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Fachartikel: Tastaturtechnologien. Ein Vergleich.

Typische Einsatzgebiete wichtiger Tastaturtechnologien.

Wie funktionieren Folientastaturen, Gummitastaturen, Silikontastaturen, vandalengeschützte Tastaturen und Touchscreens?
Fachartikel von Gert Breidenbach, GeBE Elektronik und Feinwertechnik GmbH
Der Autor versucht anhand von einigen hervorstechenden Anforderungen aus typischen Einsatzgebieten wichtige Tastaturtechnologien zu kategorisieren. Er diskutiert die technischen Lösungen, Besonderheiten und die Kombinationsmöglichkeiten mit anderen I/O-Geräten wie Maus, Trackball und Touchscreen. Als typische Kriterien dienen dabei Schnellschreiben, Bedienung von Maschinen, erforderlicher Schutz gegen Vandalismus in öffentlich zugänglichen Bereichen, hohe Funktionssicherheit bei medizinischen Geräten und besondere Schutzmassnahmen in exgeschützten Anlagen. Nach Meinung des Autors spielt neben der Funktionalität und der Betriebssicherheit mehr und mehr das Design und die softwaremässige Unterstützung der Eingabetechniken eine erhebliche Rolle. Die Entwicklung der interaktiven Technologien wird mehr und mehr Einfluß auch auf die traditionellen I/O Techniken ausüben, sodass eine Verlangsamung der momentan stürmischen Entwicklung der I/O Technologien nicht absehbar ist.
Schnellschreiben, gutes Feeling -- Langhubtastaturen
Eine hohe Geschwindigkeit bei der Dateneingabe erreicht man erfahrungsgemäss nur mit Langhubtasten. Neben den klassischen Einsatzbereichen, wird auch im industriellen Umfeld wegen der leichten Bedienbarkeit häufig noch die Langhubtastatur bevorzugt. Allerdings ist ein hoher Aufwand gegen Verschmutzung erforderlich, was diese Tastaturen nicht gerade billig macht. Hochwertige Langhubtastaturen, die über Gummimembranen unter den Tasten gegen Wasser abgedichtet sind, stehen in Konkurrenz zu einfachen, aus weichem Plastikmaterial geformten Abdeckhauben, die auch bei einer nicht nach IP65 rundum geschützten Tastatur auf der Oberseite einen gewissen Schutz gegen Flüssigkeit und Staub bieten. Allerdings beeinträchtigen die lose auf den Tasten liegenden Folien das Feeling bei der Bedienung entscheidend negativ, so dass eine sichere und schnelle Dateneingabe auf Dauer nicht zu erreichen sein wird.
Folientastaturen - Sichere Dateneingabe in rauer Umgebung
Folienabgedeckte Tastaturen eignen sich besonders für den Einsatz in rauen Umgebungen und lassen sich wesentlich leichter reinigen als Langhubtastaturen. Allerdings gibt es nicht nur im Sprachgebrauch sondern auch in der Qualität der mit Folien aufgebauten Tastaturen große Unterschiede, die sich natürlich auch im Preis bemerkbar machen. Klassische Folientastaturen, bei denen die einzelnen Tastaturelemente ebenfalls aus Folie gestaltet sind, eignen sich vornehmlich für Massenartikel und Grossserien. Bei kleineren Serien werden dagegen mit Folien abgedeckte diskrete Schaltelemente wie Metallschaltdome (Knackfrosch) und Kurzhubtasten eingesetzt. Mittlerweile werden auf die Folie in speziellen Siebdruckverfahren auch stark erhabene Reliefs bis hin zu linsenförmigen Tastenkappen aufgetragen, wodurch die beim Prägen auftretende Schwächung der Folie vermieden wird. Dient die flexible Folie nur zur Abdeckung des ansonsten aus diskreten Schaltelementen aufgebauten Tastenfeldes, so sind die Initialisierungskosten für die gesamte Tastatur niedriger. Weil Folien normalerweise plan sind, beschränkt sich die Anwendung dieser Technologie überwiegend auf 2-dimensionale Objekte wie z.B. Frontplatten. Aber genau hier dominieren die folienabgedeckten Tastaturen den Markt.
Gummitastaturen - Dreidimensionale Gestaltung
Will man sich dagegen aus der 2-dimensionalen Einschränkung der Folientastaturen befreien, so steht die Technik der Silikongummitastaturen bereit. Die Gummitastentechnologie stellt ungemein mehr Gestaltungsmöglichkeiten in der dritten Dimension zur Verfügung. Allerdings geht dabei praktisch nichts ohne Werkzeuge. Diese sind aufgrund des nicht allzu hohen Drucks in der Form relativ preiswert und betragen bei vergleichbar großen Objekten etwa ein achtel bis ein fünftel der Kosten eines Spritzgusswerkzeuges. Durch die geschlossene Oberfläche der Gummitastaturen lassen sich Geräte relativ gut sauberhalten und abdichten. Durch die vollständige Ausformung des Tastaturgrundkörpers mit Silikonmasse kann auf die mechanisch oft sehr kritischen Einzeldurchführungen der Tasten durch das Gehäuse verzichtet werden. Für den Einbau der Tastatur wird lediglich ein leicht zu beherrschender, kompletter Durchbruch vorgesehen. Kommt es einerseits auf Schutz gegen Vandalismus an und will man andererseits die guten, in der Dynamik des Tastenelementes liegenden Eigenschaften nutzen, wird die Gummimatte mit einem Stahlpanzer bewehrt. Die preiswert erstellbare Gummimatte erfüllt dann abdichtende und sensorische Funktionen. Bei grossen Serien kann eine so gestaltete Vollhubtastatur ihre vielfältigen Aufgaben konkurrenzlos preiswert und sicher erfüllen.
Vandalengeschützte Tasturen - Anwendungen in öffentlichen Bereichen
Vandalengeschützte Tastaturen sind in einem stetig wachsenden Markt für Automaten und Infoterminals sehr gefragt. Guten Schutz gegen Vandalismus bieten Metalltastaturen, bei denen die Tastenkappen in eine Edelstahlfrontplatte eingesetzt sind. Verkratzen führt nicht gleich zum Verrosten. Technologien unter dem "Edelstahlpanzer" sind vielfältig. Grosser Wert wird auf Abdichtung nach innen gelegt. Mittlerweile stehen auch Tastenkappen mit über die Front ragender Profilierung zur Verfügung, so dass sich diese Tastaturen mehr und mehr mit ihrem Feeling den Langhubtasten annähern, was dem Einsatzbedarf z.B. bei öffentlich zugänglichen Internetterminals sehr entgegen kommt. So wird auch die Kugel des manchmal integrierten Trackballs ebenfalls in Stahl ausgeführt.
Touchscreen - Neue interaktive Techniken
Komplexe Prozesse und komplizierte, softwaregesteuerte Maschinen benötigen zukünftig mehr und mehr intuitiv bedienbare interaktive Ein-Ausgabesysteme. Die tastempfindliche Eingabefläche wird mit einem graphisch frei gestaltbaren Ausgabemedium kombiniert. Über dem heute meistens eingesetzten LC-Display ist ein Berührungssensor angeordnet, der durch eine analog-digital arbeitende Elektronik den Ort, an dem der Finger seine Oberfläche berührt, dedizieren kann. Dabei werden verschiedene physikalische Prinzipien wie Infrarotabtastung vom Rand her oder Widerstandsmessung in einem sog. Folientouchscreen angewendet. Bei diesen interaktiven Tastaturen ist natürlich die Grundidee, nämlich auf dem Display das Layout des Eingabemediums - die Zuordnug zwischen Tastensymbol und ausgelöstem Befehl - jederzeit schnell und beihnahe in jeder beliebigen Form umgestalten zu können, ein großer Vorteil. Es kann gar kein Zweifel darüber bestehen, dass in den Bereichen, in denen interaktive Ein-/Ausgabe immer bedeutender wird, z.B. an Automaten und Internetterminals, das Display mit Touchsreen eine immer stärkere Konkurrenz zur traditionellen Tastatur werden wird. Oft ist heute eine Bildausgabe an der Maschine sowieso vorhanden, so dass die Anwendung eines Touchscreens zur Eingabe von Daten naheliegt und die Anordnung von zusätzlichen diskreten Tasten praktisch überflüssig wird.