Große Fortschritte in der Ergonomie und Gestaltung von Elektronikgeräten für Endverbraucher haben dazu geführt, dass die Anwender vergleichbare Standards auch von vielen anderen Geräten erwarten. Dazu zählen unter anderem Kraftfahrzeuge, bei denen intuitive und einfach bedienbare Steuerungen im Innenraum sowohl Sicherheitsvorteile bieten als auch die Fahrpraxis verbessern.
Touchscreens sind ein Beispiel für eine HMI (Human-Machine Interface), die im Konsumerbereich bereits gut etabliert ist. Sie wird neuerdings von Automobilherstellern eingesetzt, um Klimaregler, Fahrerassistenzsysteme sowie Fahrgast-Infotainmentsysteme durch einfaches Antippen mit der Fingerkuppe einzustellen. Die Steuerung durch Berührung bietet darüber hinaus zahlreiche praktische Vorteile im Fahrzeug. Beispielsweise höhere Zuverlässigkeit, kleinere Abmessungen und geringeres Gewicht sowie eine einfachere Integration in eine Vielzahl elektronischer Systeme, die mittlerweile in fast jedem Fahrzeug zu finden sind.
Gleichzeitig jedoch spielen weiterhin auch Konventionalle Taster und Schalter eine wesentliche Rolle, ganz besonders an Stellen, an denen ein Berührungssensor unabsichtlich betätigt werden könnte.
Touch-Technologien im Fahrzeug
Resistive und kapazitive Berührungstechnologien sind heute im Konsumgüterbereich am weitesten verbreitet. Kapazitive Sensoren zum Beispiel können entweder als berührungsempfindliche, auf einen LCD-Bildschirm aufgebrachte Beschichtung oder durch das Einbetten einzelner Elektroden an festen Stellen auf einem Bedienfeld in die Praxis umgesetzt werden. Passend angebrachte Klebeetiketten oder andere Techniken wie eine Beleuchtung dienen zur Anzeige der Position der berührungsempfindlichen Tasten.
Kapazitive Touchscreen-Beschichtungen sind in Produkten wie in öffentlich zugänglichen Terminals als auch in manchen Handymodellen bereits im Einsatz. Auf der anderen Seite findet man kapazitive Tasten in manchen Haushaltsgeräten wie Kaffeemaschinen, Waschmaschinen und Mikrowellenherden. Ein resistiver Touchscreen wird normalerweise als Deckschicht einer batteriebetriebenen Anzeige, wie in vielen PDAs, implementiert.
Berührungsempfindliche Tasten werden mittlerweile ebenso wie Bildschirmoverlays in Fahrzeuginnenräumen eingesetzt, um einerseits neue Features zu bieten und andererseits die Leistung zu verbessern. Man denke beispielsweise an mechanische Schieberegler, wie sie zur Einstellung der Klimaanlage gängig sind. Die Fahrer sind mit den spitz zulaufenden, farbkodierten Balken vertraut, die über jedem Hebel angebracht sind. Damit können sie schnell eine zufriedenstellende Einstellung erzielen, ohne dass ihre Aufmerksamkeit von der Straße abgelenkt wird. Diese Art der Regelung lässt sich jetzt durch die Kombination einer Matrix kapazitiver Elektroden mit einer aufgedruckten Klebefolie oder durch eine farblich unterlegte Hintergrundbeleuchtung nachbilden.
Zu weiteren Funktionsmöglichkeiten von berührungsempfindlichen Schaltern oder Gleitschiebern zählen das Einschalten, Ausschalten oder Dimmen der Innenbeleuchtung sowie der Ersatz von Tastren, die normalerweise auf dem Lenkrad angebracht sind. Dazu können Taster zur Regelung der Audioanlage ebenso gehören wie auf Schaltern montierte Regler etwa für Scheibenwischer, Blinker, Hupe oder Außenscheinwerfer.
Derartige Regler sind neuartig, potenziell einfacher nutzbar, und sie können eine höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer bieten, weil sie keine beweglichen Teile aufweisen. Außerdem kann das Armaturenbrett, das die Berührungssensoren enthält, äußerst dünn, klein, leicht und einfach installierbar ausgeführt werden. Da keine Öffnungen im Panel erforderlich sind, wird zudem die Gesamtentwicklung sowie die Herstellung vereinfacht. Darüber hinaus kann ein Ersatz der herkömmlichen mechanischen Tastern und Schalter durch Berührungssensoren im Lenkrad möglicherweise bei einem Unfall die Sicherheit der Insassen verbessern.
Entwicklung von Touch-Screen-Anwendungen
Zur Überwachung und Steuerung eines kapazitiven Touch-Panels kann ein Steuer-IC wie etwa ein ASIC oder ein spezielles Touch-Controller-IC Verwendung finden. Die CapSense-Controller-Familie von Cypress zum Beispiel ist mithilfe des bewährten Cores einer Berührungssensor-Controller-IP aufgebaut. Er bietet sowohl mehrere Abtasteingänge als auch andere eingebaute Features wie etwa zum Dimmen der LEDs, also zur Regelung der Hintergrundbeleuchtung. Lieferbar ist ein ganzes Spektrum von für den Einsatz im Automobil qualifizierten CapSense-Controllern.
Andererseits enthalten Mikrocontroller wie die PIC-Familie von Microchip jetzt eingebaute Ansteuerungen für berührungsempfindliche Peripherie. Tatsächlich ist Microchip's mTouch-Technologie in ausgewählten Mikrocontrollern eingebettet. Dasselbe gilt für einige selbstständige ICs wie ein vor kurzem vorgestelltes komplettes analoges Front-End für den Einsatz im Automobil. mTouch-Controller stehen für resistive, kapazitive oder induktive Berührungssteuerung zur Verfügung.
Bei der induktiven Sensorsteuerung handelt es sich um eine robuste Technologie, die in der Lage ist, durch Materialien wie Kunststoffe, rostfreien Stahl oder Aluminium hindurch zu reagieren, was im Automobilbereich eindeutige Vorteile bietet. Zu den weiteren Vorzügen zählt die Fähigkeit, Betätigungen durch unabsichtliche Berührung zu reduzieren - auch das ist von hoher Wichtigkeit für den Einsatz im Kraftfahrzeug. Diese Art der Berührungssteuerung kann auch dann noch in Betrieb bleiben, wenn sich eine Flüssigkeit auf der Berührungsoberfläche befindet. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, Berührungssensoren außen am Fahrzeug für Anwendungen wie eine Zugangskontrolle anzubringen.
Ein kapazitives oder resistivse Overlay des Berührungsbildschirms eignet sich zum Einsatz in einem Display wie etwa dem LCD eines Unterhaltungssystems oder eines Navigationsgeräts. Die Tatsache, dass mechanische Komponenten wie beispielsweise Drucktaster entfallen, kann die Entwicklung vereinfachen und es dem Fahrer ermöglichen, mit dem Fahrzeug auf gleiche Weise zu kommunizieren wie bei einer Bargeldabhebung am Automaten oder beim Einkauf an einem Selbstbedienungs-Terminal.
Manche Fahrzeuge besitzen einen zentralen Kontroller, durch den der Fahrer mit Navigation, Entertainment und anderen Features wie der Bluetooth-Vernetzung, der Einparkhilfe oder dem Bordrechner in Verbindung treten kann. Auch diese können mit einer Berührungssteuerung versehen werden; dabei werden Technologien wie 3M's kapazitive Berührungsbildschirmfamilie MicroTouch eingesetzt.
Human-Mmachine-Interface
Um das bestmögliche Ergebnis beim Einsatz der Touchscreentechnologie im Innen- und Außenbereich moderner Fahrzeuge zu gewährleisten, sind entsprechende Verbesserungen der HMI-Anwendung erforderlich. Ein berührungsgesteuertes Unterhaltungssystem oder ein Multifunktionsregler zum Beispiel müssen umgestaltet werden, um virtuelle Schalter auf dem Bildschirm darzustellen und den Anwender problemlos durch die verfügbaren Optionen zu leiten.
An anderen Stellen, besonders solchen, an denen kein Bildschirm vorhanden ist, müssen Entwickler überlegen, wie das System Eingabedaten durch den Anwender bestätigen. Im Falle einer Innenbeleuchtung oder einer Regelung der Audiolautstärke kann die Systemantwort durchaus ausreichend sein. Jedoch wird möglicherweise bei anderen Systemen, wie etwa einem Frontscheibengebläse oder einer Heizungsregelung, eine andere Art der Rückmeldung benötigt. Diese ließe sich zum Beispiel erreichen, indem man die Farbe oder die Intensität einer Anzeige- oder Hinterleuchtungs-LED verändert, oder durch ein akustisches Signal wie ein Klick oder ein Ton. Der Anwender kann unter Umständen auch die Option erhalten, aus einem Menü von Tönen seine Auswahl zu treffen oder eigene Töne hochzuladen. Auch der Einsatz von Haptik, um eine fühlbare Rückmeldung zur Verfügung zu stellen, könnte im Zuge einer Weiterentwicklung der berührungsgesteuerten HMI-Technologie im Automobil erforscht werden.
Mechanische Schalter spielen weiter eine Rolle
Zwar bietet die Berührungssteuerungstechnologie zahlreiche spannende Möglichkeiten für die Entwickler von Kraftfahrzeugsystemen sowie für den Automobilkäufer, doch ist es zu früh, das Verschwinden herkömmlicher Schalter, Taster, Signalgeber und ähnlicher Bauelemente anzukündigen. Mit diesen lässt sich möglicherweise - je nach Anwendung und Zielmarkt - die Entwicklung leichter durchführen, und sie könnten auch die wirtschaftlichste Lösung darstellen. Wichtig ist zudem, dass sie an den Stellen vorgezogen werden können, an denen berührungsgesteuerte Regelungen anfällig gegen eine unabsichtliche Betätigung sein könnten, so bei Fensterhebern, Sitzeinstellungen und Spiegelsteuerungen.
Mechanische Schalter werden tendenziell für spezifische Fahrzeugmarken oder Modelle entwickelt. Es werden zum Beispiel Produkte von einem etablierten Lieferanten wie Bourns, Tyco oder Honeywell mit Kundenwünschen kombiniert.
Touchscreens sind ein Beispiel für eine HMI (Human-Machine Interface), die im Konsumerbereich bereits gut etabliert ist. Sie wird neuerdings von Automobilherstellern eingesetzt, um Klimaregler, Fahrerassistenzsysteme sowie Fahrgast-Infotainmentsysteme durch einfaches Antippen mit der Fingerkuppe einzustellen. Die Steuerung durch Berührung bietet darüber hinaus zahlreiche praktische Vorteile im Fahrzeug. Beispielsweise höhere Zuverlässigkeit, kleinere Abmessungen und geringeres Gewicht sowie eine einfachere Integration in eine Vielzahl elektronischer Systeme, die mittlerweile in fast jedem Fahrzeug zu finden sind.
Gleichzeitig jedoch spielen weiterhin auch Konventionalle Taster und Schalter eine wesentliche Rolle, ganz besonders an Stellen, an denen ein Berührungssensor unabsichtlich betätigt werden könnte.
Touch-Technologien im Fahrzeug
Resistive und kapazitive Berührungstechnologien sind heute im Konsumgüterbereich am weitesten verbreitet. Kapazitive Sensoren zum Beispiel können entweder als berührungsempfindliche, auf einen LCD-Bildschirm aufgebrachte Beschichtung oder durch das Einbetten einzelner Elektroden an festen Stellen auf einem Bedienfeld in die Praxis umgesetzt werden. Passend angebrachte Klebeetiketten oder andere Techniken wie eine Beleuchtung dienen zur Anzeige der Position der berührungsempfindlichen Tasten.
Kapazitive Touchscreen-Beschichtungen sind in Produkten wie in öffentlich zugänglichen Terminals als auch in manchen Handymodellen bereits im Einsatz. Auf der anderen Seite findet man kapazitive Tasten in manchen Haushaltsgeräten wie Kaffeemaschinen, Waschmaschinen und Mikrowellenherden. Ein resistiver Touchscreen wird normalerweise als Deckschicht einer batteriebetriebenen Anzeige, wie in vielen PDAs, implementiert.
Berührungsempfindliche Tasten werden mittlerweile ebenso wie Bildschirmoverlays in Fahrzeuginnenräumen eingesetzt, um einerseits neue Features zu bieten und andererseits die Leistung zu verbessern. Man denke beispielsweise an mechanische Schieberegler, wie sie zur Einstellung der Klimaanlage gängig sind. Die Fahrer sind mit den spitz zulaufenden, farbkodierten Balken vertraut, die über jedem Hebel angebracht sind. Damit können sie schnell eine zufriedenstellende Einstellung erzielen, ohne dass ihre Aufmerksamkeit von der Straße abgelenkt wird. Diese Art der Regelung lässt sich jetzt durch die Kombination einer Matrix kapazitiver Elektroden mit einer aufgedruckten Klebefolie oder durch eine farblich unterlegte Hintergrundbeleuchtung nachbilden.
Zu weiteren Funktionsmöglichkeiten von berührungsempfindlichen Schaltern oder Gleitschiebern zählen das Einschalten, Ausschalten oder Dimmen der Innenbeleuchtung sowie der Ersatz von Tastren, die normalerweise auf dem Lenkrad angebracht sind. Dazu können Taster zur Regelung der Audioanlage ebenso gehören wie auf Schaltern montierte Regler etwa für Scheibenwischer, Blinker, Hupe oder Außenscheinwerfer.
Derartige Regler sind neuartig, potenziell einfacher nutzbar, und sie können eine höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer bieten, weil sie keine beweglichen Teile aufweisen. Außerdem kann das Armaturenbrett, das die Berührungssensoren enthält, äußerst dünn, klein, leicht und einfach installierbar ausgeführt werden. Da keine Öffnungen im Panel erforderlich sind, wird zudem die Gesamtentwicklung sowie die Herstellung vereinfacht. Darüber hinaus kann ein Ersatz der herkömmlichen mechanischen Tastern und Schalter durch Berührungssensoren im Lenkrad möglicherweise bei einem Unfall die Sicherheit der Insassen verbessern.
Entwicklung von Touch-Screen-Anwendungen
Zur Überwachung und Steuerung eines kapazitiven Touch-Panels kann ein Steuer-IC wie etwa ein ASIC oder ein spezielles Touch-Controller-IC Verwendung finden. Die CapSense-Controller-Familie von Cypress zum Beispiel ist mithilfe des bewährten Cores einer Berührungssensor-Controller-IP aufgebaut. Er bietet sowohl mehrere Abtasteingänge als auch andere eingebaute Features wie etwa zum Dimmen der LEDs, also zur Regelung der Hintergrundbeleuchtung. Lieferbar ist ein ganzes Spektrum von für den Einsatz im Automobil qualifizierten CapSense-Controllern.
Andererseits enthalten Mikrocontroller wie die PIC-Familie von Microchip jetzt eingebaute Ansteuerungen für berührungsempfindliche Peripherie. Tatsächlich ist Microchip's mTouch-Technologie in ausgewählten Mikrocontrollern eingebettet. Dasselbe gilt für einige selbstständige ICs wie ein vor kurzem vorgestelltes komplettes analoges Front-End für den Einsatz im Automobil. mTouch-Controller stehen für resistive, kapazitive oder induktive Berührungssteuerung zur Verfügung.
Bei der induktiven Sensorsteuerung handelt es sich um eine robuste Technologie, die in der Lage ist, durch Materialien wie Kunststoffe, rostfreien Stahl oder Aluminium hindurch zu reagieren, was im Automobilbereich eindeutige Vorteile bietet. Zu den weiteren Vorzügen zählt die Fähigkeit, Betätigungen durch unabsichtliche Berührung zu reduzieren - auch das ist von hoher Wichtigkeit für den Einsatz im Kraftfahrzeug. Diese Art der Berührungssteuerung kann auch dann noch in Betrieb bleiben, wenn sich eine Flüssigkeit auf der Berührungsoberfläche befindet. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, Berührungssensoren außen am Fahrzeug für Anwendungen wie eine Zugangskontrolle anzubringen.
Ein kapazitives oder resistivse Overlay des Berührungsbildschirms eignet sich zum Einsatz in einem Display wie etwa dem LCD eines Unterhaltungssystems oder eines Navigationsgeräts. Die Tatsache, dass mechanische Komponenten wie beispielsweise Drucktaster entfallen, kann die Entwicklung vereinfachen und es dem Fahrer ermöglichen, mit dem Fahrzeug auf gleiche Weise zu kommunizieren wie bei einer Bargeldabhebung am Automaten oder beim Einkauf an einem Selbstbedienungs-Terminal.
Manche Fahrzeuge besitzen einen zentralen Kontroller, durch den der Fahrer mit Navigation, Entertainment und anderen Features wie der Bluetooth-Vernetzung, der Einparkhilfe oder dem Bordrechner in Verbindung treten kann. Auch diese können mit einer Berührungssteuerung versehen werden; dabei werden Technologien wie 3M's kapazitive Berührungsbildschirmfamilie MicroTouch eingesetzt.
Human-Mmachine-Interface
Um das bestmögliche Ergebnis beim Einsatz der Touchscreentechnologie im Innen- und Außenbereich moderner Fahrzeuge zu gewährleisten, sind entsprechende Verbesserungen der HMI-Anwendung erforderlich. Ein berührungsgesteuertes Unterhaltungssystem oder ein Multifunktionsregler zum Beispiel müssen umgestaltet werden, um virtuelle Schalter auf dem Bildschirm darzustellen und den Anwender problemlos durch die verfügbaren Optionen zu leiten.
An anderen Stellen, besonders solchen, an denen kein Bildschirm vorhanden ist, müssen Entwickler überlegen, wie das System Eingabedaten durch den Anwender bestätigen. Im Falle einer Innenbeleuchtung oder einer Regelung der Audiolautstärke kann die Systemantwort durchaus ausreichend sein. Jedoch wird möglicherweise bei anderen Systemen, wie etwa einem Frontscheibengebläse oder einer Heizungsregelung, eine andere Art der Rückmeldung benötigt. Diese ließe sich zum Beispiel erreichen, indem man die Farbe oder die Intensität einer Anzeige- oder Hinterleuchtungs-LED verändert, oder durch ein akustisches Signal wie ein Klick oder ein Ton. Der Anwender kann unter Umständen auch die Option erhalten, aus einem Menü von Tönen seine Auswahl zu treffen oder eigene Töne hochzuladen. Auch der Einsatz von Haptik, um eine fühlbare Rückmeldung zur Verfügung zu stellen, könnte im Zuge einer Weiterentwicklung der berührungsgesteuerten HMI-Technologie im Automobil erforscht werden.
Mechanische Schalter spielen weiter eine Rolle
Zwar bietet die Berührungssteuerungstechnologie zahlreiche spannende Möglichkeiten für die Entwickler von Kraftfahrzeugsystemen sowie für den Automobilkäufer, doch ist es zu früh, das Verschwinden herkömmlicher Schalter, Taster, Signalgeber und ähnlicher Bauelemente anzukündigen. Mit diesen lässt sich möglicherweise - je nach Anwendung und Zielmarkt - die Entwicklung leichter durchführen, und sie könnten auch die wirtschaftlichste Lösung darstellen. Wichtig ist zudem, dass sie an den Stellen vorgezogen werden können, an denen berührungsgesteuerte Regelungen anfällig gegen eine unabsichtliche Betätigung sein könnten, so bei Fensterhebern, Sitzeinstellungen und Spiegelsteuerungen.
Mechanische Schalter werden tendenziell für spezifische Fahrzeugmarken oder Modelle entwickelt. Es werden zum Beispiel Produkte von einem etablierten Lieferanten wie Bourns, Tyco oder Honeywell mit Kundenwünschen kombiniert.
