Touch-Panel

Wie Touchpanel zu einem Teil des täglichen Lebens geworden ist

Touchpanel-Technologien (Abbildung 1) sind ein zentrales Thema bei aktuellen digitalen Geräten, einschließlich Smartphones, Slate-Geräten wie dem iPad, den Bildschirmen auf der Rückseite von Digitalkameras, dem Nintendo DS und Windows 7-Geräten. Der Begriff Touchpanel umfasst verschiedene Technologien zum Erfassen der Berührung eines Fingers oder Stifts.

Ein Touchpanel ist ein Gerät, mit dem Benutzer mit einem Computer interagieren können, indem sie den Bildschirm direkt berühren. Durch die Integration von Funktionen in den Monitor, z. B. Sensoren, die Berührungsaktionen erkennen, können Anweisungen an einen Computer ausgegeben werden, indem die Position eines Fingers oder Stifts erfasst wird. Im Wesentlichen wird es zu einem Gerät, das die beiden Funktionen Anzeige und Eingabe vereint.

Heute wurde der Touchscreen zu einem benutzerfreundlicheren und umweltfreundlicheren Ersatz für die Computertastatur und -maus. Aus diesem Grund verändert Berührung die Welt. Mit einem Touchscreen können Benutzer mit wenig oder keiner Computererfahrung sofort mit komplexen Softwareprogrammen arbeiten, ohne dass sie sich dessen bewusst sind. Und Computer können an Orten arbeiten, an denen eine Tastatur oder Maus zu umständlich, zerbrechlich oder unpraktisch wäre. Ihre Eigenschaften (Präzision bei der Positionserfassung, schnelle Reaktion auf Eingaben, Haltbarkeit und Installationskosten) unterscheiden sich stark in Abhängigkeit von den Methoden zur Erfassung von Berührungseingaben. Einige typische Sensormethoden für Touchscreens sind: Resistive Film-Touchscreens, Kapazitive Touchscreens, Oberflächenwellen-Touchscreens usw. Nachfolgend werden die kapazitiven Touchscreens beschrieben.

Kapazitive Touchpanels: Bei dieser Methode wird der Punkt, an dem die Berührung auftritt, mithilfe von Sensoren identifiziert, um geringfügige Änderungen des durch Fingerkontakt erzeugten elektrischen Stroms oder Änderungen der elektrostatischen Kapazität (Last) zu erfassen. Da die Sensoren auf die statische elektrische Kapazität des menschlichen Körpers reagieren, wenn sich ein Finger dem Bildschirm nähert, können sie auch auf ähnliche Weise bedient werden, wie wenn ein Zeiger innerhalb eines auf dem Bildschirm berührten Bereichs bewegt wird. Zwei Arten von Touchpanels verwenden diese Methode: kapazitive Oberflächen-Touchpanels (Abbildung 2) und projektive kapazitive Touchpanels (Abbildung 3). Die internen Strukturen unterscheiden sich zwischen den beiden Typen.

Abbildung 2 - Kapazitive Oberflächen-Touchpanels


Abbildung 3 - Projektive kapazitive Touchpanels

Beschreibung

Ein kapazitives Touchpanel wird mit dem Electrostatic Module von EMS analysiert. Die Analyse konzentriert sich auf die Bestimmung der Kapazität und der elektrischen Feldstärke.

Nach der Erstellung einer elektrischen Leitfähigkeitsstudie in EMS sind vier wichtige Schritte zu befolgen: 1 - Aufbringen des richtigen Materials für alle festen Körper, 2 - Aufbringen der erforderlichen Randbedingungen oder der sogenannten Lasten/Beschränkungen in EMS, 3 - Ineinandergreifen des gesamten Materials Modell und 4-führen Sie den Solver. Beachten Sie, dass für die elektrische Leitfähigkeitsanalyse keine Luft modelliert werden soll.

Materialien

Laden und Zurückhalten

In dieser Studie wird ein Teil des Touchpanels als Masse und die anderen Teile (17 Teile) als potentialfreie Leiter bezeichnet.

Ineinander greifen

Die Vernetzung ist ein sehr wichtiger Schritt bei der Entwurfsanalyse. EMS schätzt eine globale Elementgröße für das Modell unter Berücksichtigung seines Volumens, seiner Oberfläche und anderer geometrischer Details. Die Größe des generierten Netzes (Anzahl der Knoten und Elemente) hängt von der Geometrie und den Abmessungen des Modells, der Elementgröße, der Netztoleranz und der Netzsteuerung ab. In den frühen Phasen der Entwurfsanalyse, in denen ungefähre Ergebnisse ausreichen können, können Sie eine größere Elementgröße für eine schnellere Lösung angeben. Für eine genauere Lösung ist möglicherweise eine kleinere Elementgröße erforderlich.
Die Netzqualität kann mit der Netzsteuerung angepasst werden, die auf feste Körper und Flächen angewendet werden kann.

Ergebnisse

Nach dem Ausführen der Simulation dieses Beispiels können viele Ergebnisse erhalten werden. Das elektrische Leitungsmodul von EMS dient zur Berechnung und Visualisierung von: elektrischem Feld (Abbildung 5), Verschiebungsfeld (Abbildung 6) und Potenzial (Abbildung 7). Eine ebenfalls erzeugte Ergebnistabelle enthält die Kapazität der als floatende Leiter bezeichneten Bauelemente (Tabelle 2).

Abbildung 5 - Kapazitätsmatrix des Touchpanels


Abbildung 6 - Elektrisches Feld im Touchpanel


Abbildung 7 - Verschiebungsfeld

Fazit

Durch das Erstellen vieler Simulationsszenarien in EMS für verschiedene Konstruktionsparameter können die Eigenschaften des Touchpanels auf einfache Weise optimiert werden. Die Parameter der Modelle können problemlos aktualisiert werden, ohne sich um die zugrunde liegenden Komplexitäten des Modells kümmern zu müssen.