Ein industrielles HMI muss vor allem eines: unter den Bedingungen funktionieren, für die es entwickelt wurde.
Ob dafür ein klassisches PCAP-Touchsystem, eine druckbasierte Force-Touch-Lösung oder eine Kombination aus beiden Technologien die richtige Wahl ist, lässt sich deshalb nicht pauschal beantworten. Handschuhe, Feuchtigkeit, Schmutz, gewünschte Bedienlogik, Material der Front und weitere Umgebungsbedingungen spielen bei der Technologieauswahl eine entscheidende Rolle.
Algra entwickelt unterschiedliche Eingabesysteme für industrielle Anwendungen. Dazu gehören PCAP, die eigene Force-Touch-Technologie Agnostic Touch sowie Agnostic Hybrid als Kombination aus kapazitiver Erkennung und druckbasierter Bestätigung.
Entscheidend ist dabei nicht, eine Technologie grundsätzlich einer anderen vorzuziehen. Entscheidend ist, die Eingabelösung auf die konkrete Anwendung abzustimmen.
In diesem Artikel vergleichen wir PCAP, Agnostic Touch als Force-Touch-Technologie und Agnostic Hybrid – und zeigen, für welche Anforderungen sich die jeweiligen Lösungen eignen.
Auf den ersten Blick lösen alle drei Ansätze dasselbe Problem: Der Anwender möchte über eine Bedienoberfläche eine Funktion auslösen.
Technisch unterscheiden sich die Systeme jedoch deutlich voneinander.
Welche Variante sinnvoll ist, hängt davon ab, wie das HMI später eingesetzt werden soll.
PCAP steht für Projected Capacitive Touch und ist vielen Anwendern aus Smartphones und Tablets vertraut.
Eine Sensormatrix erkennt Veränderungen des elektrischen Feldes an der Oberfläche. Dadurch können Berührungen schnell und präzise erfasst werden. Moderne PCAP-Systeme ermöglichen zudem Multi-Touch und Gesten wie Wischen, Scrollen oder Zoomen.
Das macht PCAP besonders interessant für Bedienkonzepte, bei denen Displays, grafische Benutzeroberflächen und intuitive Navigation im Vordergrund stehen.
PCAP bietet eine Bedienlogik, die viele Nutzer bereits aus dem Consumer-Bereich kennen.
Typische Vorteile sind:
Gerade bei grafischen HMIs mit vielen Funktionen kann PCAP deshalb die passende Lösung sein.
Die kapazitive Erkennung reagiert auf Veränderungen des elektrischen Feldes. Genau daraus ergeben sich bei anspruchsvollen Umgebungsbedingungen zusätzliche Anforderungen an die Entwicklung.
Feuchtigkeit, leitfähige Verschmutzungen oder bestimmte Handschuhe können beispielsweise Einfluss auf die Erkennung haben. Je nach Anwendung müssen Controller, Sensorik und Firmware entsprechend abgestimmt werden.
PCAP ist deshalb keineswegs grundsätzlich ungeeignet für industrielle Anwendungen. Entscheidend ist vielmehr, die späteren Einsatzbedingungen bereits während der Entwicklung zu kennen und bei der Auslegung des Systems zu berücksichtigen.
Force Touch bezeichnet das grundlegende Funktionsprinzip einer druckbasierten Eingabe. Im Gegensatz zu kapazitiven Systemen wird dabei nicht primär die elektrische Wechselwirkung mit einem Finger ausgewertet, sondern eine mechanische Betätigung der Oberfläche.
Algra hat auf Basis dieses Prinzips eine eigene Technologie entwickelt: Agnostic Touch.
Wenn wir im Zusammenhang mit Algra von Force Touch sprechen, ist damit entsprechend die druckbasierte Eingabetechnologie gemeint, die Algra unter dem Namen Agnostic Touch anbietet.
Agnostic Touch erkennt kleinste mechanische Verformungen, die durch eine definierte Betätigung der Oberfläche entstehen. Dadurch kann eine Eingabe hinter unterschiedlichen Oberflächenmaterialien realisiert werden – beispielsweise hinter Metall, Glas oder Kunststoff.
Für das grundlegende Funktionsprinzip ist dabei nicht entscheidend, ob die Betätigung mit einem Finger, einem Handschuh oder einem geeigneten Gegenstand erfolgt. Entscheidend ist die mechanische Kraft, die auf die Oberfläche übertragen wird.
Agnostic Touch ist insbesondere dann interessant, wenn die Bedienoberfläche unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen zuverlässig funktionieren soll.
Dazu gehören beispielsweise:
Da die Auslösung über eine mechanische Betätigung erfolgt, ist Agnostic Touch nicht auf die elektrische Leitfähigkeit des Anwenders angewiesen.
Das eröffnet zusätzliche Möglichkeiten bei der Konstruktion industrieller Bedienfelder.
Eine druckbasierte Eingabe mit Agnostic Touch verfolgt eine andere Bedienlogik als ein klassischer PCAP-Touchscreen.
Gesten wie Pinch-to-Zoom oder eine freie Multi-Touch-Navigation stehen bei dieser Technologie nicht im Vordergrund. Stattdessen geht es um klar definierte Bedienflächen und eine gezielte Betätigung.
Auch die gewünschte Betätigungskraft muss zur Anwendung passen. Sie wird im Entwicklungsprozess auf das Bedienkonzept, das Frontmaterial und die mechanischen Gegebenheiten abgestimmt.
Agnostic Touch ersetzt PCAP deshalb nicht grundsätzlich. Beide Technologien lösen unterschiedliche Aufgabenstellungen.
Manche Anwendungen benötigen sowohl die Vorteile einer kapazitiven Erkennung als auch eine bewusste Bestätigung durch Druck.
Genau hier setzt Agnostic Hybrid an.
Die Technologie kombiniert kapazitive Tastenauswertung mit der druckbasierten Agnostic Touch Technologie.
Dadurch können zwei Interaktionsschritte voneinander unterschieden werden:
Die kapazitive Sensorik erkennt, welche Funktion der Anwender anwählt.
Erst die bewusste mechanische Betätigung mit einer definierten Kraft bestätigt die Eingabe über Agnostic Touch.
Aus einer einfachen Touch-Funktion wird damit eine zweistufige Bedienlogik: Vorauswahl und Bestätigung.
Nicht jede erkannte Berührung soll automatisch eine Funktion auslösen.
Bei der Navigation durch ein Menü ist eine versehentliche Eingabe häufig schnell korrigiert. Bei Funktionen wie Start, Stopp, Reset oder der Übernahme von Parametern können die Anforderungen anders aussehen.
Agnostic Hybrid ermöglicht es, eine Funktion zunächst kapazitiv zu identifizieren und erst anschliessend durch eine bewusste Betätigung zu bestätigen.
Eine mögliche Bedienlogik könnte beispielsweise so aussehen:
Auf diese Weise lässt sich die Bedienabsicht eindeutiger erfassen, ohne zwingend zusätzliche mechanische Taster in die Oberfläche integrieren zu müssen.
Gerade bei kompakten Bedienfeldern oder Funktionen, bei denen unbeabsichtigte Aktivierungen möglichst reduziert werden sollen, kann diese Kombination interessant sein.
Bei Agnostic Touch erfolgt die Erkennung über mechanische Kraft. Die elektrische Leitfähigkeit des Handschuhmaterials ist deshalb für das eigentliche Funktionsprinzip nicht entscheidend.
Bei PCAP hängt die Handschuhbedienung stärker von Sensorik, Controller, Materialstärke und entsprechender Abstimmung ab.
Welche Lösung geeignet ist, sollte deshalb anhand der tatsächlich eingesetzten Handschuhe und der konkreten Anwendung getestet werden.
Bei Agnostic Hybrid muss zusätzlich berücksichtigt werden, welche Funktion die kapazitive Vorauswahl übernehmen soll und wie die anschliessende druckbasierte Bestätigung ausgelegt wird.
Wasser oder andere Flüssigkeiten können kapazitive Felder beeinflussen. Moderne PCAP-Systeme können für entsprechende Bedingungen ausgelegt und abgestimmt werden, allerdings müssen diese Anforderungen frühzeitig bekannt sein.
Agnostic Touch erkennt dagegen eine mechanische Betätigung. Feuchtigkeit auf der Oberfläche beeinflusst dieses grundlegende Messprinzip nicht auf dieselbe Weise wie eine kapazitive Erkennung.
Bei Anwendungen mit regelmässiger Nässe, Kondensat oder intensiver Reinigung kann das ein wichtiger Vorteil sein.
Auch Öl, Staub oder andere Rückstände gehören in vielen industriellen Anwendungen zum Alltag.
Bei kapazitiver Sensorik können insbesondere leitfähige Verschmutzungen Einfluss auf die Erkennung nehmen.
Eine druckbasierte Eingabe mit Agnostic Touch ist von diesen elektrischen Veränderungen der Oberfläche weniger abhängig. Entscheidend bleibt, dass die mechanische Kraft zuverlässig über die Oberfläche auf die Sensorik übertragen werden kann.
In Medizintechnik, Lebensmittelproduktion oder anderen hygienekritischen Anwendungen spielt nicht nur die Sensorik eine Rolle.
Mindestens genauso wichtig ist die Konstruktion der gesamten Front.
Geschlossene, fugenarme oder fugenlose Oberflächen können die Reinigung erleichtern. Agnostic Touch lässt sich hinter unterschiedlichen Frontmaterialien integrieren und eröffnet dadurch zusätzliche Möglichkeiten bei der mechanischen Gestaltung.
Algra entwickelt und fertigt neben der Sensorik auch Frontplatten und Gehäuselösungen, sodass Eingabesystem und mechanische Integration gemeinsam betrachtet werden können.
Bei öffentlich zugänglichen Geräten oder besonders robusten industriellen Anwendungen kann die Wahl des Frontmaterials entscheidend sein.
Agnostic Touch kann beispielsweise hinter einer geschlossenen Metalloberfläche eingesetzt werden. Dadurch muss die Sensorik selbst nicht offen zugänglich sein.
PCAP lässt sich ebenfalls hinter robusten Glasfronten realisieren.
Welche Variante die passende mechanische Lösung darstellt, hängt von Schlagbelastung, Materialanforderungen, Konstruktion und Einsatzgebiet ab.
Sowohl industrielle PCAP-Lösungen als auch Agnostic Touch können für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen ausgelegt werden.
Die Temperatur allein entscheidet deshalb selten über die Wahl der Technologie.
Interessanter wird die Betrachtung, wenn mehrere Faktoren zusammenkommen: beispielsweise Temperaturwechsel und Kondensat, Handschuhbedienung und Verschmutzung oder hohe mechanische Belastung bei gleichzeitigem Reinigungsbedarf.
Genau diese Kombination von Randbedingungen sollte bei der Technologieauswahl betrachtet werden.
| Kriterium | PCAP | Agnostic Touch (Force Touch) | Agnostic Hybrid |
|---|---|---|---|
| Multi-Touch und Gesten | Sehr gut geeignet | Nicht im Fokus | Kapazitive Funktionen je nach Auslegung möglich |
| Bedienung mit Handschuhen | Abhängig von Auslegung und Kalibrierung | Sehr gut geeignet, da druckbasiert | Abhängig von der Auslegung der kapazitiven Vorauswahl und der druckbasierten Bestätigung |
| Feuchtigkeit | Erfordert entsprechende Auslegung | Druckbasierte Erkennung ist nicht von der kapazitiven Veränderung der Oberfläche abhängig | Bewusste Bestätigung über Agnostic Touch möglich |
| Schmutz und Rückstände | Anwendung muss entsprechend berücksichtigt werden | Geringere Abhängigkeit von elektrischen Veränderungen der Oberfläche | Kombination beider Erkennungsprinzipien |
| Bewusste Druckbestätigung | Nein | Ja | Ja |
| Zweistufige Bedienlogik | Nein | Nicht erforderlich | Ja: kapazitive Auswahl plus druckbasierte Bestätigung |
| Unterschiedliche Frontmaterialien | Typischerweise Glas | Verschiedene Materialien wie Metall, Glas oder Kunststoff möglich | Anwendungsspezifischer Aufbau |
| Grafische Navigation | Sehr gut geeignet | Nicht primärer Einsatzzweck | Kombination möglich |
| Geschlossene Bedienfront | Möglich | Sehr gut realisierbar | Möglich |
Die Antwort lautet: Es kommt auf die Anwendung an.
Ein PCAP-System kann die richtige Wahl sein, wenn eine grafische Benutzeroberfläche, Multi-Touch und intuitive Gesten im Vordergrund stehen.
Agnostic Touch – also Algras Force-Touch-Technologie – kann Vorteile bieten, wenn Handschuhe, Feuchtigkeit, Verschmutzung, robuste Frontmaterialien oder eine bewusst druckbasierte Betätigung entscheidend sind.
Agnostic Hybrid ist besonders interessant, wenn eine kapazitive Auswahl mit einer bewussten druckbasierten Bestätigung kombiniert werden soll.
Die Technologieentscheidung sollte deshalb nicht mit der Frage beginnen:
„Welches Touchsystem möchten wir einsetzen?“
Sinnvoller ist die Frage:
„Unter welchen Bedingungen muss unser HMI zuverlässig funktionieren und wie soll der Anwender damit interagieren?“
Bei Algra beginnt die Entwicklung deshalb bei der konkreten Anwendung.
Welche Handschuhe werden getragen? Mit welchen Flüssigkeiten kommt die Oberfläche in Kontakt? Welche IP- oder IK-Anforderungen gelten? Welche EMV-Bedingungen sind zu erwarten? Wie wird das Produkt gereinigt? Welche Funktionen dürfen bereits auf eine Berührung reagieren – und welche benötigen eine bewusste Bestätigung?
Solche Fragen sollten möglichst beantwortet werden, bevor das Bedienkonzept vollständig feststeht.
Denn Sensorik, Frontmaterial, mechanischer Aufbau, Elektronik und Software beeinflussen sich gegenseitig.
Algra begleitet Projekte deshalb von der Definition der Anforderungen über Mock-ups und Prototypen bis zur Integration in die Serie.
Nicht die Technologie steht am Anfang. Die Anwendung steht am Anfang.
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Gemeinsam betrachten wir die Randbedingungen Ihrer Anwendung und entwickeln daraus ein Bedienkonzept, das zu Produkt, Umgebung und Anwender passt – vom ersten Design-in bis zur Serienintegration.
PCAP erkennt Berührungen anhand von Veränderungen eines kapazitiven Feldes. Force Touch bezeichnet dagegen ein Funktionsprinzip, bei dem eine mechanische Betätigung beziehungsweise Kraft auf die Bedienoberfläche erkannt wird. Algras eigene Force-Touch-Technologie trägt den Namen Agnostic Touch.
Agnostic Touch ist Algras eigene Force-Touch-Technologie. Force Touch beschreibt das grundlegende Prinzip der druckbasierten Eingabe, während Agnostic Touch die Bezeichnung für die von Algra entwickelte Lösung auf Basis dieses Prinzips ist.
PCAP-Systeme können grundsätzlich für Handschuhbedienung ausgelegt werden. Wie zuverlässig das funktioniert, hängt unter anderem von Handschuhmaterial und -stärke, Sensorik, Controller und Kalibrierung ab. Bei Agnostic Touch wird dagegen eine mechanische Betätigung erkannt, sodass die elektrische Leitfähigkeit des Handschuhs für das grundlegende Funktionsprinzip nicht entscheidend ist.
Das hängt von der konkreten Anwendung ab. PCAP kann für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen entsprechend ausgelegt werden. Agnostic Touch bietet den Vorteil, dass die Erkennung auf einer mechanischen Betätigung und nicht auf einer kapazitiven Veränderung der Oberfläche basiert. Bei regelmässiger Feuchtigkeit oder Kondensat kann das für die Systemauslegung relevant sein.
Agnostic Hybrid kombiniert kapazitive Erkennung mit Algras druckbasierter Agnostic Touch Technologie. Dadurch kann eine Funktion zunächst durch Berührung ausgewählt und anschliessend durch eine definierte mechanische Betätigung bewusst bestätigt werden.
Agnostic Hybrid ist insbesondere für Anwendungen interessant, bei denen eine einfache Berührung noch keine Aktion auslösen soll. Das kann beispielsweise bei kritischen Funktionen, kompakten Bedienfeldern oder Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an eine eindeutige Bedienabsicht relevant sein.
Ja. Genau diese Kombination bildet die Grundlage von Agnostic Hybrid: Kapazitive Erkennung wird mit Algras Force-Touch-Technologie Agnostic Touch kombiniert. Darüber hinaus betrachtet Algra die Eingabetechnologie immer im Zusammenhang mit der gesamten Anwendung und kann Sensorik, Front, mechanischen Aufbau und Integration projektspezifisch aufeinander abstimmen.