren sind Touchscreens in resistiver Technologie verbreitet. Sie sind kostengünstig herzustellen, vielseitig verwendbar und robust. Versieht man eine mit einer
durchsichtig leitfähigen Beschichtung versehene 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 mit um 90° versetzten
Elektroden so an, dass die Beschichtungen
Autor
Roland Sandfuchs, Field Application Engineer,
Maxim Integrated Products Switzerland AG,
roland.sandfuchs@maxim-ic.com
Der im MAX 11835/36 eingebaute Funktionsgenerator reduziert die Verzögerung für eine schnelle
und individuelle haptische Reaktion
einander zugewandt sind, erhält man einen
4-Wire-Touchscreen. Biegt man die obere
Platte, die auch aus transparentem Kunststoff
bestehen kann, mit einem Finger oder Stift so
durch, dass an der Berührungsstelle ein Kontakt entsteht, lässt sich durch eine wechselseitig anliegende Spannung und entsprechende Messungen an der gegenüberliegenden
Fläche die X- und Y-Position der Druckstelle
bestimmen.
Da der resistive Touchscreen auf Druck
reagiert, funktioniert er mit jeglicher Art von
Stift oder dem Finger. Im Gegensatz zu den
meisten kapazitiven Technologien kann man
ihn auch mit Handschuhen bedienen. Es lässt
sich jedoch nur ein Fingerdruck gleichzeitig
registrieren.
Moderne Controller wie der MAX 11800
übernehmen autonom die Berechnung der
X/Y-Koordinaten und entlasten dadurch die
Polyscope 22/10
«BEGREIFBARE» ELEKTRONIK
Host-CPU. Dies erlaubt eine schnelle Abtastung, die z.B. beim Erfassen einer Unterschrift
ein sauberes Schriftbild sicherstellt.
AKTIVE BAUELEMEMTE
Funktionsweise eines
Mutual-CapacitanceTouchscreens
Kapazitive Ausführungsformen
Projected Capacitive nennt man die Methode,
die zunehmend zum Einsatz kommt. Hinter
einer Glasplatte sind auf einer transparenten
Trägerplatte durchsichtige Leiterbahnen aus
Indium-Zinn-Oxid (ITO) angebracht. Ein die
Glasplatte berührender Finger beeinflusst
dabei das elektrische Kondensatorfeld und
gestattet durch geeignete Messungen die Erkennung der Berührung. Man unterscheidet
zwischen zwei grundsätzlich unterschiedlichen Funktionsprinzipien.
Eigenkapazität – Self-Capacitance
Bei diesem Funktionsprinzip versieht man
eine Leiterbahn mit einer genau bestimmten Ladung. Ein sich nähernder Finger leitet
einen Teil der Ladung nach Masse ab. Der
Touchcontroller wertet die sich dadurch verändernde Spannung an der Leiterbahn aus.
Dazu ordnet man ITO-Leiterbahnen (ITO = Indiumzinnoxid) in X- und Y-Richtung in einem
Rautenmuster an. Die genaue Position des
Fingers auf der Glasscheibe ermittelt der Controllerchip durch Interpolation. Es lässt sich
jeweils nur ein einzelner Finger detektieren,
echtes Multitouch ist nicht machbar.
Der MAX 11850 ist ein Beispiel eines dazu
passenden Controllers. Er bedient bis zu
31 ITO-Leitungen. Seine grosse Empfindlichkeit erlaubt auch die Bedienung mit Handschuhen, seine gute Störunterdrückung gewährt dünne, einfache ITO-Konstruktionen
ohne spezielle Abschirmung oder Sicherheitsabstand zum LCD-Display. Durch seine
intelligente Steuerung ist auch «Pseudo»Multitouch machbar, wie beispielsweise das
Zoomen durch das Spreizen zweier Finger.
Sein integrierter Mikrocontroller gestattet es,
den Baustein flexibel für Touchscreens unterschiedlicher Dimensionen, aber auch für Buttons oder Slideranordnungen zu verwenden.
Koppelkapazität – Mutual-Capacitance
Bei dieser Technologie verändert der Finger
die Koppelkapazität zweier sich kreuzender
Leiterbahnen. Der Controller steuert die Zeilen nacheinander an und wertet die Spannungsverläufe an den Spalten aus. Diese
Literaturhinweis
Weitere Informationen zu diesen
Touch-Technologien findet man auf
www.maxim-ic.com/TouchScreen
Polyscope 22/10
Funktionsweise und
Aufbau eines
Self-CapacitanceTouchscreens
Technologie ist Multitouch-fähig, erlaubt also
das Erkennen mehrerer Finger gleichzeitig.
Diese Technologie wird noch immer weiter
entwickelt. Dazu optimiert man für die diversen Einsatzzwecke die Geometrie der Leiterbahnen. Da man die zugehörigen Controller
oft kundenspezifisch für die jeweiligen Geräte
entwickelt, sind noch kaum Standardcontroller und Touchpanels am Markt erhältlich.
Die vierte Dimension
Eine weitere Ebene des Bedienerlebnisses
schafft das Haptik-Feedback. Der bedienende
Finger spürt, ob die Funktion vom Gerät ausgeführt wurde. Die sich im Moment im Markt
befindenden Mobiltelefone bedienen sich einer sehr rudimentären Methode: Der für den
Lautlosbetrieb im Gerät eingebaute Vibriermotor wird bei jeder Touch-Berührung kurz
eingeschaltet; das ganze Telefon schüttelt
sich. Zukünftige haptische Systeme werden
das Erleben weiter verfeinern.
Die Touchscreen-Glasscheibe kann man
durch spezialisierte Aktoren gezielt bewegen.
Es gibt solche Aktoren mit magnetischer Arbeitsweise, wie z.B. den neuartigen LinearResonant-Actuator (LRA), oder auf Piezo-Basis. Letztere gibt es in einlagiger Ausführung,
die eine hohe Spannung bis zu 300 V benötigen, oder in mehrlagiger, aufwendigerer
Technologie, die mit kleineren Spannungen
auskommen.
Der Haptik-Treiber MAX 11835 ist für einlagige Hochspannungs-Piezoaktoren ausgelegt. Er lässt sich direkt von einem Touch-
Funktionsweise eines resistiven Touchscreens
screen-Controller MAX 118xx ansteuern und
erlaubt dadurch eine praktisch latenzfreie
Reaktion, die für das Tasterlebnis sehr wichtig ist. Sein Wellenformspeicher bietet individuelle Bewegungsmuster, wodurch man das
Bedienerlebnis weiter optimieren kann.
Beispielsweise lassen sich so Schaltflächen
auf dem Display durch den darüberstreichenden Finger ertasten. Ein Druck auf die Funktion löst dann eine andere Wellenform aus,
die der Finger andersartig spürt. Dadurch
lassen sich Geräte auch ohne ständigen Blick
auf das Display sicher bedienen. Dies erhöht
beispielsweise bei Navigationssystemen oder
Medizingeräten die Personensicherheit.
«
Infoservice
Maxim AG
Bäulerwiesenstrasse 3, 8152 Glattbrugg
Tel. 044 828 80 80, Fax 044 828 80 99
roland.sandfuchs@maxim-ic.com
www.maxim-ic.com
37
Document
Kategorie
Technik
Seitenansichten
26
Dateigröße
237 KB
Tags
1/--Seiten
melden