Eingabe via Touchscreen Worauf es beim Design-in von Touchdisplays ankommt

Autor / Redakteur: Andreas Kopietz * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Touchsysteme sind schick und praktisch. Doch was muss der Entwickler beachten, wenn Nutzereingaben über ein berührsensitives Display erfolgen sollen?

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Multitouch: Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine basiert immer auf einem Wechselspiel zwischen Aktion des Menschen und Rückmeldung des Systems
Multitouch: Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine basiert immer auf einem Wechselspiel zwischen Aktion des Menschen und Rückmeldung des Systems
(Elektrosil)

Früher wurden Display und Tastatur als getrennte Einheiten für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine genutzt. Heute steht den Anwendern ein Touchscreen zur Seite. In nahezu allen Bereichen werden Touchscreens mit unterschiedlichen Technologien verwendet.

Die Anwender sind durch Geräte wie iPhone und iPad an eine intuitive Eingabe mit Gestensteuerung gewöhnt, und erwarten diese Formen der Interaktion auch bei industriellen Applikationen.

Für den Entwickler ergeben sich dadurch viele neue Herausforderungen. Zum einen muss den immer größer werdenden Ansprüchen an modernes Design Rechnung getragen werden. Dies gilt sowohl für das mechanische Design als auch für die Gestaltung der Benutzeroberflächen. Zum anderen gelten natürlich in vielen industriellen Bereichen weiterhin hohe Anforderungen an Qualität, Robustheit oder Verfügbarkeit. Es geht also vor allem darum, den Spagat zwischen modernen Lifestyle-Features aus dem Konsumer Umfeld und harten Industrieanforderungen zu bewerkstelligen.

Ergänzendes zum Thema
6 Design-in-Regeln für ein Touchsystem
  • Genaue Analyse der gewünschten Touch-Funktionalität hinsichtlich Eingabe-Methode (Single- oder Multitouch) und Eingabe-Medium (Finger, Stift, Handschuhe).
  • Bei Projektstart sollten sowohl der Touchscreen und das Display mechanisch, elektrisch und kapazitiv aufeinander abgestimmt werden.
  • Das Embedded-System so auswählen, dass benötigte Schnittstellen, Treiber und eventuelle Multitouchfunktionen (Betriebssystem) optimal zusammenpassen.
  • Gerade bei projiziert kapazitiven Touchscreens sollte das komplette Gehäusedesign von vornherein auf den Touchsensor abgestimmt werden.
  • Kann ein haptisches Feedback die Interaktion Mensch-Maschine sinnvoll ergänzen oder verbessern?
  • Beim Wechsel von Tastatur- auf Toucheingabe die gesamte Benutzerober-fläche auf Toucheingabe optimieren.

Komponentenauswahl und Benutzeroberfläche bei Touchsystemen

Elektrosil beschäftigt sich bereits seit langem mit der Integration der für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine wichtigen Komponenten Display, Tastatur, Touchscreen und Embedded System. Im folgenden soll ein konkretes Beispiel dazu dienen, die wichtigsten Aspekte hinsichtlich Komponentenauswahl und Design der Benutzeroberfläche aufzuzeigen und typische Fehler anzusprechen.

Nach wie vor sehr wichtig ist die Auswahl eines geeigneten Displays. Selbstverständlich stehen die optischen Eigenschaften des Displays hierbei im Vordergrund. Im aktuellen Beispiel wird ein 8,4'' TFT verwendet. Bei einem Display dieser Größe ist eine Auflösung von 800 x 600 bei einer Helligkeit von 400 cd/m² schon ein quasi Standard. Die Anbindung an das Embedded-System erfolgt über die LVDS-Schnittstelle. Nahezu alle Hersteller von Displays und Embedded-Computern haben Produkte mit dieser Schnittstelle im Angebot, so dass sowohl die mechanische als auch die elektrische Anbindung keine nennenswerten Probleme darstellen sollte.

Weniger EMV-Probleme mit einem LED-Backlight

TFT Displays benötigen mit Ausnahme der neueren reflektiven oder transflektiven Varianten eine Hintergrundbeleuchtung. Ältere Designs setzen hierbei auf eine Beleuchtung mit CCFL-Röhren. Diese Röhren benötigen eine hochfrequente Wechselspannung mit mehreren hundert Volt. Neuere Designs dagegen verwenden eine LED-Hintergrundbeleuchtung, welche deutlich weniger Probleme bereiten. Zur Ansteuerung der alten CCFL-Röhren wird ein CCFL-Inverter benötigt. Dieser wandelt eine Gleichspannung von 5 V in die benötigte hochfrequente Wechselspannung um.

Hierbei gibt es erhebliche Probleme mit EMV, was zum Beispiel gerade bei medizinischen Geräten sehr kritisch ist. Es gibt aber darüber hinaus noch einen weiteren Aspekt, welcher bei der Integration eines kapazitiven Touchscreens auftaucht. Sowohl das elektrische Feld des TFT-Displays selbst als auch das elektrische Feld des Inverters beeinflussen massiv die Messung der Veränderung des elektrischen Feldes durch die zusätzliche Kapazität eines sich nähernden Fingers relativ zu den konstanten Kapazitäten der ITO-Layer des Touchscreens.

Lesen Sie auf der nächsten Seite mehr über die grafische Nutzeroberfläche und das Betriebssystem für Multitouch

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