Frage von lukru99, 51

Funktion eines Kapazitiven Touchscreens?

Hi zusammen,

da ich meine Seminararbeit über Touchscreens schreibe aber leider zu den kapazitiven Touchscreens leider nur sehr oberflächliche Informationen finde habe ich gehofft dass mir hier vielleicht jemand weiterhelfen kann. Speziell die Funktion der Kondesatoren bei den kapazitiven Touchscreens wurden mir nicht richtig klar, vor allem wie diese entladen werden durch die Berührung eines Fingers.

Danke im vorraus! Grüße Lukz

Antwort
von CATFonts, 29

Die Funktion eines solchen kapazitiven Touchscreens ist eigentlich recht einfach: Doch zunächst zu den Kondensaturen: Ein Kondensator sperrt Gleichstrom, lässt Wechselstrom jedoch passieren, indem der Kondendator rasch aufgeladen und wieder entladen wird. Je höher die Frequenz, um so leichter fließt der über einen Kondensator. Jetzt ist ein Touchscreen so gebaut: Zu unterst hast du erst einmal ganz normal den Bildschirm. Da drauf liegt eine Glasscheibe, die auf beden Seiten durchsichtige Leiterbahnen tragen, auf der ein horizontales Gitter, und auf der anderen Seite ein vertikales. An einer Seite sitzt jetzt eine Schaltung, die der Reihe nach einen hochfrequenten Wechselstrom an die Leiterbahnen legt, an eine nach der anderen. Dort wo sich die Leiterbahnen kreuzen entstehen kleine Kondensatoren, und während an einer Leiterbahn, z.B. in der horizontalen die HF-Spannung anliegt, wird diese über die Kreuzungspunkte zu einem kleinen Betrag an die vertikalen Leiterbahnen übertragen, und die höhe dieser Spannung kann wieder der reihe nach gemessen werden, und hat, ohne das dein Finger ins Spiel kommt ja immer den gleichen Wert. Uber diese Konstruktion kommt dann die äußere Glasplatte (oder Kunststofffolie). die den ganzen Touchscreen nach außen isoliert. Jetzt kommt dein Finger ins Spiel: In dem Moment, wo du jetzt deinen Finger auf die äußere Scheibe legst, überdeckt den Finger die sendende Leiterbahn über eine größere Länge, das bedeutet, das dein Finger mit dieser Leiterbahn dann einen größeren Kondensator, wodurch von der HF dann auch mehr in deinen Finger überttragen wird. Dein Finger ist ja leitfähig, und bildet dort ja auch mit der empfangenen Leiterbahn einen größeren Kondensator, als ihn die reine Kreuzung der Leiterbahnen darstellt, weil dein Finger ja auch diese Leiterbahn über eine größere Länge überdeckt, und damit dann eben wieder mehr der HF an die vom Finger überdeckten Leiterbahn übertragen wird. Also spiele ich mal eine Zeile durch: An die Zeilen-Leiterbahn liegt gerade das HF-Signal an. an den ersten Spalten-Leiterbahnen über denen der Finger nicht liegt, bekommen ihr Signal nur über die kleinen Kreuzungspunkte. Die erste Spaltenleiterbahn direkt neben deinem Finger bekommt dann noch etwas mehr von der HF-Leistung, die nächste, die ja schon ein stckchen überdeckt ist bekommt noch mehr Signal bis hin zu der, bei der der Finger mit voller Breite drüber liegt, un dann zu den nächsten wieder geringer zu werden. Letztlich kommen dann wieder Bahnen ohne Finger, die wieder nur das winzige Signal ber die Kreuzungspunkte bekommen. Ist diese Zeile dann durchgemessen, wird die nächste Spalte mit Signal versorgt, und das Ausmessen beginnt von vorn.

Kommentar von lukru99 ,

Vielen Dank erstmal für deine Antwort!

Also habe ich das richtig verstanden dass nur an einer Schicht (also entweder Spalten oder Zeilen) die Spannung anliegt und dann somit an der anderen Schicht nur die Spannung gemessen wird um die Position des Fingers zu ermitteln?

Kommentar von CATFonts ,

Ja, und so dann der Bildschirm zeilen, und dann spaltenweise abgetastet wird, Auch die Touchpads von Laptops funktionieren so und die Linienraster sind überraschend grob

Kommentar von lukru99 ,

Aber wenn immer nur an einer Schicht gemessen wird, wie kann dann in der anderen Richtung (also X bzw. Y) die Spannung gemessen werden? Oder sind die beiden Schichten als ein Stromkreis vernetzt? Vielleicht hast du ja ein Schaltbild oder so woran man das erkennen kann.

Kommentar von CATFonts ,

OK, versuche ich es noch mal anders zu erklären:

eine Seite des Glases sind Zeilen, auf der anderen Seite Spalten aus Leiterbahnen aufgebracht. also als Gitter, wie Karopapier.

Sie Zeilen bekommen eine nach der anderen ihre HF-Spannung, und während diese angeschaltet ist, wird die übertragene Spannung ausgewertet, dann bekommt die nächste Zeile die HF-Spannung und die Spalten werden wieder abgefragt, das wiederholt sich so lange, bis alle Zeilen durchgeschaltet wurden, so wurde dann jeder Kreuzungspunkt der aller Zeilen und Spalten abgefragt.

Wenn du dann über dieses Gitter die Spannungswerte als "Säulen" auftragen würdest, sähst du dort, wo der Finger drüber liegt einen "Berg", dessen Gipfel dann der Mittelpunkt des Fingerabdrucks ist, also der Ort für den Cursor auf dem Bildschirm

Kommentar von lukru99 ,

ok danke!

hast du vielleicht quellen dazu? also bücher, internetseiten oder so wo ich noch weiter recherchieren kann bevor ich dich jetzt zu jedem detail ausfragen muss?

Kommentar von CATFonts ,

Ich nehme an, Wikipedia hast du längst gefunden, mehr hab ich da auch nicht.

Was ich hier beschrieben habe, sind übrigens die bei den meisten Smartphones und Tablets verwendeten "Projected Capacitive Touch" Eingabegeräte, Andere Touchsceen-Vairianten haben hingegen stark an Marktanteil verloren. Resistive Touchscreens findet man z.B. noch in Modellbahn-Steuergeräten, oder in der Nintendo-DS-Spielekonsole, sonst eigentlich kaum noch irgendwo, und der oberflächen-kapazitive Screen hat wegen der schlechteren Multitouch-Erkennung fast gänzlich den Platz geräumt.

Die induktiven funktionieren übrigens ziemlich gleich, wie der Typ, den ich beschrieben habe, nur dass dann eine Spule die Energie der Treiber-Leiterbahnen empfängt, daraus auch energie für den Stift gewinnen kann, und dann die Energie auch wieder über die Spule, sowie die Druckinformation der Stiftspitze, odere on Tasten gedrückt sind an die Sensorleiterbahnen übertragen. Dies findet man in Grafiktabletts auch mit integiertem Bildschirm

Kommentar von lukru99 ,

Okay dann muss ich dich leider doch noch einmal fragen wie das technisch möglich ist, an jedem Kreuzungspunkt die Kapazität des Kondensators zu messen? 

Kommentar von lukru99 ,

Und liegt die vordere Schicht dann direkt auf der Displayoberfläche?

Kommentar von CATFonts ,

Und nein, die ober Leiterbahnen-Schicht liegt dann geschützt unter dem Oberflächen-Schutzglas, oder sogar nioch zusätzlich unter einer Display-Schutzfolie. Steck dein Handy mal in eine Plastikfolie, der Touchscreen funktioniert auch dadurch noch.

Kommentar von CATFonts ,

Indem an die Treiber-Leiterbahnen nacheinander eine Wechselspannung gelegt wird, und man misstr, wie viel an der Sensor-Leiterbahn durch den normalerweise winzigen, oder durch den durch den Finger vergrößerten Kreuzungs-Kundensatur ankommt. Mit dieser Methode messen auch Vielfach-Messinstrumente einen Kondensatur

Kommentar von lukru99 ,

alles klar! dann danke für deine ganzen antworten :)

Kommentar von CATFonts ,

gern gemacht. falls du mal ne besondere Schriftart brauchst, schau mal auf catfonts.de

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community