wie Finger für kapazitiven Touchscreen elektrisch simulieren?

[Frank Buss]

Wie kann man zuverlï¿œssig einen Fingerdruck simulieren, z.B. fï¿œr iPad?
Ich habe mal einen Draht an ein Cent-Stï¿œck gelï¿œtet und das per Tesafilm
aufgeklebt:

http://i.imgur.com/4nEBgO0.jpg

Der Draht geht dann an einen Microcontrollerpin (PIC), der zum
Simulieren des Fingerdrucks auf Ausgang und 0 geschaltet wird und Finger
wieder anheben auf Eingang. Geht manchmal fï¿œr ein paar Minuten, dann
plï¿œtzlich wieder nicht. Scheint sich irgendwas mit der Zeit aufzuladen
oder so. Wenn ich dann den Draht vom Pin trenne und mit dem Finger am
Draht den Druck ein paarmal simuliere und den Draht wieder verbinde,
dann geht es wieder eine zeitlang. Die metallische Rï¿œckseite des iPads
habe ich mit Masse vom PIC verbunden, aber scheint nicht viel
Unterschied zu machen, denn ï¿œhnliches Verhalten wenn ich die
Masse-Verbindung einfach weglasse. Der iPad lï¿œuft auf Batterie, der PIC
ist ï¿œber den Programmer mit dem PC und der Netzmasse verbunden.

Wie kann man das besser machen? ï¿œber Google finde ich da auch nicht
viel, oder ich suche noch mit den falschen Schlagwï¿œrtern.

--
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
C64 MIDI interface, preorder: http://www.frank-buss.de/c64/midi/buy.html

[Marte Schwarz]

Hi Frank,

> Wie kann man zuverlï¿œssig einen Fingerdruck simulieren, z.B. fï¿œr iPad?

Der Finger ist in erster Linie eine leitfï¿œhige Verbindung zu Masse. Ob
Du den Pin auf 0 oder 1 legst sollte egal sein, bzw macht beim
Umschalten etwas oder auch nicht, je nach dem, wie das Touchpad
abgefragt wird. Wenn es nur Ladungsverschiebung misst, kï¿œnnte es bei
Potentialwechsel gehen. Wenn aber wirklich die Kapazitï¿œt abgefragt wird,
dann gehts nicht. Viele einfache Implementierungen Messen die
Zeitverzï¿œgerung eines RC-Gliedes, bei dem der Finger der Gegenpol zum
Kondensator gegen Masse ist. Die Masseverbindung muss nur deutlich
grￜￜer als das Gerￜt sein. Ob das mit der metallisierten Rￜckseite des
IPad verbunden sein. kann Dir Nur Apple sagen, die meisten Smartphones
funktionieren auch gut ohne physischen Kontakt zur Gehï¿œuserï¿œckseite. Da
reicht der Finger auf dem Display.
Es soll auch Touchpads geben, denen reicht schon eine Mï¿œnze in
Displaynï¿œhe, die haben dann die Masseflï¿œchen gleich hinterm Display in
der Matrix verbaut. In der Praxis hab ich so was aber nur bei
grobmotorischen Sliderfeldern gesehen.

Marte

[Frank Buss]

Marte Schwarz wrote:
>
> Der Finger ist in erster Linie eine leitfï¿œhige Verbindung zu Masse. Ob
> Du den Pin auf 0 oder 1 legst sollte egal sein, bzw macht beim
> Umschalten etwas oder auch nicht, je nach dem, wie das Touchpad
> abgefragt wird. Wenn es nur Ladungsverschiebung misst, kï¿œnnte es bei
> Potentialwechsel gehen. Wenn aber wirklich die Kapazitï¿œt abgefragt wird,
> dann gehts nicht.

Mal getestet, aber das geht leider nicht.

> Viele einfache Implementierungen Messen die
> Zeitverzï¿œgerung eines RC-Gliedes, bei dem der Finger der Gegenpol zum
> Kondensator gegen Masse ist. Die Masseverbindung muss nur deutlich
> grￜￜer als das Gerￜt sein. Ob das mit der metallisierten Rￜckseite des
> IPad verbunden sein. kann Dir Nur Apple sagen, die meisten Smartphones
> funktionieren auch gut ohne physischen Kontakt zur Gehï¿œuserï¿œckseite. Da
> reicht der Finger auf dem Display.

Habe mal die Rï¿œckseite gemessen und war generell nicht leitend zur Masse
des Gerï¿œtes. Erst als ich da die Oxidschicht oder was auch immer an
einer Ecke weggeschmirgelt hatte, war Durchgang zur Masse des Gerï¿œtes
(zumindest zur Masse des USB-Steckers).

Ich versuche jetzt mal mit einem externen FET zu schalten, vielleicht
ist das mit dem Microcontroller ja nicht so gut. Da kï¿œnnte ich dann ggf.
auch direkt am iPad schalten, falls es an Stï¿œrungen auf oder wegen der
Leitung liegt.

[Kai-Martin]

Marte Schwarz wrote:

>> Wie kann man zuverlässig einen Fingerdruck simulieren, z.B. für
>> iPad?
>
> Der Finger ist in erster Linie eine leitfähige Verbindung zu Masse.

Das würde ich nicht unterschreiben.

Kapazitive (Multi-) Touchscreens messen die Kapazität zwischen in die
Scheibe integrierten Elektroden. Die wesentliche Eigenschaft des
Fingers ist seine recht hohe Dieletritätskonstante. Leicht vereinfacht
kann man sagen, dass die elektrischen Feldlinien bevorzugt durch den
Finger verlaufen. Das bedeutet, er verzerrt das elektrische Feld in
seiner unmittelbaren Umgebung. Eine veränderte Feldkonfiguration
bedeutet für einen Kondensator eine Änderung der Kapazität. Und das
ist es, woran das Display die Position des Fingers erkennt.

Um die Finger-Berührung zu simulieren, müsste der Simulator die
Kapazitätsmessung der Elektroden beeinflussen. Mir ist noch kein Weg
eingefallen, wie man das zuverlässig hinbekommen kann.

---<)kaimartin(>---

[Patrick Schaefer]

Am 31.08.2014 16:49 schrieb Kai-Martin:

> Um die Finger-Berührung zu simulieren, müsste der Simulator die
> Kapazitätsmessung der Elektroden beeinflussen. Mir ist noch kein Weg
> eingefallen, wie man das zuverlässig hinbekommen kann.

Die "künstlichen Finger" bestehen aus Silikonkunststoffröhrchen, die mit
Wasser gefüllt sind. Das Ding wird in den Roboter eingespannt und dann
automatisch aufgesetzt. Wichtig ist, dass man die komplette Bewegung
nachbildet, nicht nur ein paar Millimeter abhebt. Sonst kommen die
Algorithmen aus dem Tritt.

Für den Hausgebrauch tut es auch eine Trockensalami ("Bifi") als
Dummy-Finger. An der Prüfmittelüberwachung kommst Du damit aber nicht
vorbei ;-)


Patrick

[horst-d.winzler]

Er benötigt eben eine zertifizierte BiFi. ;-)
--
mfg hdw

[Rafael Deliano]

> in den Roboter eingespannt und dann automatisch aufgesetzt.

Die Zeitschrift "Byte" hatte ehedem um Laufzeit von Akku
an Laptops zu prüfen einen kleinen gelben (Spielzeug-)
Knickarmroboter im Einsatz der die Tastatur stundenlang
traktierte.

Da hier kaum soviel Kraft nötig ist würde eventuell bereits
Piezo-Bimorph reichen.

MfG JRD

[Marte Schwarz]

Hallo Kai-Martin,

>>> Wie kann man zuverlässig einen Fingerdruck simulieren, z.B. für
>>> iPad?
>>
>> Der Finger ist in erster Linie eine leitfähige Verbindung zu Masse.

HF-technisch versteht sich.

>
> Das würde ich nicht unterschreiben.

Wenn Du meinst...

> Kapazitive (Multi-) Touchscreens messen die Kapazität zwischen in die
> Scheibe integrierten Elektroden. Die wesentliche Eigenschaft des
> Fingers ist seine recht hohe Dieletritätskonstante.

So hatte ich das auch mal gedacht und wollte darauf aufbauend ein
Messgerätchen bauen, das aber nie funktionieren wollte. Auch die
Versuche Personen durch den Teppich hindurch zu detektieren gehen nicht
vernünftig, wenn man die Perswonen nur dielektrisch versteht. Die Praxis
zeigt sich genau so, wie ichs beschrieben hatte: Die größte leitfähige
Struktur im System ist gleichzeitig wie eine Masseverbindung, auch wenn
sie nur dielektrisch angeschlossen ist.

> Leicht vereinfacht
> kann man sagen, dass die elektrischen Feldlinien bevorzugt durch den
> Finger verlaufen.

Nee, die enden dort ziemlich aprupt. Der Körper ist nämlich zu gut
leitfähig.

Marte

P.S. liebe Grüße von der Adria, bis Mittwoch soll das Wetter ja halten,
dann wäre nur der halbe Urlaub verregnet...