In vielen industriellen Anwendungen gehören Handschuhe zum Arbeitsalltag. In der Medizintechnik, Lebensmittelverarbeitung, Fertigung oder im öffentlichen Verkehr müssen Bedienoberflächen deshalb auch dann zuverlässig funktionieren, wenn der Anwender keinen direkten Hautkontakt zur Oberfläche hat.
Welche Eingabetechnologie dafür geeignet ist, lässt sich nicht pauschal beantworten. Ein dünner Nitrilhandschuh stellt andere Anforderungen als ein dicker Arbeitshandschuh. Gleichzeitig können Feuchtigkeit, Schmutz, Reinigungsmittel, Temperatur oder das gewünschte Frontmaterial Einfluss auf die Systemauslegung haben.
Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht nur: „Funktioniert diese Touch-Technologie mit Handschuhen?“ Sondern: „Unter welchen realen Bedingungen muss das HMI zuverlässig bedienbar sein?“
PCAP-Touchscreens erkennen Berührungen über Veränderungen eines kapazitiven Feldes. Ein Finger verändert die Kapazität an einem bestimmten Punkt des Elektrodengitters, der Controller wertet diese Veränderung als Eingabe aus.
Handschuhe verändern diese Kopplung. Wie stark, hängt unter anderem von Material und Dicke des Handschuhs sowie vom Aufbau des gesamten Touchsystems ab. Dünne Handschuhe lassen sich mit entsprechend ausgelegten PCAP-Systemen häufig gut bedienen. Bei dickeren oder stark isolierenden Materialien funktioniert PCAP nicht mehr oder nicht mehr stabil. Teilweise kann mit erhöhten Anforderungen an Sensorik, Controller und Firmware eine beschränkte Funktion erzielt werden.
Für solche Anwendungen können spezielle Controller-Einstellungen beziehungsweise Handschuhmodi eingesetzt werden. Dabei wird die Empfindlichkeit des Systems so abgestimmt, dass auch schwächere kapazitive Signale erkannt werden.
Wichtig ist: PCAP ist damit nicht grundsätzlich ungeeignet für die Handschuhbedienung. Die später verwendeten Handschuhe sollten jedoch möglichst früh in die Entwicklung und Validierung einbezogen werden.
Feuchtigkeit kann kapazitive Systeme zusätzlich beeinflussen. Wasser oder andere leitfähige Flüssigkeiten verändern ebenfalls das elektrische Feld an der Oberfläche und können die Unterscheidung zwischen gewünschter Eingabe und Umwelteinfluss erschweren.
Moderne Controller und Firmware-Algorithmen können für solche Bedingungen optimiert werden. Wie robust die Bedienung funktioniert, hängt jedoch von der konkreten Anwendung, der Art der Feuchtigkeit, dem mechanischen Aufbau und der Abstimmung des Systems ab.
PCAP-Touchscreens lassen sich deshalb auch für anspruchsvolle industrielle Anwendungen entwickeln. Wenn jedoch gleichzeitig dicke Handschuhe, regelmässige Nässe oder starke Verschmutzung auftreten, lohnt es sich, alternative oder ergänzende Eingabeprinzipien zu prüfen.
Agnostic Touch ist Algras Force-Touch-Technologie. Im Gegensatz zu PCAP wird die Eingabe nicht über eine kapazitive Kopplung erkannt, sondern über eine definierte mechanische Betätigung der Oberfläche.
Hochempfindliche Sensorik registriert kleinste Verformungen, die beim Drücken entstehen. Für das grundlegende Funktionsprinzip ist deshalb nicht entscheidend, ob die Betätigung mit einem Finger, einem Handschuh oder einem geeigneten Gegenstand erfolgt. Entscheidend ist die auf die Oberfläche übertragene Kraft.
Das eröffnet zusätzliche Möglichkeiten für Anwendungen, bei denen Handschuhe, Feuchtigkeit oder unterschiedliche Frontmaterialien eine Rolle spielen. Agnostic Touch kann je nach Anwendung beispielsweise hinter Metall, Glas oder Kunststoff integriert werden.
Bei Türbedienpanels für Stadler-Züge zeigt sich beispielsweise, wie eine geschlossene und robuste Bedienoberfläche für den täglichen Einsatz im öffentlichen Verkehr umgesetzt werden kann.
DYNASENSE arbeitet ebenfalls druckbasiert, verwendet jedoch ein anderes technisches Prinzip als Agnostic Touch. Eine druckempfindliche Sensorschicht verändert bei Betätigung ihren elektrischen Widerstand und ermöglicht damit die Auswertung einer definierten Eingabe.
Da auch hier die mechanische Betätigung im Mittelpunkt steht, ist das System nicht auf die elektrische Leitfähigkeit des Handschuhs angewiesen. DYNASENSE kann deshalb für Anwendungen interessant sein, bei denen klar definierte Tastenflächen, robuste Bedienung und eine vergleichsweise einfache Systemintegration gefragt sind.
Piezotastaturen nutzen den piezoelektrischen Effekt. Eine mechanische Belastung des Piezoelements erzeugt ein elektrisches Signal, das als Betätigung ausgewertet wird.
Die Technologie eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen robuste, geschlossene Bedienoberflächen gefragt sind – beispielsweise im Outdoor-Bereich, in Zutrittssystemen oder im öffentlichen Verkehr. Allerdings ist festzuhalten, dass Agnostic Touch für genau solche Anwendungen sehr gut geeignet ist und stabiler funktioniert.
Die passende HMI-Technologie ergibt sich aus der Anwendung. Besonders bei Handschuhbedienung sollten die relevanten Randbedingungen deshalb möglichst früh definiert werden.
Dazu gehören beispielsweise:
Ein HMI für dünne Nitrilhandschuhe in einer kontrollierten Umgebung kann deshalb ganz anders ausgelegt werden als ein Bedienpanel für Winterhandschuhe im Aussenbereich.
Bei Algra beginnt die Technologieauswahl entsprechend nicht mit einem bevorzugten Sensorprinzip, sondern mit den Anforderungen der konkreten Anwendung. Prototypen und Tests mit den tatsächlich eingesetzten Handschuhen helfen dabei, das Bedienkonzept frühzeitig zu validieren.
Agnostic Hybrid kombiniert eine kapazitive Erkennung mit Algras Force-Touch-Technologie Agnostic Touch.
Dadurch kann eine zweistufige Bedienlogik entstehen:
Das kann insbesondere bei Funktionen interessant sein, bei denen eine erkannte Berührung allein noch keine Aktion auslösen soll. Die kapazitive Ebene übernimmt dabei die Auswahl, während die druckbasierte Ebene die bewusste Bestätigung liefert.
Agnostic Hybrid ist damit nicht einfach „PCAP für Handschuhe“, sondern ein eigenes Bedienkonzept, das zwei Sensorprinzipien kombiniert. Ob es für eine konkrete Handschuhanwendung sinnvoll ist, hängt davon ab, welche Interaktionslogik das HMI abbilden soll.
Ob ein Bedienkonzept mit Handschuhen zuverlässig funktioniert, lässt sich nicht allein aus einem Datenblatt ableiten. Entscheidend ist die Prüfung unter den Bedingungen, die später tatsächlich auftreten.
Ein sinnvoller Ansatz ist, zunächst die relevanten Handschuhtypen zu definieren und anschliessend mit realistischen Umgebungsbedingungen zu testen. Dazu können beispielsweise Feuchtigkeit, Temperatur, Verschmutzung oder Reinigungsmittel gehören.
Auch die Geometrie der Bedienoberfläche spielt eine Rolle: kleine Tastenflächen, Randbereiche oder eng angeordnete Bedienelemente stellen andere Anforderungen als grosse, einzeln positionierte Tasten.
Algra begleitet solche Projekte von der Machbarkeitsprüfung und dem Prototyping bis zur Integration in die Serie. So lässt sich die Technologie nicht nur theoretisch auswählen, sondern frühzeitig im konkreten Bedienkonzept prüfen.
Wie unterschiedlich die Anforderungen sein können, zeigen verschiedene Anwendungen aus dem Algra-Umfeld.
Bei Mikrona kommt Agnostic Touch beim Dentalspiegel LX Master Mirror zum Einsatz. In einer solchen Anwendung treffen Handschuhbedienung, Feuchtigkeit und hohe Anforderungen an eine geschlossene, gut reinigbare Oberfläche unmittelbar aufeinander. Zudem soll eine unbeabsichtigte Betätigung vermieden werden.
Im Transportbereich zeigt das Türbedienpanel für Stadler, wie eine robuste und geschlossene Bedienoberfläche für den täglichen Einsatz im öffentlichen Verkehr umgesetzt werden kann.
Solche Beispiele zeigen vor allem eines: Nicht der Name der Technologie entscheidet über die Eignung, sondern die Frage, ob Bedienlogik, mechanischer Aufbau und Umgebungsbedingungen zusammenpassen.
Es gibt nicht die eine Eingabetechnologie, die jede Handschuhanwendung automatisch am besten löst.
PCAP kann für Handschuhbedienung ausgelegt werden und bietet insbesondere bei grafischen Benutzeroberflächen und Multi-Touch klare Vorteile. Agnostic Touch als Force-Touch-Technologie ist interessant, wenn die Eingabe bewusst über mechanische Betätigung erfolgen soll und kapazitive Kopplung möglichst keine Rolle spielen soll. DYNASENSE bietet für weitere Anforderungen zusätzliche Optionen.
Agnostic Hybrid wiederum kombiniert kapazitive Erkennung und druckbasierte Bestätigung, wenn beide Interaktionsprinzipien innerhalb eines Bedienkonzepts benötigt werden.
Die richtige Frage lautet deshalb nicht: „Welche Technologie ist die beste?“
Sondern: „Welche Technologie passt zu den tatsächlichen Randbedingungen unserer Anwendung?“
Genau dort setzt Algra als HMI-Systempartner an: bei der Definition der Anforderungen, der Auswahl des passenden Eingabeprinzips und der gemeinsamen Entwicklung bis zur serienreifen Lösung.
Ja, PCAP-Systeme können grundsätzlich für Handschuhbedienung ausgelegt werden. Wie zuverlässig das funktioniert, hängt unter anderem von Material und Dicke des Handschuhs sowie von Sensorik, Controller, Frontaufbau und Firmware-Abstimmung ab. Die tatsächlich verwendeten Handschuhe sollten deshalb frühzeitig getestet werden.
Agnostic Touch ist Algra’s Force-Touch-Technologie. Die Eingabe wird über eine definierte mechanische Betätigung der Oberfläche erkannt. Dadurch ist das Funktionsprinzip nicht auf die elektrische Leitfähigkeit eines Fingers oder Handschuhs angewiesen.
Feuchtigkeit beeinflusst kapazitive Felder und kann deshalb bei PCAP zusätzliche Anforderungen an die Systemauslegung stellen. Agnostic Touch wertet dagegen eine mechanische Betätigung aus. Dadurch wird die Eingabe nicht auf dieselbe Weise durch kapazitive Veränderungen an der Oberfläche beeinflusst.
Das hängt von der konkreten Anwendung ab. In der Medizintechnik spielen häufig Handschuhbedienung, Reinigbarkeit, Desinfektion und eine geschlossene Oberfläche zusammen. Je nach Bedienkonzept können deshalb PCAP, Agnostic Touch oder andere Eingabetechnologien sinnvoll sein.
Beide Technologien ermöglichen druckbasierte Eingaben, arbeiten jedoch nach unterschiedlichen technischen Prinzipien. Agnostic Touch ist Algras Force-Touch-Technologie und wertet mechanische Verformungen beziehungsweise Kräfte aus. DYNASENSE basiert auf einer druckempfindlichen resistiven Sensorschicht.
Agnostic Hybrid ergänzt die kapazitive Erkennung um eine druckbasierte Bestätigung mit Agnostic Touch. Dadurch lässt sich eine Funktion zunächst auswählen und anschliessend bewusst bestätigen. Das ist besonders dann interessant, wenn eine Berührung allein noch keine Aktion auslösen soll.