Das Design des HMI ist ein sehr wichtiger Entscheidungsfaktor bei der Produktauswahl durch Verbraucher. Die Touch-Erfahrung des HMI kann die Beliebtheit des Verbrauchers leicht beeinflussen. Die Frage, wie die Touch-Leistung des HMI verbessert und gesteigert werden kann, ist zum Schwerpunkt des Marktwettbewerbs geworden.
Kapazität, Induktivität und Widerstand können zur Entwicklung von berührungsempfindlichen Technologiemitteln verwendet werden. So können beispielsweise induktive Geräte zur Spulenselbstinduktivität oder zum Wechselkoeffizienten der gegenseitigen Induktivität verwendet werden, um viele mechanische Tastenanwendungen zu ersetzen. Die kapazitive Technologie wird häufiger verwendet und ist bei den meisten Designs die bevorzugte Wahl geworden.
Herausforderungen hinsichtlich Größe und Stromverbrauch
Obwohl das Prinzip der kapazitiven Sensorik überhaupt nicht komplex ist, ermöglicht die kapazitive Berührung sehr ausgefeilte Rückmeldungen. So können beispielsweise Funktionen wie Gestenerkennungsunterstützung, Wasserdichtigkeit, Handgelenkserkennung und Berührung mit Handschuhen jetzt durch kapazitive Sensortechnologie realisiert werden, was die Interaktion zwischen Verbrauchern und Produkten verbessert.
Geräte mit TouchscreensDas Design von Touchscreens ist ein wichtiger Faktor, um Kunden anzuziehen, und die Erfahrung der Mensch-Computer-Interaktion ist ein wichtiges Differenzierungsmerkmal für Hersteller. Unter der Prämisse, die genaue Reaktionsfähigkeit der Berührungssensorik sicherzustellen, dreht sich der Marktwettbewerb in diesem Bereich hauptsächlich um zwei große Designrichtungen. Eine davon ist eine bessere Akkulaufzeit und ein geringerer Stromverbrauch des Touchscreens; die zweite ist die Realisierung von mehr Funktionen in einer kleineren Größe.
Die berührungsempfindliche Funktion eines Geräts ist für eine lange Zeit eingeschaltet. Solange das Gerät nicht ausgeschaltet ist, ist die Funktion im geöffneten Zustand. Da das interaktive Verhalten des Benutzers unvorhersehbar ist, kann nur eine Reaktion über die gesamte Dauer aufrechterhalten werden. Daher hat der Stromverbrauch der Berührungssensorfunktion großen Einfluss auf den Gesamtstromverbrauch des Geräts.
Heutzutage werden immer mehr Funktionen auf der Grundlage von Berührungssensoren realisiert. Da die Bildschirmgröße begrenzt ist, ist es schwierig, diese umfangreichen Funktionen hinzuzufügen, ohne die Reaktionsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit des Berührungssensors zu verringern. Die Empfindlichkeit des Berührungssensorelements korreliert positiv mit seiner Größe, und die Einführung weiterer Funktionen sollte nicht auf Kosten der Sensorleistung gehen.
Welche Sensortechnologie ist die richtige Wahl, um den Herausforderungen des Marktes zu begegnen?
Die Touch-Sensor-Technologien sind noch vielfältiger und verfügen jeweils über unterschiedliche Eigenschaften. Die Wahl der richtigen Sensortechnologie hat erhebliche Auswirkungen auf das Erlebnis der Touch-Sensorik.
Bei der induktiven Sensorik beispielsweise wird die Selbstinduktivität oder der Änderungskoeffizient der Spule genutzt, um eine nicht elektrische Leistungsmessung zu realisieren. Im Bereich der Automatisierung gibt es viele Anwendungsfälle. Induktive Berührungsgeräte wurden vor langer Zeit erstmals in tragbaren Geräten (HMI) und industriellen HMIs anstelle mechanischer Tasten eingesetzt. Mit der Entwicklung der Berührungssensortechnologie gibt es heute viele Anwendungen für induktive Berührungsgeräte in industriellen HMIs, während es bei Verbraucheranwendungen nicht viele gibt.
Der Vorteil der induktiven Technologie bei Touch-Tasten liegt darin, dass keine beweglichen Teile wie Metallkontakte, Dichtungen oder Ähnliches erforderlich sind, die Größe sehr klein gehalten werden kann und nun auch mehr Funktionen entwickelt werden können, wie zum Beispiel die Funktion einer mehrstufigen Taste durch Druckerkennung.
Bei der resistiven Touch-Technologie wird ein Film verwendet, der sich bei Druckkontakt biegt. Der oberflächliche Elektrodenfilm biegt sich und kommt mit dem darunterliegenden Elektrodenfilm in Kontakt, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird, der erkannt wird. Die Vorteile und Nachteile dieser Technologie liegen auf der Hand. Der Vorteil besteht darin, dass jedes Objekt, das Druck ausüben kann, eine Berührungserkennung auslösen kann. Außerdem sind die Kosten sehr gering, sodass sie weit verbreitet ist.
Da die Technologie aber gleichzeitig langsamer reagiert und kein Multi-Touch unterstützt, ist für die Realisierung weiterer Funktionen im HMI kaum eine Erweiterung möglich.
Kapazitive Berührung ist mittlerweile die absolute Mainstream-Technologie. Die Berührungskapazität ändert sich durch den Abstand zwischen den Polen, sodass sich die Kapazität ändert. Die Technologie kann in selbstkapazitive Induktion und gegenseitige kapazitive Induktion unterteilt werden. Bei der Selbstkapazität wird ein Leiter verwendet, der mit der MCU verbunden ist, und die Kapazität zwischen diesem Pin und der Strommasse zum Zeitpunkt der Auslösung wird gemessen. Diese Technik wird im Allgemeinen für Einzelberührungen oder Schieberegler verwendet. Bei der gegenseitigen Kapazitätserfassung hingegen handelt es sich um zwei direkte Messungen der Kapazitätsänderung zwischen zwei Elektroden, die gleichzeitig Mehrfingerberührungen auf Touchscreens erkennen können.
Die Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit kapazitiver Berührungen sind heute bei Smartphones, Tablet-PCs, Smart Wearables, Haushaltsgeräten und anderen Bereichen eine sehr beliebte Technologie. Obwohl die Kosten hoch sind, sind die multifunktionale Implementierung und der Komfort, den fortschrittliche Multi-Touch bietet, die Voraussetzungen für eine Differenzierung.
Zusammenfassung
Die HMI-Touch-Technologie ist zu einem unverzichtbaren Schlüsselbestandteil vieler Gerätedesigns geworden. Unabhängig davon, welche Technologie gewählt wird, sind die Schlüsselfaktoren zur Verbesserung des Touch-Erlebnisses, wie der Touch-Chip die Entstörungsfähigkeit verbessern, die Empfindlichkeit verbessern und einen niedrigen Stromverbrauch und ein schnelles Aufwachen bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit optimieren kann.