Sind kapazitive Touchscreens für industrielle Umgebungen überbewertet?

Die Touchscreen-Technologie hat die Art und Weise, wie menschliche Bediener mit komplexen Maschinen in Fabriken und Industrieanlagen interagieren, völlig verändert.

Inspiriert von der Präzision und den intuitiven Schnittstellen von Smartphones und Tablets haben die Hersteller kapazitive Touchscreens (Abbildung 1) eingeführt, um diese benutzerfreundliche Erfahrung in der Fabrikhalle zu reproduzieren. Aber können kapazitive Displays die Anforderungen der Industrie erfüllen?

Abbildung 1: Das reTerminal von Seeed Studio verfügt über einen kapazitiven 5-Zoll-IPS-Multitouch-Bildschirm mit einer Auflösung von 1280 x 720 Bildpunkten. (Bildquelle: Seeed Studio)

Die Diskrepanz zwischen Verbraucherdesign und industrieller Realität wird deutlich, wenn ein Arbeiter in der Fabrikhalle mit Handschuhen auf einen kapazitiven Touchscreen tippt und nichts passiert.

In Situationen, in denen Fabrikarbeiter mit Handschuhen Schwierigkeiten haben, ihre Eingaben zu registrieren, können die Folgen schwerwiegend sein. Diese können von der Unterbrechung von Arbeitsabläufen über verzögerte Reaktionen in unternehmenskritischen Szenarien bis hin zu potenziellen Sicherheitsrisiken bei zeitkritischen Vorgängen reichen.

Bei kapazitiven Schnittstellen treten auch Probleme mit elektromagnetischen Störungen auf. In Fabrikumgebungen, in denen elektromagnetisches Rauschen häufig vorkommt, können Interferenzen zu Problemen mit uneinheitlichen Reaktionen führen und die Genauigkeit weiter verringern.

Sie bieten zwar eine bessere Interaktion mit dem Benutzer, haben aber mit extremen Betriebsbedingungen wie Feuchtigkeit, chemischen Einflüssen und Temperaturschwankungen zu kämpfen, was Bedenken hinsichtlich ihrer Eignung für industrielle Anwendungen aufkommen lässt.

Darüber hinaus sind diese Bildschirme in lebensmittelverarbeitenden Betrieben und Produktionsstätten ständig rauen Bedingungen ausgesetzt, was die ihnen innewohnenden Einschränkungen noch verstärkt. Aufgrund all dieser Herausforderungen wenden sich viele Branchen einer robusteren und kostengünstigeren Alternative zu.

Ein Argument für resistive Touchscreens

Resistive Touchscreens (Abbildung 2) funktionieren, indem sie den auf die Oberfläche ausgeübten Druck erkennen. Die Konstruktion besteht aus einer flexiblen Außenschicht und einer starren Innenschicht, die beide mit leitfähigem Material beschichtet und durch einen dünnen, mit isolierenden Abstandshaltern gefüllten Spalt getrennt sind.

Abbildung 2: Der resistive Touchscreen von NKK Switches verfügt über RS232- und USB-Kommunikationsschnittstellen. (Bildquelle: NKK Switches)

Diese Konstruktion ermöglicht es, dass sich die beiden Schichten berühren, wenn Druck ausgeübt wird, sei es durch einen Finger oder einen Stift, selbst wenn der Bediener Handschuhe trägt, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird. Resistive Touchscreens bieten zwar eine ordentliche Genauigkeit, aber nicht die gleiche Präzision wie kapazitive Touchscreens.

In industriellen Umgebungen sind die resistiven Touchscreens unempfindlich gegen Wasser, Staub und in einigen Fällen auch gegen Chemikalien. Sie sind in der Herstellung kostengünstiger als ihre kapazitiven Gegenstücke und eignen sich daher für Anwendungen, bei denen große Bildschirme benötigt werden.

Resistive Touchscreens kommen jedoch mit einem Nachteil. Die begrenzte Präzision und die Unfähigkeit, Multi-Touch-Gesten zu unterstützen, können die Anwendbarkeit an modernen interaktiven Orten einschränken. Für Anwendungen, die eine robuste Lösung mit langer Lebensdauer und hoher Genauigkeit erfordern, verbessern die Hersteller die kapazitive Technologie.

Robuste kapazitive Schnittstellen

Die Hersteller entwickeln robuste projiziert-kapazitive (PCAP) Touchscreens, die die Vorteile bestehender Technologien mit verbesserter Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen externe Störungen kombinieren. Diese Schirme sind mit einer Isolierschicht versehen, die mit einem transparenten Leiter beschichtet ist, wodurch das durch elektromagnetische Störungen verursachte kapazitive Rauschen verringert wird.

Die robusten PCAP-Touchscreens (Abbildung 3) sind kratzfest und bieten auch unter schwierigen Bedingungen wie Schmutz, Staub, Fett und Wasser eine zuverlässige Performance. Aufgrund ihrer Fähigkeit, mehrere Berührungspunkte gleichzeitig zu erkennen, sind sie für dynamische Anwendungen, die Multitouch-Eingaben für die Maschinensteuerung und den Datenzugriff erfordern, von entscheidender Bedeutung.

Abbildung 3: Das Touchkit mit kapazitivem Touchscreen von Schurter Incorporated bietet einen breiten Betriebstemperaturbereich von -10°C bis +70°C. (Bildquelle: Schurter Incorporated)

Die verbesserte optische Performance gewährleistet eine hohe Lichtdurchlässigkeit und eine klare Darstellung für die Integration in Panel-PCs und industrielle Displays.

Darüber hinaus sind PCAP-Touchscreens so konzipiert, dass sie einem breiten Spektrum von Temperaturschwankungen standhalten. Daher können sie auf Baustellen, in abgelegenen Außenanlagen, bei der Fernüberwachung und bei logistischen Aufgaben eingesetzt werden.

Fazit

Auf die Frage, ob kapazitive Touchscreens für industrielle Umgebungen überbewertet sind, gibt es keine direkte Antwort. Die ideale Wahl zwischen kapazitiven Multi-Touch-Schnittstellen für Verbraucher, kostengünstigen resistiven Touchscreens und fortschrittlicheren PCAP hängt von den spezifischen Anforderungen bei der Bedienung mit Handschuhen, Feuchtigkeit und chemischer Belastung ab.