Touch- und Näherungssensoren im Museum

(openPR) Museen haben neben der Präsentation von Exponaten auch die Aufgabe, den Besucher gezielt und auf Anforderung über diese zu informieren. Dieser sich stellenden Aufgabe kann man auf verschiedenen Wegen gerecht werden. Die einfache Texttafel, aber auch der Video- und Audioclip finden hier oftmals Anwendungen. Moderne Museen setzen auf multimediale Präsentationen. Hier kommuniziert moderne Medientechnik mit dem Besucher. Der Besucher wird aufgefordert, sich interaktiv mit dem Exponat oder dem Thema auseinander zu setzen.

Touch-Bildschirme sind seit mehr als einem Jahrzehnt nicht mehr aus der Museumswelt wegzudenken. Sie befinden sich in verschiedensten Video- und Medienstationen. Eine nähere Betrachtung dieser Systeme ist an dieser Stelle nicht erforderlich, da dieses in der Vergangenheit schon in verschiedensten Publikationen ausführlich erfolgt ist. Die 1989 im westfälischen Coesfeld gegründete heddier electronic GmbH befasst sich neben der bekannten Technik auch mit neuen Verfahren, um Museumsexponate und beliebige Gegenstände touch- und näherungssensitiv zu machen.

Als Sensorfläche können verschiedenste leitende Gebilde zum Einsatz kommen. Im Normalfall werden Flächensensoren verwendet, die aus Metallfolien, Drahtgeflecht oder aber aus Leiterplatten bestehen können. Aber auch dünne Drähte sind als Sensor geeignet. Über eine angeschlossene Elektronik wird an dem Sensor ein elektrisches Feld angelegt. Das elektrische Feld wird in seiner Intensität permanent kontrolliert. Nähert sich ein menschlicher Körperteil dem Feld, ändert sich das elektrische Feld, denn der Mensch besteht zu großen Teilen aus Wasser und Kochsalz. Diese Kombination bildet einen guten elektrischen Leiter. Jeder, der einmal einen elektrischen Weidezaun angefasst hat, wird dieses schmerzlich festgestellt haben. Darüber hinaus hat jeder Mensch eine Kapazität von einigen Pikofarad gegen Grund oder Masse - wie der Elektrotechniker sagt. Dieses wurde schon früh vom dem deutschen Physiker Gustav Rudolf Kirchhoff (1824 – 1887) erkannt. Die Kapazität gegen Grund führt zu einer Ladungsänderung am Touchsensor, der sofort von der angeschlossenen Elektronik erkannt wird.

Je nach Form der Sensorfläche und Wahl der Elektronik sind Reichweiten bis zu 100 cm erzielbar. Hierbei spielt das zu erkennende Objekt genauso wie das Umfeld des Exponates eine Rolle. Auf Wunsch kann die Reichweite so weit reduziert werden, dass das Exponat quasi berührt werden muss. Die Besonderheit der kapazitiven Näherungssensoren ist die Tatsache, dass nicht-leitende Materialien - wie z.B. Holz, Glas, Kunststoff oder Stein - problemlos durchdrungen werden. Darum kann man die Näherungssensoren verdeckt platzieren. Die Reichweite der Sensoren wird durch das isolierende Material im Normalfall nicht beeinträchtigt.

Die von der heddier electronic angebotenen Lösungen für Museen und Ausstellungen basieren auf zwei verschiedenen Produkten, die durch ihre Flexibilität an die meisten Bedürfnisse anpassbar sind. Da wäre zunächst die Winkeys-Technologie und die weiter unten beschriebene Mirrormaid-Technologie.

Die Winkeys-Technologie arbeitet mit einem intelligenten Touchcontroller. An diesen Controller werden bis zu 16 beliebig geformte Tastflächen angeschlossen. Der Controller bietet Schnittstellen für Personal Computer, Audio- und Videoequipment an. Eine ebenfalls auf der Controllerplatine befindliche Steckverbindung dient zur Steuerung von Schaltschützen und Lichtanlagen. Bis zu vier Winkeys-Controller lassen sich miteinander verbinden. Hierdurch wird die Anzahl der möglichen Tastflächen auf bis zu 64 erweitert.

Die oben beschriebene Technik wird häufig für Tastaturen eingesetzt. So kann man z.B. Durchglas-Tastaturen aus wenigen Teilen aufbauen. Aufgrund der berührungslosen Bedienung gibt es keinen mechanischen Verschleiß wie bei Systemen mit mechanischen Tastern. Die Form der Tastflächen ist beliebig wählbar. So können plakative Tastaturflächen mit einfachen grafischen Mitteln erstellt werden. Die hierzu notwendigen Schaltsensoren werden einfach aus selbstklebender Kupferfolie geschnitten und mit dem Controller verbunden. Die Anschlusslänge sollte hierbei einen Meter nicht überschreiten.

Poster und Bilder lassen sich auf diese einfache Art interaktiv machen. Die gewünschten Bereiche werden mit der Kupferfolie hinterlegt. Der Winkeys-Controller kann über eine serielle Schnittstelle programmiert werden. So wird jedem Bildelement eine Tastenkombination hinterlegt. Eine Software kann die Tastaturcodes abfragen und die gewünschten Aktionen auslösen. Fertig ist ein multimediales und interaktives Bild. Die notwendigen Materialkosten für die Sensorelektronik eines derartigen Exponates belaufen sich auf ca. 300 - 400 EUR. Hinzu kommt der Aufwand für die mechanischen Arbeiten.

Im HNF Museum in Paderborn (Heinz Nixdorf Forum) hat eine Fotokopie des Gemäldes „Kaufmann Giesze“ von Hans Holbein dem Jüngeren (1497–1543) 32 interaktive Tastfelder. Im Küstenmuseum in Wilhelmshaven steht ein großer Projektionstisch, der mit einem Video-Beamer angestrahlt wird. Die Tischplatte ist mit verschiedenen Touch-sensitiven Bereichen ausgestattet. Die hierzu notwendigen Arbeiten und die Steuersoftware wurden von Homann Güner Blum – Visuelle Kommunikation aus Hannover geplant und von der heddier electronic umgesetzt.

Aufgrund der maximalen Erfassungsreichweite der Winkeys-Controller von ca. 60 mm kommt diese Technik zum überwiegenden Teil nur bei flachen Exponaten wie Bildern, Tafeln und unter Schaltflächen zum Einsatz. Wenn größere, beliebig geformte Exponate interaktiv werden sollen, findet die zum Patent angemeldete Mirrormaid-Technologie Anwendung. Die Technik wurde speziell für die Bedürfnisse von Museen und Ladenbauern entwickelt. Die Sensor-Elektronik hat ungefähr die Größe einer 2 EUR Münze. Der geringe Strombedarf ermöglicht einen Batteriebetrieb oder den Einsatz von dünnen, sehr langen Anschlusskabeln. Entfernungen von 30 – 40 Metern werden so einfach überbrückt. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, die Mirrormaid-Elektronik um einen Sender zu erweitern. Dieser kann z.B. eine Videopräsentation starten, ohne dass das Exponat mit der Umgebung durch ein Kabel verbunden ist. Zusätzlich zu der kompakten Sensor-Elektronik werden verschiedene Netzteile mit Hochlast-Relaisschaltausgang angeboten.

Fast beliebige Sensoren können an die Elektronik angeschlossen werden. Das historische Museum der Stadt Hannover stellt u.a. kostbare Kutschen aus. Um die Kutschen herum wurden in einigen Metern Abstand dünne 10 Meter lange Drähte gespannt. Nähert sich ein Besucher diesem schwer sichtbaren Draht, wird er durch ein akustisches Warnsignal vom Weitergehen abgehalten.

Die kleine Technik kann auch hinter Bilderrahmen und unter Keramiken installiert werden. Sie bietet einen guten Schutz der Exponate.

Eine häufig gestellte Aufgabe ist es, Leuchtflächen in Lichtkästen berührungssensitiv zu machen. Dieses ist schwer zu realisieren, da die Sensorfläche im Strahlengang der Hintergrundbeleuchtung Schatten wirft und so die optische Qualität der Projektion beeinträchtigt. Der Mirrormaid-Sensor ist ausreichend empfindlich, um die Schaltfunktion über eine Drahtschleife zu erkennen. Hierbei wird ein dünner Draht um die Schaltfläche gelegt. Sobald der Besucher mit der Hand zur Schaltfläche geht, wird dieses zuverlässig erkannt. Eine entsprechende Anwendung wurde ebenfalls von Homann Güner Blum – Visuelle Kommunikation in der Residenz Celle entwickelt.

Im Bereich der Präsentation von kostbaren Originalen kann die Technik Erstaunliches leisten. Dünne Drähte mit dem Durchmesser eines Haares werden zwischen 2 Scheiben eines Verbundglases gelegt. Sie sind für den Betrachter kaum zu erkennen. Berührt man die Schutzscheibe einer Vitrine an der gewünschten Stelle, kann zielgenau eine Präsentation gestartet werden. Die Kombination der schützenden Vitrine und der interaktiven Schalttechnik bietet dem Besucher ein hohes Maß an Komfort und Erlebnis. Falls gewünscht kann man die Schaltflächen aber auch bewusst sichtbar gestalten. Zu diesem Zweck wird die Scheibe im Bereich des Sensordrahtes mattiert.

Das Geheimnis der Mirrormaid-Technologie liegt im Einschaltmoment der Elektronik. Während des Einschaltens wird das elektromagnetische Umfeld des Sensors vermessen. Die Schwellenwerte werden gespeichert. Interne intelligente Verstärker passen sich den Umgebungsvariablen an und garantieren so einen stabilen Betrieb. Die Adaption an die Umgebung geht soweit, dass selbst leitende Gegenstände kapazitiv in die Sensor Elektronik eingekoppelt werden. Hierdurch gelingt es, Exponate interaktiv zu machen, die an keiner Stelle mit der Elektronik verbunden sind.

heddier electronic GmbH
Pascherhook 34
48653 Coesfeld
Email:
www.heddier.com
Tel. 02546 911-0
Fax 02546 911-29
Pressekontakt: Claudia Heddier

Offizielle Firmierung: heddier electronic Gesellschaft für innovative Datensysteme mbH

Gründung: 1989 als Ingenieurbüro
1991 Wandlung in GmbH

Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Clemens Heddier, geb. 03.10.1962
Studium Elektro-Ingenieur an der FH Münster Abt. Steinfurt 1982 – 1985
Projektleiter bei Honeywell, Militärische Projekte 1985 - 1988

Gesellschafter und Inhaber: dto.

Standorte:
Marketing, Vertrieb und Technik:
Pascherhook 34
48653 Coesfeld
Tel. 02548 911-0

Produktion:
Wierlings Esch 10
48249 Dülmen
Tel. 02594 88898

Mitarbeiteranzahl: 12

Produkte: Herstellung und Vertrieb von:
* Multimedialen Informationskiosken
* Internet-Automaten (Marktführer mit mehr als 1000 verkauften Systemen)
* Interaktiven Sensoren
* Transponder Abrechnungssysteme, SynLock

Referenzkunden: Deutsche Flugsicherung (DFS), Kodak,
AVA, Karstadt/Quelle, Schneider Automaten, Netfun (NL), Anderson Consulting (GB), Science Museum (London/GB)