Eckdaten

Eine neue Generation von Touch-Controllern wird das Design industrieller projektiv-kapazitiver (PCAP) -Touchscreens durch technische Innovationen verändern, die bessere Leistungen und Funktionalitäten bieten. Wesentlich höhere Betriebsspannungen sorgen für eine höhere Toleranz gegenüber ungünstigen Bedingungen. Dieser Artikel zeigt potenzielle Probleme bei der Entwicklung von Touch-Schnittstellen für industrielle Anwendungen auf und erläutert, wie neueste Touch-Controller und deren Funktionalitäten Ingenieuren dabei helfen können, derartige Probleme zu überwinden.

Der wichtigste Faktor in Bezug auf die Leistung von PCAP-Touchscreens ist deren Rauschunempfindlichkeit. Wenn der Touch-Controller vom Sensor ein Signal erhält, muss er zwischen echten und falschen (weil von elektromagnetischen Interferenzen, kurz EMI, erzeugten) Berührungen unterscheiden. Ein fest auf den Bildschirm gedrückter Finger sorgt für ein eindeutiges Signal. Das Signal fällt jedoch schwächer aus, wenn der Benutzer Handschuhe trägt, den Bildschirm nur leicht berührt, der Bildschirm sich hinter einem dicken Abdeckglas befindet und/oder die Oberfläche verschmutzt ist.

Bessere Sensibilität

Der Schlüssel zur Verbesserung der Sensibilität ist das vom Touch-Controller auf das Transmit (Tx)-Elektroden-Array des Sensors aufgebrachte Betriebssignal. Die Stärke dieses Signals ist ein klassischer Kompromiss. Ein Signal mit niedriger Spannung kann durch EMI aus der Umgebung übermannt werden, während eine hohe Betriebsspannung Interferenzen im Sensor selbst verursachen kann, was potenziell die Leistung mindert.

Bild 1: Der flexible PCAP-Herstellungsprozess.

Der flexible PCAP-Herstellungsprozess. Zytronic

Bild 2: Die neuen Controller ermöglichen eine erhebliche Verringerung der Umrandung der auf Berührungen reagierenden Bereiche des Bildschirms.

Die neuen Controller ermöglichen eine erhebliche Verringerung der Umrandung der auf Berührungen reagierenden Bereiche des Bildschirms. Zytronic

Bild 3: Die neuen ZXY500-Controller ermöglichen nun die Positionierung von „Soft-Keys” um den dynamischen aktiven Bereich des projiziert kapazitiven Touchscreens herum.

Die neuen ZXY500-Controller ermöglichen die Positionierung von „Soft-Keys” um den dynamischen aktiven Bereich des projektiv-kapazitiven Touchscreens herum. Zytronic

Die meisten Hersteller von PCAP-Touchscreens sind gezwungen, ein Tx-Signal mit Gleichstrom zwischen 20 bis 30 V zu verwenden. Dies ist auf Einschränkungen bei verfügbaren serienmäßig produzierten Touch-Control-Komponenten und ASICs zurückzuführen. Die neuen ZXY500-Controller von Zytronic arbeiten mit einer Tx-Betriebsspannung von bis zu 40 V, was eine vollständige Multi-Touch-Erkennung auch bei außerordentlich schwierigen industriellen Anwendungen ermöglicht.

Die höhere Antriebsspannung verringert den Einfluss von Geräuschen auf die erfassten Daten. Eine maßgebliche Geräuschquelle ist die Nähe des Displays selbst. Bei allen projektiv-kapazitiven Touchscreens ist zwischen der Vorderseite des Displays und der Rückseite des Touch-Sensors eine mit Luft oder Harz gefüllte Lücke nötig. Der ZXY500-Controller ermöglicht nun eine erhebliche Verringerung dieser Lücke, abhängig von Größe und Art des für das System gewählten Displays. Dies ermöglicht nicht nur ein schlankeres und kompakteres Design der gesamten Schnittstelle, sondern verringert auch die optische Parallaxe zwischen Display und dem überlagernden Sensor, was sowohl das Benutzererlebnis als auch die Genauigkeit der Berührung verbessert.

Leitfähige Matrix

Alle PCAP-Touchsensoren von Zytronic werden mit einer leitfähigen Matrix hergestellt, die in die Rückseitenoberfläche des Bildschirms laminiert wird. Diese Matrix besteht aus einer Reihe mikrofeiner Elektroden mit niedrigem Widerstand, die auf einem eingeschalteten Display für das menschliche Auge nahezu unsichtbar sind. Diese Elektroden sind mit dem entfernt angebrachten Touch-Controller verbunden, der eine geringe Ladung auf das Sensor-Array aufbringt. Nähert sich ein Finger, ein leitfähiger Taststift oder ein bekannter Gegenstand der vorderen Oberfläche des Sensors, wird am Kreuzungspunkt mit dem Sensor-Array eine Veränderung der auf die leitfähige Matrix aufgebrachten Ladung festgestellt. Diese induzierte Veränderung ist direkt unter den Berührungspunkten am größten. Die Algorithmen der Touch-Controller-Firmware filtern Interferenzen heraus, berechnen die angewandten Berührungspositionen und übermitteln diese Daten rasch in Form einer Kette von X-Y-Positionskoordinaten an den Hostrechner.

Zytronic hat alle drei Elemente der Touch-Lösung – Sensor, Controller und dessen eingebettete Firmware – so konzipiert, dass sie sehr gut zusammen funktionieren.

Touchscreen-Design

Zusätzlich zur unmittelbaren Leistungsverbesserung bietet die neue Generation von ZXY500-Touch-Controllern, kombiniert mit dem flexiblen PCAP-Herstellungsprozess von Zytronic (Bild 1), Systemplanern vielfältige Möglichkeiten zur Individualisierung des Erscheinungsbildes ihrer Benutzeroberfläche, unabhängig von der Herstellungsmenge.

Die neuen Controller ermöglichen eine erheblich verringerte Umrandung der auf Berührungen reagierenden Bereiche des Bildschirms (Bild 2). So kann beispielsweise ein für ein 55-Zoll-Display ausgelegter Touch-Sensor nun mit einem Rand von weniger als 10 mm konzipiert werden, was zur Verringerung des Footprints der Benutzeroberfläche beiträgt.

Verringerung des Randes

Zytronic erreichte diese Verringerung des Randes mittels firmeneigener neuer Berührungserkennungs-Algorithmen in der Firmware. Diese ermöglichen, dass die sendenden und empfangenden Elektroden in der Sensor-Umrandung wesentlich näher beieinanderliegen können, ohne dass es zu Interferenzen oder Übersprechen kommt.

Die ZXY500-Controller ermöglichen nun die Positionierung von sogenannten Soft-Keys um den dynamischen aktiven Bereich des PCAP-Touchscreens herum (Bild 3). Diese ortsfesten Berührungs-Tasten werden vom gleichen Controller gesteuert. Ihre Funktionen, zum Beispiel Tasten für das Dimmen/Erhöhen der Helligkeit oder das Erhöhen und Verringern der Lautstärke, können vom Systemplaner festgelegt werden. Dies ist für Anwendungen nützlich, bei denen die Abdichtung vor einem Wassereintritt aufgrund mechanischer Bedienelemente problematisch sein/werden könnten. Des Weiteren erlaubt es die Verwendung kleinerer, kostengünstigerer Displays, während die Berührungsinteraktivität um den Rand des Bildschirms herum auf einer einzigen, ununterbrochenen Oberfläche erhalten bleibt.

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