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Bitte nicht berühren Vom kapazitiven 1D-Touchelement zur 3D-Gestensteuerung

| Redakteur: Margit Kuther

Touchelemente lösten vor Jahren Knöpfe, Taster und Schieber ab. Die Gestensteuerung läutet jetzt eine weitere neue Ära ein.

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Gestensteuerung: Sie löst Touch-Steuerungen ab
Gestensteuerung: Sie löst Touch-Steuerungen ab
(Bild: Microchip / Rutronik)

Touch hat vor wenigen Jahren die Eingabe revolutioniert: mechanische Knöpfe, Taster und Schieber konnten durch unbewegliche Kunststoff- oder Metall-Flächen ersetzt werden. So ließ sich das Bedienfeld im Gerät integrieren, unauffällige und moderne Designs zogen zunehmend auch in Fabrikhallen ein.

Von der 1D-Touch-Eingabe zur 3D-Eingabe

Die Technologie des kapazitiven Berührens basiert auf einem Kondensator, wobei der menschliche Finger die Funktion einer Armatur des Kondensators übernimmt. Ausgeklügelte Designs ermöglichen auch die Realisierung von Näherungsschaltern. Dabei ist die Steuerung lediglich kurz vor dem Betätigen aktiv, was den Energieverbrauch reduziert. Heute nennt man das „1D“-Eingabe.

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Bald darauf kam Multi-Touch mittels der Projektiv-Touch- oder Resistive-Touch-Technologie. Dabei berührt der Bediener den Touchscreen, der vor dem Bildschirm angebracht ist. Touchscreen-Controller errechnen die Koordinaten der Berührpunkte und senden die Information zur Weiterverarbeitung. So funktioniert eine „2D“-Eingabe-Technologie.

Aktuell ist 3D-Touch, die Gestensteuerung

Jetzt kommt „3D“: die Gestensteuerung. „Sie wird von unseren Kunden schon häufig nachgefragt“, berichtet Ileana Keges, Product Sales Manager Microcontroller bei Rutronik Elektronische Bauelemente. „Gegenüber den Touch-Technologien hat sie auch einige Vorteile aufzuweisen: Empfindliche Oberflächen werden geschont, sterile Oberflächen bleiben steril. Für die Bedienung von Maschinen, bei denen Öl oder ätzende Flüssigkeiten auslaufen könnten, werden Handschuhe überflüssig.

Nahfeld-3D-Tracking- und Gesten-Controller

Microchip hat hierfür eine Lösung entwickelt, die wir sehr gerne empfehlen: den GesticIC MGC3130.“ Dieser Nahfeld-3D-Tracking- und Gesten-Controller basiert auf der patentierten GestIC-Technologie von Microchip, die eine hochempfindliche Erkennung ohne blinde Flecken mit einer Reichweite von bis zu 15 cm ermöglicht. Das Eingabefeld wird von einem Elektrodenfeld, dem E-Feld-Sensor, gebildet, ausgewertet werden die Signale vom Mikrocontroller MGC3130.

Die Sensoroberfläche besteht aus mindestens vier Elektroden, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Hier wird ein elektrisches Feld von 3V und max. 100kHz aufgebaut, das sich gleichmäßig verteilt. Treten Änderung im Feld auf, die durch Handbewegungen verursacht werden, detektiert der Sensor diese winzigen Signalabweichungen. Der MGC3130 verarbeitet die Ergebnisse in Echtzeit dank 32-bit-Digitalsignalverarbeitung. Die vier Elektroden können die Bewegung in X-, Y- und Z-Richtung erfassen. Daraus errechnet der MGC3130 Handbewegungen. „Das können nicht nur einfache Bewegung sein, wie z.B. auf und ab, rechts und links, sondern auch kreisförmige und sogar symbolische Gesten, insgesamt acht unterschiedliche Gesten“, erklärt Ileana Keges.

Keine Falscheingaben durch Licht und Schall

So kann der Bediener zum Beispiel durch Drehen eines imaginären Knopfes ein Ventil steuern oder mit einer Auf- und Ab-Bewegung eine Füllmenge erhöhen oder reduzieren, eine Anwendung starten, Klicken, Zoomen oder Scrollen. Der Abstand von maximal 15 cm sorgt dafür, dass nur die beabsichtigen Gesten des Bedieners verarbeitet werden. „Weil für die Gestenerkennung mit dieser Technologie ein leitfähiges Objekt die elektrischen Felder ändern muss, sind „Falscheingaben“ durch Licht oder Schall ausgeschlossen“, ergänzt Keges. Eine automatische Selbstkalibrierung macht das System störsicher und sorgt für gleichbleibende Genauigkeit über die gesamte Produktlebenszeit.

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