Berührungsloser Taster mit ToF-Technologie

Hochpräziser, berührungsloser Metal Line-Taster in optischer ToF-Technologie (Time of Flight). (Bild: Schurter)

Die COVID-19-Pandemie hat einer Technologie Vorschub geleistet, die zuvor nur Eingeweihten aus Spezialapplikationen bekannt war: berührungslose Taster. Das klingt im ersten Moment verwirrend. Wir sind es gewohnt, auf Taster zu drücken. Wir hören oder spüren zumeist ein sattes Klacken und wissen sogleich: Aha, meine Eingabe wurde erfolgreich angenommen. Taktiles Feedback nennen wir das beim Hubtaster.

Andere Tastertechnologien wie kapazitive oder piezoelektrische Systeme geben zumeist nur ein optisches Feedback. Über eine Punkt- oder eine Ringbeleuchtung. Denkbar ist natürlich auch, den Taster um ein akustisches Feedback zu erweitern. Beleuchtung und ein Signalton, das ist dann grundsolide. Bei berührungslosen Tastern ist es ebenso: das Feedback erfolgt via Beleuchtungsänderung.

Hygiene an oberster Stelle

Hygiene, Hygiene und nochmals Hygiene: So lautete das Credo während der COVID-19-Krise. Besonders an Orten mit hoher Publikumsfrequenz können sich Krankheitserreger leicht und schnell verbreiten. Durch das Berühren von Kontaktflächen (z.B. Türgriffen) können Bakterien und Viren durch Schmierinfektion übertragen werden. Im Gesundheitswesen, aber auch in öffentlichen Gebäuden, der Gastronomie oder in Bereichen der Lebensmittelverarbeitung ist die Gefahr einer Verbreitung besonders hoch.

So funktioniert berührungsloses Schalten

Es gibt verschiedenste Technologien, die für berührungsloses Schalten eingesetzt werden können (siehe Vergleichstabelle). Weit verbreitet sind der Einsatz optischer IR-Sensoren sowie Mikrowellen-Sensoren. Sie alle im Detail zu beschreiben, würde den Rahmen sprengen. Das grundsätzliche Prinzip all dieser Systeme ähnelt jenem des Sonars. Anstelle eines akustischen wird ein optisches Signal ausgesandt, trifft auf ein Objekt, wird reflektiert und danach detektiert. Eine andere womöglich weniger bekannte Technologie, die sehr präzise und schnell arbeitet, nennt sich ToF - Time of Flight.

Übersichtstabelle Annäherungstechnologien
Übersicht verschiedener Annäherungstechnologien (Bild: Schurter)

Die ToF-Technologie kam bereits in den 1980er Jahren auf den Markt. Sie basiert auf der Pulslaufzeitmessung des Lichtes. Licht wird von einem Sender emittiert und von einem oder mehreren Objekten reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen werden von einem Empfänger detektiert und anschliessend die Entfernung ermittelt. Diese Technologie ermöglicht hochpräzise Einstellungen.

Time of Flight (ToF) ist zuverlässig und sicher

Fehlauslösungen können je nach Anwendung zu einem echten Problem werden. Nicht gerade beim Reinigen der Oberfläche, auch da sollte der Taster natürlich nicht auslösen. Aber z.B. im Krankenhaus bei automatischen Türen, wo gebrechliche oder verletzte Personen passieren. ToF ist sehr zuverlässig.

Ein weiterer Vorteil von ToF ist seine Unempfindlichkeit gegenüber Farben. Es hat keinen Enfluss auf die Detektion, ob sich jemand dem Sensor mit weißen, roten oder schwarzen Handschuhen nähert. Das Signal wird immer gleich schnell und präzise umgesetzt. Andere optische Sensortechnologien haben hierbei oftmals Mühe zwischen hellen oder dunklen Objekten zu unterscheiden. Sie reagieren darauf mit unterschiedlichen Reaktionszeiten, was zu einem ungenauen Auslösen des Schalters führen kann.

Prinzipielle Darstellung der ToF-Technologie
Prinzipielle Darstellung der ToF-Technologie: Licht wird ausgesandt, dieses trifft auf ein Objekt (Person), das Licht wird reflektiert und dann im Sensor detektiert. Aus diesen Daten kann dann die Distanz des Objektes zum Sensor bestimmt werden. (Bild: Schurter)

Anwendungsgebiete berührungsloser Schalter

Berührungslose Taster finden überall dort Anwendung, wo erhöhte hygienische Anforderungen für das Auslösen von Türöffnungen verlangt sind. Dies sind etwa Krankenhäuser mit ihren OP-Türen, Laboren und Patientenzimmern. Aber auch bei öffentlichen WC- Anlagenangefangen von der Türöffnung bis hin zum Auslösen der WC- Spülung und Handwascharmatur kann alles kontaktlos betätigt werden. In Wohn- und Pflegeeinrichtungen, gerade auch für Personen mit Bewegungseinschränkungen, erleichtern sie so manchem das Leben. Eine weitere Anwendungsmöglich ist die Türöffnung für das Servicepersonal in der Gastronomie zwischen Küche und Gästezone.

Weitere Vorteile berührungsloser Taster

Da berührungslose Taster keine beweglichen Teile haben, sind sie sehr zuverlässig. Durch ihre geschlossene Bauweise und den hohen IP-Schutz können sie meist problemlos im Außenbereich eingesetzt werden. Ein interessantes Feature, an das selten im ersten Augenblick gedacht wird, ist die mögliche Zweckentfremdung als Lichtschranke. Es genügt, die Erfassungsdistanz zu verändern und es eröffnen sich zahllose neue Applikationen.

Mögliche Nachteile berührungsloser Taster

Je nach verwendeter Technologie können diese Taster aber auch mit Problemen behaftet sein. Dazu gehören Fehlauslösungen. Ein Beispiel: Ein Insekt fliegt direkt am Taster vorbei und löst einen Impuls aus. Ein weiteres Beispiel: Im Outdoor-Bereich eingesetzt, können Regentropfen oder Schneeflocken in den Sensorbereich geraten, was ebenfalls zu einem unerwünschten Auslösen führen kann. Neben Fehlauslösungen kommt noch ein weiterer Punkt hinzu: Sehbehinderte Menschen erkennen weder den Abstand zum Taster, noch ob dieser auch ausgelöst hat, falls kein akustisches Feedback zusätzlich zum optischen integriert wurde.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass berührungslose Tasterin ihren spezifischen Anwendungsgebieten über Eigenschaften verfügen, die schwer zu toppen sind. (neu)

 

Autorin

Anette Riedl-Materna ist Product Managerin bei Schurter

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