Προβληματισμοί σχεδιασμού για την προβαλλόμενη χωρητική τεχνολογία αισθητήρα αφής

Παρουσίαση θέσεων και προβληματισμοί για τον περιφερειακό χωροταξικό σχεδιασμό (Ενδέχεται 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Υπάρχουν αξιοσημείωτα τεχνικά κριτήρια που πρέπει να πληρούνται για την εφαρμογή της ανίχνευσης αφής p-cap σε τέτοια συστήματα

Η τελευταία γενιά φορητών προσωπικών καταναλωτικών ηλεκτρονικών συσκευών, με τις εξαιρετικά ευαίσθητες και διαισθητικές διεπαφές χρήστη που βασίζονται στις προβολές των capacitive (p-cap) οθονών αφής, έχουν αρχίσει να αυξάνουν τη ζήτηση για παρόμοια επίπεδα απόδοσης και λειτουργικότητας, υψηλής απόδοσης και ανθεκτικές διαδραστικές οθόνες που βρίσκονται σε βιομηχανικές, δημόσιες πληροφορίες και εφαρμογές αυτοεξυπηρέτησης. Ωστόσο, υπάρχουν μερικές αξιοσημείωτες διαφορές στα τεχνικά κριτήρια που πρέπει να πληρούνται για την εφαρμογή της ανίχνευσης αφής p-cap σε τέτοια συστήματα. Αν και η ταχύτητα απόκρισης και ευαισθησίας τους είναι γενικά περισσότερο από επαρκής για χρήση με τα smartphones και τους υπολογιστές tablet, τα συχνά ασυμβίβαστα περιβάλλοντα συστημάτων μη καταναλωτών θέτουν απίστευτη πίεση σε συμβατικούς μηχανισμούς ανίχνευσης p-cap. Ως εκ τούτου, απαιτούνται λύσεις p-cap που είναι πιο κατάλληλες για τις απαιτήσεις αυτών των εφαρμογών.
Ο εκπληκτικός ρυθμός με τον οποίο το p-cap αγκαλιάστηκε ως τεχνολογία αφής αποτελεί απόδειξη της συνολικής ικανότητάς του να προσφέρει στους μηχανικούς σχεδιασμού διεπαφές χρήστη που είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές στις ζημιές και συνεπώς έχουν πολύ μεγαλύτερη μακροζωία από ό, τι οι ανταγωνιστικές τεχνολογίες ανίχνευσης αφής, ενώ παρέχοντας επίσης υψηλό βαθμό ευαισθησίας, λειτουργία από άκρη σε άκρη (χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί μια στεφάνη γύρω από την ενεργή περιοχή, ενισχύοντας έτσι την αισθητική) και ισχυρή ανοσία σε ψευδείς πινελιές, καθώς αντιδρούν μόνο στην εγγύτητα ένα δάχτυλο (ή χειροκίνητη αγώγιμη γραφίδα).
Μέθοδοι ανίχνευσης P-cap
Η συντριπτική πλειοψηφία των αισθητήρων αφής p-cap βασίζονται επί του παρόντος στην αμοιβαία χωρητικότητα. Εδώ ο αισθητήρας αφής αποτελείται από δύο χωριστά αγώγιμα στρώματα (το καθένα συνδέεται απευθείας με τα ηλεκτρονικά ελέγχου). ένα με τα αισθητήρια κύτταρα που επιτρέπουν να προσδιοριστεί η θέση του συμβάντος αφής και ένα με τα κινητήρια κύτταρα (μέσω των οποίων διέρχεται το φορτίο). Αν συμβεί ένα άγγιγμα στην επιφάνεια της οθόνης αφής, πραγματοποιείται μια αλλαγή στο φορτίο που διατηρείται στο τοπικό ηλεκτρικό πεδίο μειώνοντας την αμοιβαία χωρητικότητα που υπάρχει ανάμεσα στα δύο στρώματα του αισθητήρα. Τα κελιά στο στρώμα ανίχνευσης επιταχύνουν αυτή την αλλαγή. Αλγόριθμοι ανίχνευσης μέσα στον ελεγκτή αφής του συστήματος και στη συνέχεια να εξακριβωθεί ποια κύτταρα παρατηρήθηκαν με τη μεγαλύτερη αλλαγή και ότι μπορούν στη συνέχεια να στείλουν την ακριβή θέση xy στο κεντρικό υπολογιστή.

Εικ. 1: Στρώματα γυαλιού με αισθητήρια στοιχεία που επιτρέπουν να προσδιοριστεί η θέση της αφής.

Η αυτόματη χωρητικότητα p-cap αισθητήρα αφής είναι ξεχωριστά διαφορετική από την αμοιβαία χωρητικότητα, δεδομένου ότι απαιτεί ένα xy πλέγμα ανοικτών άκρων χάλκινων αγώγιμων γραμμών που συνδέονται με ένα ελεγκτή αφής που διαθέτει όλους τους απαραίτητους αλγόριθμους ανίχνευσης. Το φορτίο που συγκρατείται στις αγώγιμες γραμμές μπορεί να επηρεαστεί από την χωρητικότητα του ανθρώπινου σώματος. Έτσι, όταν το δάκτυλο ενός χρήστη έρχεται σε στενή εγγύτητα με την επιφάνεια της οθόνης αφής, είναι δυνατό να προσδιοριστεί ποια από τις γραμμές (και στις δύο κατευθύνσεις x και y) είναι μάρτυρες της μέγιστης αλλαγής φορτίου και ο υπολογιστής ενημερώνεται για την ακριβή θέση. Ωστόσο, αν και λειτουργεί πολύ καλά με οθόνες μικρού μεγέθους, είναι πολύ πιο δύσκολο να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερες μορφές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ελεγκτής πρέπει να συλλαμβάνει δεδομένα από κάθε μεμονωμένο κύτταρο αισθητήρα. Όταν πρόκειται για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας αφής, το βάρος των αριθμών γίνεται υπερβολικά μεγάλο. Αυτό κανονικά περιορίζει το μέγιστο πραγματικό μέγεθος της οθόνης σε διαγωνίες περίπου 15 ίντσες, καθώς πέρα ​​από αυτό το δαπανηρό και πολύ περίπλοκο ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου είναι απαραίτητο. Επιπλέον, οι αισθητήρες αμοιβαίας χωρητικότητας p-cap βασίζονται γενικά σε μια κυτταρική μήτρα που χρησιμοποιεί το οξείδιο του ινδίου κασσιτέρου (ITO) - έναν σχεδόν διαφανή ηλεκτρικό αγωγό. Το ITO εναποτίθεται στο γυαλί χρησιμοποιώντας μια φωτολιθογραφική διαδικασία παρόμοια με εκείνη που χρησιμοποιείται στα ημιαγωγών fabs, αλλά αυτό έχει και πάλι μειονεκτήματα με μεγαλύτερες μορφές απεικόνισης και εφαρμογές χαμηλότερου όγκου, καθώς η σχετική ακαμψία της διαδικασίας και οι αρχικές επενδύσεις που απαιτούνται για τη δημιουργία της φωτογραφίας οι μάσκες που απαιτούνται για κάθε νέο σχεδιασμό θα επηρεάσουν το κόστος μονάδας και το χρόνο προτυποποίησης. Επιπλέον, το ITO έχει σχετικά υψηλή ηλεκτρική αντίσταση και για μεγαλύτερες οθόνες αυτό, η δημιουργία αντοχής σε όλο το μήκος μιας οθόνης επηρεάζει σημαντικά τα επίπεδα ακεραιότητας του σήματος και τελικά την ευαισθησία και την απόδοση αφής.
Προηγμένοι αυτοαντιδραστικοί αισθητήρες p-cap
Η Zytronic έχει επικεντρώσει τους μηχανικούς πόρους της στην ανάπτυξη της τεχνολογίας αισθητήρων p-cap, η οποία μπορεί να συνδυάσει μερικά από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των συμβατικών μηχανισμών αυτόματης χωρητικότητας και αμοιβαίας χωρητικότητας. Η πιο γνωστή και ιδιόκτητη Προβλεπόμενη χωρητική τεχνολογία (PCT) είναι αυτοκαταστροφικής φύσης και είναι βελτιστοποιημένη για εφαρμογές μεγάλης οθόνης από τους αισθητήρες που βασίζονται στην αμοιβαία χωρητικότητα. Το PCT αποτελείται από ένα xy μήτρα μικρο-λεπτών γραμμών πυκνωτή χαλκού, ενσωματωμένο σε ένα ελασματοποιημένο υπόστρωμα. Ο συνοδευτικός ελεγκτής αφής σαρώνει ενεργά τον πίνακα πυκνωτών για τυχόν αλλαγές. Μέσω της διαμόρφωσης μίας παραγόμενης συχνότητας περίπου 1 MHz σε αυτή τη μήτρα, είναι δυνατό να ανιχνευθούν οι μικροσκοπικές μεταβολές της χωρητικότητας στις επιμέρους χάλκινες γραμμές, που προκαλούνται από την ανθρώπινη αλληλεπίδραση με την οθόνη αφής. Το firmware του ελεγκτή υπολογίζει με ακρίβεια τη θέση του συμβάντος αφής και παρέχει xy συντεταγμένες στο σύστημα κεντρικού υπολογιστή. Τα υψηλά επίπεδα υποστήριξης της ευαισθησίας σημαίνουν ότι μπορεί να ανιχνεύσει το άγγιγμα μέσω παχών επικαλύψεων (10 mm ή περισσότερο) και όταν ο χρήστης φοράει γάντια - και οι δύο αποδείχθηκαν τεράστιες συν σημεία εντός βιομηχανικών ή υπαίθριων χώρων δημόσιας χρήσης. Οι γραμμές πυκνωτή χαλκού εμφανίζουν πολύ χαμηλότερη αντίσταση από τις δομές κυψελών αισθητήρων που κατασκευάζονται από το ITO. Αυτό επιτρέπει την ανίχνευση επαφής ακόμα και σε οθόνες με + 80-in. διαγωνίων. Οι χάλκινες γραμμές μπορούν να εναποτεθούν απευθείας πάνω στην γυάλινη επιφάνεια χρησιμοποιώντας μια μέθοδο "άμεσης γραφής" χωρίς να απαιτείται φωτογραφική μάσκα, διατηρώντας έτσι τόσο το κόστος NRE όσο και τον χρόνο ανάπτυξης σε ελάχιστα επίπεδα.
Καθώς οι μηχανικοί προσπαθούν να φέρουν πιο διαισθητικές διεπαφές χρήστη, ανάλογα με το τι είναι άμεσα διαθέσιμο στον χώρο των ηλεκτρονικών καταναλωτικών προϊόντων, σε βιομηχανικούς, λιανικούς, δημόσιους και ιατρικούς σχεδιασμούς μεγάλου μεγέθους, η τεχνολογία α-κεφαλής ατομικής χωρητικότητας βάσει τεχνολογίας ITO ώθησε στην άκρη των ορίων απόδοσης. Η χρησιμοποιούμενη διαδικασία κατασκευής και το υλικό που εμπλέκονται σημαίνει ότι, αν και είναι πολύ κατάλληλη για μικρές μορφές, σχέδια μεγάλου όγκου, μπορεί να μην είναι καλή εφαρμογή όταν εφαρμόζεται σε άλλα μέρη. Η ανθεκτική φύση των προηγμένων αισθητήρων p-cap με βάση το PCT, μαζί με την ικανότητά τους να εφαρμοστούν σε μεγάλες οθόνες και την εγγενή ευελιξία του όγκου τους, θα επιτρέψουν την αλληλεπίδραση με δυνατότητα αφής να εφαρμοστεί σε ένα ευρύτερο φάσμα ηλεκτρονικών σχεδίων. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα την ικανοποίηση των εμπειριών των χρηστών. Ωστόσο, αυτό το άρθρο σίγουρα δεν θέλει να προτείνει ότι οι αισθητήρες αμοιβαίας χωρητικότητας p-cap δεν έχουν αξία. Η ευκολία με την οποία (δεδομένης της επαρκούς κυτταρικής πυκνότητας και της απόδοσης του ελεγκτή IC) μπορεί να επιτρέψει την απόκτηση δεδομένων που απαιτούνται για λειτουργικότητα πολλαπλής αφής σημαίνει ότι θα αποδειχθούν ανεκτίμητα καθώς η ζήτηση για υποστήριξη ταυτόχρονων πολλαπλών χρηστών αγγίζει ή οθόνη, .
Είναι ξεκάθαρο ότι η αίσθηση p-cap touch έχει ένα λαμπρό μέλλον χάρη στην ολοκληρωμένη απόδοση και σχεδίαση σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες αισθητήρων. Οι εξελιγμένοι αισθητήρες αυτοεξυπηρέτησης και αμοιβαίας χωρητικότητας (μαζί με τα συνεχώς βελτιωμένα ηλεκτρονικά ελεγκτικά συστήματα για την υποστήριξή τους) έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλα για διαφορετικές εφαρμογές - με το περιβάλλον, τη μορφή εμφάνισης, την απόδοση αφής και τον όγκο των μονάδων που έχουν επιρροή. Η εξέλιξη σε αυτόν τον τομέα (βλ. Σχήμα 2) οδηγεί σε αμοιβαίους χωρητικούς αισθητήρες πολλαπλής αφής με εναλλακτικά υλικά προς το ITO που θα προσφέρουν ακόμα μεγαλύτερη ευελιξία και δυνατότητα κλιμάκωσης.

Σχήμα 2: Οι αμοιβαίοι χωρητικοί αισθητήρες πολλαπλής αφής προσφέρουν ευελιξία και επεκτασιμότητα

Με τον BY IAN CROSBY, Διευθυντή Πωλήσεων & Μάρκετινγκ, Zytronic, www.zytronic.co.uk