Kapazitive Tastaturen sind plug&playfähig und bestehen aus lediglich einer Leiterplatte, die mit entsprechenden Sensor-Elementen und der Auswerte- Elektronik bestückt ist. Jeder Sensor steht dabei für eine Schaltfläche. Bei entsprechender Anordnung kann auch die typische Mausbedienung simuliert werden kann, zum Beispiel bei Slidern oder Drehreglern. Das Tastaturlayout wird somit durch die Anzahl und Anordnung der Sensoren repräsentiert. Die Sensoren erzeugen ein elektrisches Feld, dessen Stärke sich bei einer Annäherung oder Berührung des Fingers verändert. Diese Veränderung registriert der Sensor und sendet ein Signal an die Auswerte-Elektronik.

Die Veränderung des kapazitiven Feldes ist der entscheidende Vorgang bei der Dateneingabe. Im Gegensatz zu einem mechanischen Taster ist die kapazitive Erzeugung des Eingabesignals innerhalb elektronisch-physikalischer Grenzen beeinfl ussbar: Über den so genannten Schwellwert lässt sich einstellen, bei welchem Grad der Feldveränderung der Sensor auslöst – erst bei einer Berührung der Glasoberfläche oder bereits einige Millimeter davor. Welche Variante sinnvoll ist, hängt von den Anforderungen der Applikation ab. Die Sensitivität wird bei der Entwicklung programmiert, da bei der Berechnung des Schwellwertes die Dicke und das Material der eigentlichen Bedienoberfläche einfließen.

Kapazitive Tastatur versus Touchscreen

Dem Design sind (fast) keine Grenzen gesetzt: Form, Anzahl und Größe der kapazitiven Sensoren werden applikationsspezifisch auf der Tastatur-Platine positioniert.

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Trotz gravierender Unterschiede werden kapazitive Tastatur und Touchscreen oft gleichgesetzt: Beim Touchscreen ist die gesamte Oberfläche sensitiv, das heißt jede Berührung der Oberfläche löst ein Signal aus. Die eigentlichen Eingabeelemente werden immer auf einem darunter liegenden Display oder Monitor angezeigt. Daher benötigt ein Touchscreen generell einen Rechner, Monitor und Software zur Erzeugung der Bedienelemente. Hinsichtlich Design setzen die verfügbaren Displaygrößen und -formen die gestalterischen Grenzen.

Anders die kapazitive Tastatur: Sie funktioniert wie jede andere Tastatur stand-alone. Sensitiv sind stets nur die von dem kapazitiven Feld der Sensoren durchdrungenen Flächen. Kapazitive Tastaturen mit Glasoberfläche benötigen daher weder einen Monitor noch Software. Ihre robuste Oberfläche ist komplett reinigungsfähig (selbst mit scharfen Desinfektionsmitteln) und lässt sich in verschiedensten Formen fertigen (etwa oval oder polygon). In großen Stückzahlen sind sie zudem preisgünstiger als klassische Tastaturen.

Die Anpassungsfähigkeit kapazitiver Tastaturen beginnt buchstäblich mit der Leiterplatte und der Anordnung der Sensorelemente. Da die kapazitiven Felder alle nicht leitenden Materialien bis zu einer Stärke von 10 mm durchdringen, sind neben Glas weitere Werkstoffe als Bedienoberfläche denkbar. Obwohl sich Plexiglas oder Kunststoff ebenso als Oberfläche eignen, wurde bisher in allen Projekten ausschließlich Glas in einer Stärke von 6 mm eingesetzt. Eine weitere Option wäre der Einsatz von Holz- oder Steinflächen als Bedienoberfläche. Allerdings erfordert das zunächst weitere Forschungen im Bereich Werkstoffe. Beim Einsatz von Glas als Bedienoberfläche sollte zum einen die Sicht auf die Leiterplatte vermieden werden; zum anderen braucht es eine grafisch gestaltete Bedienoberfläche. Dafür sorgen meistens individuell bedruckte Folien, die zwischen Leiterplatte und Glasfläche angebracht werden. Zudem besteht die Möglichkeit, durch eine Gravur oder die Aufbringung partieller Reliefs (Lackaufdruck) die Glasoberfläche haptisch aufzuwerten.

Hinsichtlich Benutzerführung interessante Effekte erzielt eine vollflächige Beleuchtung der Glasoberfläche mit LED: Diese sind am Rand in gleichmäßigen Abständen angebracht und strahlen in das Glas. Wo das Glas durch eine Gravur unterbrochen ist, bricht sich das Licht und beleuchtet diese Stelle. Die Farbe der LED ist dabei frei wählbar.

Die Einsatzfelder

Flexible Einbaumöglichkeiten: Mit Metallrahmen verschraubte Glastastatur; das Einkleben ist ebenso möglich.

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Kapazitive Tastaturen sind vielfältig einsetzbar: in medizinischen Geräten, Infoterminals, Ticketautomaten sowie Fahrzeugen und auch als Bedienfelder für HiFi-Anlagen, Haushaltsgeräte, Sanitäranlagen oder in der Gebäudeautomation. In vielen Fällen rekrutieren sich die Anfragen aus der Medizintechnik. Die vollkommen ebene, robuste Oberfläche ermöglicht eine lücken- und rückstandslose Reinigung der Oberflächen. Häufig sind auch die individuelle Formgebung, die weitgehend freie Tastenkonfiguration und das nahezu grenzenlose Design der Bedienelemente ausschlaggebend.

Kapazitive Tastaturen sind ausnahmslos kundenspezifische Projekte. Alle Elemente werden entsprechend dem Anforderungskatalog entwickelt und gefertigt. Neben dem usability-orientierten Design der Bedienoberfläche wird der konstruktive Aspekt bedacht: Die üblichen Montage- Arten – Front- und Rückeinbau sowie Klebetechnik – werden unterstützt. Kapazitive Tastaturen werden bestehende Touchscreen-Systeme weder ersetzen noch verdrängen. Sie sind als sinnvolle Ergänzung zu betrachten.

Aufgrund ihrer enormen Vielfältigkeit einerseits und ihres simplen Handlings andererseits werden kapazitive Tastaturen in vielen Anwendungen eine Rolle spielen. In einigen Bereichen können sie zur bevorzugten Variante der Dateneingabe werden. Die Gett Gerätetechnik hat sich dafür bestens aufgestellt und forscht intensiv mit verschiedenen Materialien, um weitere Varianten kapazitiver Tastaturen anbieten zu können.

Autor:

André Zeidler ist Marketingleiter bei der Firma Gett Gerätetechnik in Treuen.