Få tak i kraftfølsom teknologi

SESONG 4 CHALLENGE SKIN (vanskelig å få tak i)? | Norsk Fortnite (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Få tak i kraftfølsom teknologi


En analyse av Quantum Tunneling Composite-materialene berører utviklingssett fra Peratech.

Utviklingen i menneskelige maskingrensesnitt (HMI) har kommet langt i løpet av de siste ti årene. Det fjerne minnet om forferdelig handel i et klassisk Blackberry-tastatur for en kapasitiv berørings-smarttelefon er den eneste tilbakekallingen til dette revolusjonerende brukergrensesnittet. Flere store iterasjoner av brukeropplevelsen fulgte etter. Vi ble wowed ved å bruke standardbevegelser for å manipulere bilder. Ubiquity og enkelhet av berøringsskjermens brukergrensesnitt har forandret samfunnet: smårollinger prøver nå å knipe og dra bilder i et magasin og lurer på hvorfor ingenting skjer. Våre barn refererer til feilfunksjoner enheter som glitchy, og ikke ødelagt - som om en programvareoppdatering kan erstatte en lyspære magisk.

Da vi har inngrep i berøringsgrensesnittene i våre daglige liv, har vi satt økende krav til dem for å fremme hvordan vi samhandler med vår analoge verden. I et forsøk på å innlemme mer funksjonell kontroll med flerbruksmekaniske brytere, endte vi opp med å gjøre brukergrensesnittet ganske klumpete. Også i vår stasjon for å gjøre brukeropplevelser enda mer kreative og intuitive, løp vi inn i et problem med berøring: det er flatt, og det måler faktisk ikke fysisk kontakt. Så begynte vår desillusjon med kapasitive berøringsløsninger å være det smarte grensesnittet mellom oss og en trøstende analog verden.

Vi dro tilbake til tastaturer og prøvde å pakke fysiske interaksjoner og haptics inn i grensesnitt for å gi folk tilbake denne taktile sensoriske opplevelsen de manglet. Vi kjempet. Teknologiene til disposisjon var på deres respektive grenser for kapasitet. Vi gjorde strålende forsøk på neste generasjons grensesnitt - hvorav mange mislyktes fordi vi ikke kunne overvinne den unaturlige følelsen av kapasitiv sensing. Vi trengte å finne en måte å overvinne denne flatland av kapasitiv berøring, samtidig som den beholdt sin enkle eleganse. Vi trengte også en måte å bygge prototyper med ny teknologi på som ikke skulle ta for mange produktlivssykluser og en bank full av penger.

Quantum Tunneling Composite (QTC®)

Quantum Tunneling Composite (QTC®) -materialet utviklet av Peratech er i stand til å måle graden av påføring som brukes, i tillegg til tradisjonell 2D X, Y-posisjonavkjenning. Mest bemerkelsesverdig er det faktum at en slik sensor kan opprettes ved hjelp av skjerm-utskrivbar blekk, avledet fra halvledende nanopartikler, blandet inn i et polymerbindemiddel.

QTC er en isolator til du trykker på den - da jo mer trykk du bruker, jo mer ledende blir det, og gjør det ideelt for kraftavkjenning. I motsetning til de involverte teknikkene som brukes til å fremstille berøringspaneler og bånd i dag, er det en relativt enkel prosess å lage en QTC-basert sensor. Testene viser at sensorene fungerer selv i ekstreme temperaturer og fuktige miljøer.

QTC-baserte sensorer kan opprettes bak mange forskjellige overflater - enten flat, buet eller fleksibel - som metall, plast, tynt glass og til og med trefiner. Dette fremhever en annen fordel med en QTC-sensor: Sensorflaten ligger bak enhetens ytre overflate, slik at produkter ikke krever en åpning som kan føre til vann- og støvinngang. Sammenlignet med tradisjonelle touch-screen stack-ups, kan bruk av en QTC-sensor redusere de nødvendige lagene ITO og forbedre klarheten og lysoverføringen fra displayet.

Figur 1. Peratech SP200-10 single-point sensor.

Peratech tilbyr en rekke standard single- og multi-touch sensorer for bruk i en rekke forskjellige applikasjoner. Et eksempel på en enkelttrykkssensor er SP200 - se figur 1. Dette har en arbeidsstyrke fra 0, 1 til 20 N og en levetidslengde på over 1 million sykluser og kan operere over et bredt temperaturområde fra -40 til + 100 ° C.

Figur 2. Konstruksjon av en SP200-10 sensor.

Figur 2 illustrerer konstruksjonen av sensoren med en eksplodert komponentvisning. Når det gjelder elektriske egenskaper, er sensoren modellert som en variabel motstand, og figur 3 viser en graf av hvordan QTC-enpunktsensorens motstand endres med påtrykt trykk.

Figur 3. Motstand vs påtrykt trykkkurve på SP200 single point sensor.

Ved å knytte en av disse sensorene til en innebygd mikrokontroller-design er det veldig greit å bruke sensoren som en del av en enkel spenningsdelerkrets som mates inn i en analog til digital port på en MCU - se figur 4. Merk at når det ikke påføres kraft på sensoren Spenningsdeleren er effektivt en åpen krets, som holder strømforbruket til et minimum, og bidrar til å oppnå en ultra-lav effektdesign.

Figur 4. Tilkobling av en enkeltpunkts QTC-sensor til en MCU.

En innebygd applikasjon, som vanligvis kjører på en MCU, vil lese ADC (analog til digital omformer), beregne den påførte kraften fra motstands- / kraftkarakteristikkmodellen og send denne informasjonen til HMI-applikasjonen.

Figur 5. QTC 3D matrisensor.

En QTC-matrisesensor er også tilgjengelig som kan oppdage og rapportere flere 3D-berøringer. Konstruert som en serie av rad- og kolonneelektroder, har hvert skjæringspunkt eller "krysset" av matrisen et område av QTC-blekk avsatt på ett lag av elektrodmatrisen. Et eksempel på en 3D-matrisensor er vist i Figur 5.

Figur 6. QTC 3D matrisesensor.

Figur 6 illustrerer hvordan matrisen kan skannes sekventielt av verten MCU, først tar hver linje høy og resten er lav og leser verdien på ADC. Matriksrader gir den digitale stasjonen og kolonnene den analoge forstanden. Gjenta denne prosessen til matrisen er fullstendig skannet, vil gi en full ramme av matrisedata, som deretter kan behandles av HMI-applikasjonen. Størrelsen på matrisen og graden av oppløsning som kreves for sluttprogrammet, bestemmer MCUs I / O og behandlingskrav.

Figur 7. Innhold av Peratechs Touch Development Kit.

For utviklere som ønsker å lære mer om QTC-kraftsensingsteknologi, er et evalueringssett tilgjengelig. Touch Development Kit (TDK) - se figur 7 - består av 5 mm og 10 mm single point sensorer, og en QTC ugjennomsiktig multi-force matrix sensor. De kan alle koble til en verts MCU-kontroller (basert på en STMicro MCU), betegnet Touch Processing Unit.

Sensordata kan visualiseres i 2 og 3 dimensjoner av Peratechs PTSuite-programvare som kjører på en Microsoft Windows-datamaskin. PTSuite-programvaren er tilgjengelig for nedlasting fra Peratech-nettstedet ved bruk av brukernavnet og passordet som er oppgitt i TDK.

Figur 8. Berør behandlingsenhet.

Et eksempelbilde fra PTSuite kan ses på figur 9. I dette eksemplet trykkes en voksen høyre hånd med moderat trykk på matrisensoren, med fargene som angir trykkbelastningen. Trykkmønsteret strekker seg rundt umiddelbare veikryss. Tommel- og fingertrykk og kontakttrykksområde er omtrent like for alle.

Figur 9. QTC-matrise sensing moderat trykk fra alle fem fingrene.

Figur 10 viser kun en kraftig trykk på tommelen, mens figur 11 viser resultatet av å trykke tungt ned ved hjelp av bare fingeren på pekefingeren.

Figur 10. QTC-matrisenavnende brett mønster fra tommelen trykker tungt nedover.

Figur 11. QTC-matrise som registrerer et enkeltkontaktpunkt i fingerfingeren på fingeren.

Konklusjon

Denne artikkelen har dekket et lite antall evner som tilbys av QTC-kraftfølerteknologi. Utvalget av potensielle applikasjoner er så bredt som de markedene de kan dekke. For eksempel kan en spesialutskrevet QTC-sensor skrives ut i håndtaket til en elektrisk bore / skrutrekker med variabel hastighet. Det ville ikke lenger være behov for et fjærbelastet lineært potensiometer, med alle tilhørende pålitelighetsproblemer og potensialet for støv eller fuktighet.

Som håndtrykket rundt håndtaket økte, så ville borehastigheten. Når du ser tilbake på smarttelefoneksemplet i starten av denne artikkelen, kan kanskje trykksensorer trykt på innsiden av saken brukes i stedet for +/- volumkontrollen, og fjerner igjen to brytere sensorer som potensielt kan bli et inngangspunkt for støv og fuktighet.

For mer informasjon, besøk www.peratech.com.


Bransjeartikler er en form for innhold som gjør at industripartnere kan dele nyttige nyheter, meldinger og teknologi med All About Circuits-lesere på en måte som redaksjonelt innhold ikke er godt egnet til. Alle bransjeprodukter er underlagt strenge redaksjonelle retningslinjer for å gi leserne nyttige nyheter, teknisk ekspertise eller historier. Utsikter og meninger uttrykt i bransjeprodukter er de av partneren og ikke nødvendigvis de som er om All Circuits eller dets forfattere.