Wie wählt man den richtigen Touch-Controller-IC aus?

Ein kapazitiver Touchscreen ist viel mehr als ein Stück Deckglas, das auf einem LCD platziert wird.

Hinter jeder reaktionsfähigen Touch-Schnittstelle verbirgt sich ein kapazitiver Touch-Controller-IC, der für die Erkennung von Berührungssignalen, das Filtern von elektrischem Rauschen, das Erkennen von Gesten und die Kommunikation mit dem Host-Prozessor verantwortlich ist. Unabhängig davon, ob es sich bei der Anwendung um ein industrielles HMI, ein medizinisches Gerät, einen Selbstbedienungskiosk oder ein Außenterminal handelt, hat die Leistung des Touch-Controller-IC einen direkten Einfluss auf das Benutzererlebnis.

Aus diesem Grund ist die Auswahl des richtigen Touch-Controllers eine der wichtigsten Entscheidungen beim Design eines Projiziert-kapazitiver (PCAP) Touchscreen.

In diesem Leitfaden wird erklärt, wie Ingenieure bewerten kapazitive Touch-Controller-ICs , welche technischen Faktoren die Controller-Auswahl beeinflussen und warum die beste Lösung von den Projektanforderungen und nicht nur von der Controller-Marke allein bestimmt wird.

Was macht ein kapazitiver Touch-Controller-IC?

Ein kapazitiver Touch-Controller-IC fungiert als Verarbeitungszentrum eines projiziert-kapazitiven Touchscreens.

Zu seinen Hauptfunktionen gehören:

• Scannen des Berührungssensors

• Berührungskoordinaten erkennen

• Unterstützt Multi-Touch-Bedienung

• Elektrisches Rauschen filtern

• Falsche Berührungen ablehnen

• Gesten erkennen

• Kommunikation mit dem Hostsystem über Schnittstellen wie I⊃2;C, USB oder SPI

Obwohl verschiedene Hersteller unterschiedliche Hardware-Architekturen und Firmware-Algorithmen verwenden, ist jeder Touch-Controller-IC darauf ausgelegt, das gleiche Ziel zu erreichen: genaue und zuverlässige Touch-Leistung unter realen Betriebsbedingungen.

Was bestimmt wirklich die Auswahl des Touch-Controller-ICs?

Eine der häufigsten Fragen, die Ingenieure stellen, ist:

Welchen Touch-Controller-IC soll ich wählen?

Sollte es ein Mikrochip sein?

Goodix?

ILITEK?

Die Antwort lautet normalerweise:

Es kommt auf die Anwendung an.

Erfahrene Ingenieure entscheiden sich selten kapazitiven Touch-Controller . allein aufgrund des Herstellers für einen Stattdessen bewerten sie zunächst die technischen Anforderungen des Projekts.

Dicke des Deckglases

Die Dicke des Deckglases ist oft einer der ersten Faktoren, die bei der Auswahl des Touch-Controller-ICs berücksichtigt werden.

Je dicker das Deckglas wird, desto größer wird der Abstand zwischen Finger und Sensor, wodurch die Berührungssignale schwächer werden.

Typische Beispiele sind:

• Unterhaltungselektronik: 0,7–1,1 mm

• Industrieausrüstung: 2–6 mm

• Außenanschlüsse: 6 mm oder dicker

Anwendungen mit dickerem Deckglas erfordern normalerweise einen Touch-Controller-IC mit stärkerer Signalverarbeitungsfähigkeit und Firmware, die für hohe Empfindlichkeit optimiert ist.

Größe des Berührungssensors

Größere Berührungssensoren erfordern mehr Sensorkanäle und eine komplexere Signalverarbeitung.

Mit zunehmender Sensorgröße müssen Ingenieure Folgendes berücksichtigen:

• Scanzeit

• Signaldämpfung

• Anzahl der Kanäle

• Geräuschleistung

• Firmware-Optimierung

Aus diesem Grund ist ein Touch-Controller geeignet für a Ein 5-Zoll-Display ist möglicherweise nicht die ideale Wahl für einen 21,5-Zoll-Industrie-Touchmonitor.

EMI- und Rauschimmunität

In industriellen Umgebungen kommt es oft zu erheblichen elektrischen Störungen, die von Motoren, Schaltnetzteilen, Wechselrichtern, LCDs und Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsbussen erzeugt werden.

Ein zuverlässiger industrieller Touch-Controller-IC sollte auch unter diesen anspruchsvollen Bedingungen eine stabile Touch-Leistung aufrechterhalten.

Eine schlechte EMI-Leistung kann Folgendes zur Folge haben:

• Falsche Berührungen

• Verpasste Berührungen

• Koordinatendrift

• Langsame Reaktion

• Instabiler Betrieb

Für viele industrielle Anwendungen wird die Störfestigkeit als wichtiger angesehen als maximale Berührungsempfindlichkeit.

Handschuhoperation

Viele industrielle und medizinische Geräte müssen voll funktionsfähig bleiben, während Benutzer Schutzhandschuhe tragen.

Um eine zuverlässige Handschuhbedienung zu erreichen, kommt es nicht nur auf die Auswahl eines bestimmten Touch-Controller-ICs an.

Ingenieure müssen das komplette Touch-System bewerten, einschließlich:

• Dicke des Deckglases

• Berührungssensor-Design

• Controller-Fähigkeit

• Firmware-Tuning

Nur wenn diese Elemente zusammenarbeiten, kann eine stabile Handschuh-Touch-Leistung erreicht werden.

Wasserablehnung

Outdoor-Geräte, Schiffssysteme und öffentliche Terminals werden häufig in feuchten Umgebungen betrieben.

Regen, Wassertropfen oder Kondenswasser können die kapazitive Erfassung leicht beeinträchtigen.

Moderne kapazitive Touch-Controller-ICs kombinieren typischerweise dedizierte Hardware und intelligente Firmware-Algorithmen, um absichtliche Berührungen von Wassereinflüssen zu unterscheiden und so die Gesamtzuverlässigkeit zu verbessern.

Multi-Touch-Anforderungen

Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Stufen der Multitouch-Fähigkeit.

Zum Beispiel:

• Industrielle HMIs erfordern oft nur zwei oder fünf Berührungspunkte.

• Kommerzielle Touch-Monitore erfordern möglicherweise Zehn-Punkt-Multitouch.

• Bei medizinischen Geräten ist die Berührungsstabilität in der Regel wichtiger als die Komplexität der Gesten.

Die Auswahl eines Touch-Controller-ICs mit mehr Berührungspunkten führt nicht automatisch zu einem besseren Benutzererlebnis. Der Controller sollte immer den funktionalen Anforderungen der Anwendung entsprechen.

Kommunikationsschnittstelle

Die meisten Touch-Controller-ICs kommunizieren mit dem Host-Prozessor über:

• I⊃2;C

• USB

• SPI

Die Kommunikationsschnittstelle selbst bestimmt selten, welcher Controller-Hersteller ausgewählt werden sollte, sie beeinflusst jedoch die Systemarchitektur, die Softwareentwicklung und die Hardwarekompatibilität.

Betriebsumgebung

Schließlich sollten Ingenieure auch Umweltfaktoren berücksichtigen, darunter:

• Betriebstemperatur

• Luftfeuchtigkeit

• EMV-Anforderungen

• Produktlebenszyklus

• Langfristige Verfügbarkeit

Für Industrieprodukte, von denen erwartet wird, dass sie viele Jahre in Produktion bleiben, ist die Auswahl eines Controllers mit stabiler Versorgung und langfristigem Support oft genauso wichtig wie seine technischen Spezifikationen.

Definieren Sie die Anwendung, bevor Sie den Touch-Controller-IC auswählen

Bei der Auswahl eines kapazitiven Touch-Controller-ICs geht es nicht nur um den Markenvergleich.

Stattdessen definieren Ingenieure in der Regel zunächst die Projektanforderungen – einschließlich der Dicke des Deckglases, der Sensorgröße, der Umgebungsbedingungen, der Schnittstelle und der Touch-Leistung – und bewerten dann, welche Touch-Controller-Lösung diese Anforderungen am besten erfüllt.

Sobald diese Anforderungen klar sind, wird die Anzahl geeigneter Touch-Controller-ICs in der Regel deutlich kleiner, was die endgültige Auswahl erheblich erleichtert.

Gängige Hersteller von kapazitiven Touch-Controller-ICs

Nach der Definition der Projektanforderungen besteht der nächste Schritt in der Auswahl eines geeigneten kapazitiven Touch-Controller-ICs.

Heutzutage bieten mehrere Hersteller ausgereifte Touch-Controller-IC- Lösungen für projiziert-kapazitive (PCAP) Touchscreens an. Während sie alle die gleiche Grundfunktion erfüllen, unterscheiden sie sich in Produktportfolios, Firmware-Fähigkeiten, Industrieerfahrung und Anwendungsschwerpunkt.

Die folgende Übersicht hebt die allgemeinen Merkmale mehrerer weit verbreiteter Hersteller von Touch-Controller-ICs hervor . Diese Beschreibungen stellen eine typische Marktpositionierung dar und nicht die Fähigkeiten jedes einzelnen Controllers.

MIKROCHIP

Microchip ist bekannt für seine kapazitive Touch-Controller-IC-Familie maXTouch® , die in Industrie-, Medizin- und Automobilanwendungen weit verbreitet ist.

Im Vergleich zu Controllern, die hauptsächlich für die Unterhaltungselektronik entwickelt wurden, konzentrieren sich viele Microchip-Lösungen auf lange Produktlebenszyklen, hervorragende EMI-Leistung und Unterstützung anspruchsvoller Betriebsumgebungen.

Typische Stärken

• Ausgezeichnete Störfestigkeit

• Starker Halt für dickes Deckglas

• Umfangreiche Firmware-Tuning-Funktionen

• Langfristige Produktverfügbarkeit

• Nachgewiesene Industrie- und Automobilerfahrung

Häufige Anwendungen

• Industrielle HMIs

• Medizinische Geräte

• Fabrikautomation

• Automobilsysteme

Infineon (ehemals Cypress)

Das Touchscreen-Controller-Portfolio von Infineon, das ursprünglich unter der Marke Cypress TrueTouch® entwickelt wurde, ist seit langem für seine Zuverlässigkeit in rauen elektrischen Umgebungen bekannt.

Seine Touch-Controller-ICs werden häufig für Anwendungen ausgewählt, die eine robuste EMV-Leistung und Langzeitstabilität erfordern.

Typische Stärken

• Hervorragende EMV- und EMI-Leistung

• Stabiler Betrieb in lauten Umgebungen

• Ausgereifte Industrie- und Automobillösungen

• Langer Lebenszyklus-Support

Häufige Anwendungen

• Industrieausrüstung

• Medizinische Elektronik

• Transport

• Außenterminals

GOODIX

Goodix ist einer der weltweit größten Anbieter kapazitiver Touch-Controller-ICs mit Produkten für die Unterhaltungselektronik sowie ausgewählte Industrieanwendungen.

Seine Controller bieten typischerweise eine hohe Integration und breite Unterstützung für verschiedene Displaygrößen.

Typische Stärken

• Breites Produktportfolio

• Hohe Integration

• Schnelle Berührungsreaktion

• Kostengünstige Lösungen

Häufige Anwendungen

• Kommerzielle Ausrüstung

• Eingebettete Systeme

• Intelligente Terminals

• Industriegeräte

FocalTech

FocalTech bietet eine breite Palette von Touch-Controller-ICs für Smartphones, Tablets und industrielle Touchscreen-Produkte.

Seine industriellen Lösungen werden häufig in Standard-PCAP-Touch-Anwendungen eingesetzt, die zuverlässige Leistung und flexible Controller-Optionen erfordern.

Typische Stärken

• Breites Controller-Portfolio

• Ausgereifte Touch-Technologie

• Flexible Plattformunterstützung

• Gute Gesamtleistung

Häufige Anwendungen

• Industrieterminals

• Kommerzielle Displays

• Selbstbedienungskioske

• Eingebettete Produkte

ILITEK

ILITEK verfügt über umfangreiche Erfahrung in Industrielle Touchscreen-Lösungen , insbesondere für Touch-Monitore, HMIs und kommerzielle Anzeigegeräte.

Seine kapazitiven Touch-Controller-ICs werden häufig in mittelgroßen und großen projiziert-kapazitiven Touchscreens eingesetzt.

Typische Stärken

• Ausgereifte industrielle Anwendungen

• Gute Unterstützung für große Touchpanels

• Flexible Firmware-Optimierung

• Stabile langfristige Versorgung

Häufige Anwendungen

• Industrielle Touchmonitore

• Mensch-Maschine-Schnittstellen

• Kassensysteme

• Selbstbedienungsterminals

EETI

EETI konzentriert sich hauptsächlich auf industrielle und kommerzielle Touchscreen-Lösungen.

Seine Touch-Controller-ICs werden häufig in medizinischen Geräten, industriellen Steuerungssystemen und POS-Geräten eingesetzt, bei denen Langzeitstabilität und Kompatibilität Priorität haben.

Typische Stärken

• Umfangreiche Industrieerfahrung

• Gute Kompatibilität zwischen Touch-Sensor-Designs

• Stabile Plattformunterstützung

• Langer Produktlebenszyklus

Häufige Anwendungen

• Medizinische Geräte

• Industrielle Automatisierung

• Kassensysteme

• Industrielle Steuerungsausrüstung

Touch-Controller-IC-Vergleich

Obwohl jeder Hersteller mehrere Controller-Familien anbietet, sind in der folgenden Tabelle deren typische Eigenschaften zusammengefasst.

Der obige Vergleich bietet nur einen allgemeinen Überblick. In der Praxis bewerten Ingenieure einzelne Controller-Modelle, anstatt einen Hersteller ausschließlich auf der Grundlage der Markenbekanntheit auszuwählen.

Wählen Sie nach Projektanforderungen, nicht nach Controller-Marke

Eine häufige Frage ist:

Welcher Touch-Controller-IC ist der beste?

In Wirklichkeit gibt es keine allgemeingültige Antwort.

Ein Controller, der in einem medizinischen Gerät eine außergewöhnlich gute Leistung erbringt, ist möglicherweise nicht die beste Wahl für einen Outdoor-Kiosk, während ein Controller, der für einen kommerziellen Touch-Monitor entwickelt wurde, möglicherweise nicht für ein batteriebetriebenes Handprodukt optimiert ist.

Statt nur die Hersteller zu vergleichen, vergleichen Ingenieure in der Regel, wie gut eine Touch-Controller-Lösung den technischen Anforderungen der Anwendung entspricht.

Dieser Ansatz trägt dazu bei, die verfügbaren Optionen für Touch-Controller-ICs auf der Grundlage messbarer technischer Anforderungen und nicht auf der Grundlage von Markenpräferenzen einzugrenzen.

Warum Firmware genauso wichtig ist wie der Touch-Controller-IC

Der Touch-Controller-IC ist nur ein Teil einer vollständigen Touch-Lösung.

In vielen Industrieprojekten hat die Firmware-Optimierung einen ebenso großen Einfluss auf die gesamte Touch-Leistung.

Die Verwendung desselben Controllers mit unterschiedlichen Sensordesigns, Deckglasdicken oder Betriebsumgebungen erfordert häufig Firmware-Anpassungen wie Empfindlichkeit, Scanfrequenz, Filterstrategie, Schwellenwerte und Parameter zur Handflächenunterdrückung.

Daher können zwei Touchscreens, die um denselben Touch-Controller-IC herum gebaut sind , je nach Optimierung der Firmware deutlich unterschiedliche Benutzererlebnisse liefern.

Warum mit einem Touch-Lösungsanbieter zusammenarbeiten?

Viele OEMs gehen davon aus, dass sie auswählen müssen . Touch-Controller-IC vor Beginn eines Projekts einen

In der Praxis ist es in der Regel effektiver, zunächst die Anwendungsanforderungen zu definieren und einem erfahrenen Anbieter von Touch-Lösungen die Empfehlung des am besten geeigneten Controllers zu überlassen.

Eine vollständige Touch-Lösung berücksichtigt nicht nur den kapazitiven Touch-Controller-IC , sondern auch das Design des Touch-Sensors, die Dicke des Deckglases, die optische Leistung, die Firmware-Optimierung, die mechanische Integration, die Machbarkeit der Herstellung und die langfristige Lieferung.

Bei FANNAL arbeitet unser Ingenieurteam mit Microchip, Infineon (Cypress), Goodix, FocalTech, ILITEK und EETI zusammen Touch-Controller-Lösungen , bei denen der Controller gemäß den spezifischen Anforderungen jedes Projekts ausgewählt und optimiert wird, anstatt eine einzige Controller-Marke zu empfehlen.

Häufig gestellte Fragen

1. Können verschiedene Touch-Controller-ICs mit demselben Touch-Sensor verwendet werden?

In einigen Fällen ja. Der Austausch eines Touch-Controller-IC erfordert jedoch in der Regel eine Hardwareüberprüfung, Firmware-Optimierung und Kompatibilitätstests, um eine zuverlässige Leistung sicherzustellen.

2. Bietet ein besserer Touch-Controller-IC immer eine bessere Touch-Leistung?

Nicht unbedingt. Die gesamte Touch-Leistung hängt vom Controller, dem Touch-Sensor-Design, dem Deckglas, der Firmware-Abstimmung und der Systemintegration ab – nicht nur vom Controller-IC.

3. Kann ein Touch-Controller-IC die Leistung bei Handschuh- oder Nassberührung verbessern?

Ja, aber nur als Teil einer kompletten Touch-Lösung. Der Handschuhbetrieb und die Wasserabweisung hängen auch vom Sensordesign, der Dicke des Deckglases und der Firmware-Optimierung ab.

4. Kann die Firmware des Touch-Controllers angepasst werden?

Ja. Viele industrielle Touch-Controller-Lösungen unterstützen Firmware-Tuning, um Empfindlichkeit, Störfestigkeit, Wasserabweisung, Handschuhbedienung und anwendungsspezifische Leistung zu optimieren.

5. Soll ich den Touch-Controller-IC selbst auswählen?

Nicht unbedingt. Die meisten OEMs erzielen bessere Ergebnisse, wenn sie zunächst ihre Anwendungsanforderungen definieren und mit einem erfahrenen Touch-Lösungsanbieter zusammenarbeiten, der die am besten geeignete Touch-Controller-Lösung empfehlen und optimieren kann.