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Kapazitive Eingabegeräte

Vom Sensor zum Human Machine Interface

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Ein Touchsensor, wie er heute in vielen Systemen verbaut wird. Bild: Hummel

‚Optical Bonding‘

Hohe Ansprüche an das Optische und die Transparenz des Displays erfordern das ‚optical Bonding‘, die vollflächige, transparente Verklebung zwischen den Komponenten. Jedoch hat das Verfüllen mit Kleber zwischen Display und Touch beziehungsweise Touch und Cover Glas kapazitiven Einfluss, der berücksichtigt werden muss. Das Graphical User Interface (GUI) muss speziell für die Touchbedienung ausgelegt sein. Dessen Gestaltung hat eher geringen Einfluß auf die Systemauslegung, ist allerdings wichtig für eine angenehme Bedienung. Zu kleine Aktionsflächen oder zu schmale Sliderbahnen sind beispielsweise nicht geeignet und machen die Bedienung unangenehm beziehungsweise undefiniert.

Verteilte Kompetenzen

Alle Schwierigkeiten, die aus diesen Fehlerquellen resultieren, können sich verstärken, wenn mehrere Partner bei der Herstellung eines Systems zusammenwirken. Das liegt daran, dass in einer langen Prozesskette die Kernkompetenzen für das HMI-System auf mehrere Parteien verteilt sind. In einer solchen Wertschöpfungskette erreicht die Touch-Einheit oftmals nicht die erforderliche Leistungsfähigkeit, weil der Hersteller des Sensors zu wenig vom System erfährt und damit die Sensor/Controllerfunktionalität nur unzureichend einstellen kann. Anwender setzen daher häufig auf Touchsensoren und Touchcontroller, die im Handel als Standardprodukt verfügbar sind; allerdings sind diese wegen ungeeigneter Firmware oder Parametrisierung für die jeweilige Aufgabe in der Regel nicht geeignet, da die projektspezifischen Eigenheiten nicht angepasst sind.

Die eingeschränkten Tuningmöglichkeiten, das eingeschränkte Produktwissen und eventuell fehlende Tools führen zu einer nicht auf die Applikation abgestimmte Einheit. Änderungen, die während der Entwicklung und Produktion an der Applikation vorgenommen werden, fließen nicht in die Touchkonfiguration ein. Somit können HMIs mit ungenügender Touchperformance entstehen. Dies ist sehr frustrierend, denn damit entsteht der Eindruck, dass PCAP-Touchsyteme für industrielle Anwendungen nicht geeignet sind.

Tauglich für Industrie

Kapazitive Touchsysteme sind für die Industrie aber durchaus tauglich. Eine sehr enge und intensive Kommunikation zwischen den am Prozess Beteiligten kann zu einer in allen Belangen zufriedenstellenden Lösung führen. Klare Absprachen an den Leistungsübergängen und regelmäßiger Informationsaustausch helfen das jeweilige Touchverhalten an verschiedenen Wertschöpfungspunkten zu beurteilen und eventuell zu justieren. Diese Vorsicht gilt nicht nur beim kapazitiven System innerhalb eines HMIs, sondern auch bei anderen Fertigungsschritten, beispielsweise beim optischen Bonden von Touchsensoren. Hier gibt es zwei Welten: Zum einen das Laminieren von PET-Sensoren auf Cover-Gläser, einem vergleichsweise einfachem Prozessschritt, bei dem auf Reinheit, auf die Druckstufen der Rahmenbedruckung und saubere Oberflächen geachtet werden muss.

Obwohl die Verarbeitung eines PET-Sensors zunächst einfacher erscheint, ist das Ergebnis hinsichtlich der optischen Klarheit, der Langlebigkeit, Temperatur- und UV-Stabilität nicht immer optimal. Beim Überkleben des Übergangs vom aktiven Bereich in den bedruckten Randbereich kann es wegen des Höhenunterschiedes nach einiger Zeit zur Bildung von Luftblasen und Ablösungen kommen. Anders ist das beim optischen Bonding, bei dem das Cover-Glas mit dem Touch-Sensor nass und füllend verklebt wird und die zuvor genannten Probleme sich nicht zeigen, wenn der Verklebeprozess entsprechend beherrscht wird. Die ‚richtige Reinheit‘ der Fügepartner ist zwingend erforderlich. Eine entsprechende Reinigung vorab ist unabdingbar, damit die Klebeverbindung eine entsprechend spezifizierte Langlebigkeit hat. Auch dürfen keine Wechselwirkungen zwischen dem verwendeten Kleber und anderen verwendeten Materialien auftreten, beispielsweise bei der Bedruckung oder bei Beschichtungen.


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