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Haptivity-Display Wenn das Display einen Tastenhub simuliert

| Autor/ Redakteur: Eberhard Schill * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein HMI-Display sollte in der Lage sein, dem Benutzer ein haptisches Feedback zu geben, um beispielsweise Fehlbedienungen zu vermeiden. Zum Einsatz kommen dazu Piezo-Aktuatoren. Die Charakteristik des Feedbacks lässt sich mit einer Software ändern.

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Mensch-Maschine-Schnittstelle: Kyocera hat eine Möglichkeit entwickelt, durch eine kurze Bewegung auf der Oberfläche des Displays eine Art Klick-Effekt zu simulieren.
Mensch-Maschine-Schnittstelle: Kyocera hat eine Möglichkeit entwickelt, durch eine kurze Bewegung auf der Oberfläche des Displays eine Art Klick-Effekt zu simulieren.
(Bild: Kyocera)

In einer idealen Welt steht das Frühstück mit dampfenden Kaffee, fertig belegten Brötchen und aufgeschlagener Tageszeitung bereit. Damit sich die Wünsche erfüllen lassen, kann man sich entweder an den Partner wenden oder aber an das elektronische Haushaltsequipment, das Kaffeemaschine und Backofen über Zeitschaltuhr einschaltet. Allerdings muss man bei der Kommunikation mit dem Partner berücksichtigen, dass dieser wohl eher weniger auf die Wünsche eingeht. Im Gegensatz dazu hilft das HMI (Human Machine Interface) bei der Kommunikation mit dem sogenannten Connected Home. Die ideale Schnittstelle bringt den Benutzer mit wenig Aufwand auf angenehme Weise innerhalb kürzester Zeit zum Ziel.

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Das vorrangigste Ziel ist eine einfache Bedienung. Kaum jemand mag heute Bedienungsanleitungen lesen, um beispielsweise auf Seite 47 eine bestimmte Funktion zu finden. Spielen und ausprobieren ist bei jüngeren Benutzern angesagt. Mit zunehmendem Alter wird das nervig. Gefordert sind Bedienelemente, die auf den ersten Blick oder beim Anfassen eindeutig vermitteln, wozu sie gut sind. Das hört sich einfach an, ist aber hoch komplex. Denn einfaches Bedienen basiert auf gemachte Erfahrungen.

Jemand, der noch nie einen Touch-Bildschirm gesehen hat, wird erst gar nicht auf die Idee kommen, ihn zu berühren. Das bedeutet, dass die Bedienoberfläche möglichst auf weitverbreiteten Standards aufgebaut sein muss, die ebenfalls einem ständigen Wandel unterworfen sind. Gestern war es die Maus, heute ist es das Display mit Touch-Sensor.

Die Display-Hersteller arbeiten ständig daran, noch bessere HMI-Lösungen auf den Markt zu bringen. Da Helligkeit, Auflösung oder Farbtreue langsam in Bereiche vordringen, die man kaum noch verbessern kann, ist das Thema berührempfindlicher Bildschirm hochwillkommen. Hier hat sich einiges an Verbesserungspotenzial herauskristallisiert. Die Empfindlichkeit zur Bedienung mit und ohne Handschuhe wurde verbessert. Fehlbedienungen durch Wasser oder sonstige Flüssigkeiten können ausgeblendet werden. Bis zu zehn Berührungspunkte werden erkannt und ausgewertet.

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Das Haptivity-Display in der Industrie

Die patentierte Technik mit dem Namen „Haptivity“, ein Kofferwort aus haptic und activity, ist seit Anfang 2016 in der EU eine eingetragene Marke. Die erste Generation von Haptivity-Geräten war aus technischen Gründen auf eine Bildschirmgröße von sieben Zoll begrenzt. Bei der zweiten Produktgeneration wurde die Einschränkung aufgehoben. Auch sie baut auf Piezoaktuatoren auf, nutzt jedoch ein Verfahren zur Vibrationsübertragung von den Aktuatoren auf die Touch-Oberfläche. Dadurch werden eine Aktuation größerer Massen sowie in der Folge größere Bildschirme und optisch-gebondete Touch-Displays möglich.

Für den Einsatz von Haptivity in der Industrie plant Kyocera die Einführung standardmäßig einbaubarer Module, die aus einer LCD-Anzeige sowie einem Touchscreen mit haptischer Rückmeldung bestehen. Das erlaubt eine schnelle und einfache Montage in HMIs.

Das Display muss einen Tastenhub simulieren

Der Nachteil ist, dass die Reaktion auf eine Berührung nur visuell erfolgt. Ungeduldige Menschen drücken gleich mehrmals, und im Extremfall sind daraufhin wichtige Daten unwiederbringlich gelöscht. Um das zu verbessern, muss ein Gerät bei jeder menschlichen Eingabe eine unmittelbare Antwort geben, die signalisiert: „Ich habe verstanden.“ Dies funktioniert bei einer Taste naturgemäß am besten mit einem Tastenhub. Der Finger drückt und spürt unmittelbar die Reaktion. Ein optimales HMI-Display muss fähig sein, einen solchen „Tastenhub“ zu erzeugen.

Auf Grund immer kleiner werdender Bauräume ist eine virtuelle Lösung zu bevorzugen. Ein vielversprechender Ansatz ist es, eine Art Klick-Effekt durch eine kurze Bewegung der Oberfläche zu simulieren. Hierzu wird eine steuerbare Kraft benötigt, die durch elektromagnetische, elektrostatische oder auch Piezo-Aktuatoren erzeugt werden kann. Auf Grund des minimalen Platzbedarfs und der sehr kurzen Ansprechzeit sind Kyocera Piezo-Aktuatoren hier im Vorteil.

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