Kapazitive Touch Technologie
Bedienfelder sind heute ein wesentlicher Bestandteil, zur „Kommunikation“ des Anwenders mit elektrischen und elektronischen Geräten. Auf dem Markt sind verschiedene Eingabesysteme, jedes mit spezifischen Vor- und Nachteilen verfügbar. Gewünscht werden kostengünstige, flexible und widerstandsfähige Anwenderschnittstellen, die auch für Konsumerprodukte anwendbar sind.
Bei Systemen z.B. im Bereich Lebensmittelverkauf wie auch bei Einsatz von Medizingeräten besteht die Forderung nach leicht zu reinigenden geschlossenen Bedienoberflächen zur Sicherstellung der Hygiene. Für derartige Anforderungen sind Bedieneinheiten auf Basis kapazitiver Berührungssensoren prädestiniert.
Über die Entwicklung der Steuer- und Bedieneinheit für die WMF Presto Kaffeemaschinen wurde das auf dem patentierten Ladungstransfer Prinzip beruhende kapazitive System der Firma Quantum Research bei Rafi eingeführt.
Ein mit einem QT-IC aufgebauter Sensor besteht im Wesentlichen aus einem programmierten Mikrocontroller der eine Fläche unbekannter Kapazität auf einen definierten Wert auf- und wieder entlädt. Diese Fläche muss aus einem leitfähigen Material wie z.B. einer Leiterplattenfläche, wenn transparente Sensoren benötigt werden aus einer ITO – Schicht (Indium-Zinn-Oxid) oder aus transparenten, leitfähigen und im Siebdruck verarbeitbaren Lacken (Abbildung 2) bestehen. Durch die Messung der Ladung nach einem oder mehreren Lade- und Transferzyklen lässt sich die Kapazität der Sensorfläche bestimmen. Der Ladungstransfer erfolgt in Form von Impulspaketen mittels Mikrocontroller gesteuerter MOSFET - Schalttransistoren. Eine Kapazitätsänderung die durch ein Objekt wie z.B. einem Finger verursacht wird, wirkt sich wie bei jedem kapazitiven Sensor auf die übertragene Ladungsmenge aus. Dank moderner Signalverarbeitungsmethoden arbeitet die Auswertelogik sehr zuverlässig. In der Auswertesoftware werden einstellbare Filter verwendet, bei denen eine definierte Anzahl erfolgreich detektierter Abtastungen notwendig ist, bevor das gemessene Signal als Berührung akzeptiert wird. Hiermit werden Fehlschaltungen aufgrund elektrostatischer Entladungen oder von kurzen unbeabsichtigten Berührungen bzw. Annäherungen ausgeblendet. Die von Quantum entwickelte „Adjacent Key Suppression“ (AKS) nutzt ein iteratives Verfahren, das wiederholt die Signalstärke jeder Taste abfragt, alle gemessenen Signale miteinander vergleicht und nur das maximale Signal verarbeitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur das Signal der vom Anwender betätigten Taste einen Schaltvorgang auslöst. Um die sichere Funktion auch bei wechselnden Umweltbedingungen sicherzustellen, erfolgt eine stetige Anpassung der internen Referenzwerte.
Kontakt:
RAFI GmbH & Co. KG
Werner Koch
Abteilung EE
Ravensburger Str. 128-134
88276 Berg
Tel.: +49 751 89-1388
Fax: +49 751 89-73881
E-Mail: werner.koch@rafi.de
Bei Systemen z.B. im Bereich Lebensmittelverkauf wie auch bei Einsatz von Medizingeräten besteht die Forderung nach leicht zu reinigenden geschlossenen Bedienoberflächen zur Sicherstellung der Hygiene. Für derartige Anforderungen sind Bedieneinheiten auf Basis kapazitiver Berührungssensoren prädestiniert.
Über die Entwicklung der Steuer- und Bedieneinheit für die WMF Presto Kaffeemaschinen wurde das auf dem patentierten Ladungstransfer Prinzip beruhende kapazitive System der Firma Quantum Research bei Rafi eingeführt.
Ein mit einem QT-IC aufgebauter Sensor besteht im Wesentlichen aus einem programmierten Mikrocontroller der eine Fläche unbekannter Kapazität auf einen definierten Wert auf- und wieder entlädt. Diese Fläche muss aus einem leitfähigen Material wie z.B. einer Leiterplattenfläche, wenn transparente Sensoren benötigt werden aus einer ITO – Schicht (Indium-Zinn-Oxid) oder aus transparenten, leitfähigen und im Siebdruck verarbeitbaren Lacken (Abbildung 2) bestehen. Durch die Messung der Ladung nach einem oder mehreren Lade- und Transferzyklen lässt sich die Kapazität der Sensorfläche bestimmen. Der Ladungstransfer erfolgt in Form von Impulspaketen mittels Mikrocontroller gesteuerter MOSFET - Schalttransistoren. Eine Kapazitätsänderung die durch ein Objekt wie z.B. einem Finger verursacht wird, wirkt sich wie bei jedem kapazitiven Sensor auf die übertragene Ladungsmenge aus. Dank moderner Signalverarbeitungsmethoden arbeitet die Auswertelogik sehr zuverlässig. In der Auswertesoftware werden einstellbare Filter verwendet, bei denen eine definierte Anzahl erfolgreich detektierter Abtastungen notwendig ist, bevor das gemessene Signal als Berührung akzeptiert wird. Hiermit werden Fehlschaltungen aufgrund elektrostatischer Entladungen oder von kurzen unbeabsichtigten Berührungen bzw. Annäherungen ausgeblendet. Die von Quantum entwickelte „Adjacent Key Suppression“ (AKS) nutzt ein iteratives Verfahren, das wiederholt die Signalstärke jeder Taste abfragt, alle gemessenen Signale miteinander vergleicht und nur das maximale Signal verarbeitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur das Signal der vom Anwender betätigten Taste einen Schaltvorgang auslöst. Um die sichere Funktion auch bei wechselnden Umweltbedingungen sicherzustellen, erfolgt eine stetige Anpassung der internen Referenzwerte.
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RAFI GmbH & Co. KG
Werner Koch
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Ravensburger Str. 128-134
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