logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Olemme tottuneet siihen, että kapasitiivisia ja resistiivisiä kosketuspaneeleja on kaikkialla. Usein pietsosähköinen ratkaisu olisi kuitenkin parempi.

Kirjoittaja Tom Houston on Aiton kaupallinen johtaja Hänellä on yli 20 vuoden kokemus liiketoiminnan kehittämisestä niin monikansallisissa yhtiöissä kuin startupeissa. Tomin alkuperäinen koulutus liittyy informaatiojärjestelmiin. Myöhemmin hän on valmistunut MBA:ksi Ulsterin yliopistosta.

Viime vuosina olemme kaikki tottuneet kosketusnappeihin, erityisesti kulutuselektroniikassa kuten matkapuhelimissa tai tableteissa. Useimmat näistä hyödyntävät kapasitiivista kosketustekniikkaa. Resistiivinen ja pietsosähköinen kosketus voi kuitenkin olla sopivampi valinta monissa sovelluksissa. Lisäksi viime aikaiset kehitysaskeleet ohjelmallisesti parannellussa pietsosähköisessä (SEP, software enhanced piezoelectric) kosketuksessa vie tätä joustavaa, kustannustehokasta tekniikkaa laajempaan käyttöön kestävämmissä (rugged) kosketusohjauksessa. Tämä artikkeli antaa yleiskuvan niistä päätekijöistä, joiden perusteella kosketustekniikka valitaan. Artikkelissa kuvataan myös uusimpia teknisiä kehityksiä, kuten esimerkiksi kasvavaa kiinnostusta lisätä haptinen palaute kosketusohjaimiin.

Miksi kosketus?

Pääsyyt valita mitä tahansa kosketustekniikka käyttöliittymään ovat suunnittelun vapaus, käyttökokemuksen parantaminen ja kustannussäästöihin pääseminen.

Perinteiset sähkömekaaniset kytkimet ovat heikko vaihtoehto kaikissa suhteissa. Niitä on tuhansia eri tyyppejä, mutta niiden yhdistäminen houkuttelevalla tavalla käyttöliittymäksi on vaikeaa ja aikaa vievää. Kun ratkaisu on kerran suunniteltu, on hyvin vaikeaa luoda erilaisia ohjauspaneelin variantteja, tai muuttaa suunnittelua. Usein kytkin osoittautuu elektroniikkajärjestelmän epäluotettavimmaksi komponentiksi, erityisesti jos järjestelmää käytetään vaikeissa olosuhteissa. Ja pitää muistaa, että sähkömekaaninen kytkin on kallis ja epäelegentti ratkaisu elektroniikkapiirien kytkemiseen. Täytyy porata reikiä, usein vaaditaan manuaalista kokoonpanoa, ja paneelin suojaaminen kosteudelta ja muilta epäpuhtauksilta muodostaa suuria haasteita suunnittelulle.

Aiempi edullinen vaihtoehto: resistiivinen kalvokytkin

Resistiivinen kosketuskytkin koostuu kahdesta johtavasta kalvosta, joiden välissä on eristävä kerros. Yksittäiset kytkimet määritellään tekemällä reikiä eristävään kerrokseen (spacer), joiden ansiosta johtavat kerrokset tulevat kontaktiin kun sormella tai stylus-kynällä painetaan niitä yhteen. Koska kontaktin syntyminen edellyttää 0,1-0,5 millin mekaanista liikettä, rakenteen pintapaneelin täytyy olla aika joustava, mikä rajoittaa käytettävien materiaalien määrää. Rakenteessa voidaan käyttää muovisia tai metallisia kupuja, joilla saadaan mukaan tuntoaistimus, mutta tämä voi kasvattaa vaadittavan liikkeen pituutta aina milliin asti. Tämä lisää mekaamisen kulumisen ongelmia, mikä muuttaa kytkinten tuntua ajan myötä.

Kapasitiivinen kosketus: ei mekaamista liikettä mutta muita rajoituksia

Viime vuosina matkapuhelimet ja tabletit ovat luoneet käyttöliittymien vallankumouksen, kun käyttöön on tullut erilaisia kapasitiivisen kosketuksen muotoja kosketusnäyttöjen ja -paneelien ohjaukseen. Kytkentäkohdat määritellään joko räätälöitynä kuviona tai X-Y-matriisina, jossa johtavat linjat ovat paneelin sisäpinnalla. Lasipintaisissa näytöissä käytetään läpinäkyvää indiumtinaoksidia eli ITOa. Kosketus havaitaan, kun käyttäjän sormi häiritsee ajurisignaalin generoimaa sähköstaattista kenttää. Tämä aiheuttaa kapasitiivisen kytkennän vastaanottaviin elektrodeihin tai maahan.

Herkkyys, nopeus, tarkkuus ja resoluutio, joilla aiottu kosketus rekisteröidään, ovat suunnittelun kompromisseja. Näihin ominaisuuksiin vaikuttavat kosteus tai muut epäpuhtaudet kosketuspinnassa. Toiminto heikentyy tai estyy, jos käyttäjällä on kädessään hanskat. Metallisia pintoja ei voi käyttää, joten todella kestäviä kosketuspaneeleja ei voi valmistaa. Myös epäjohdonmukainen vaste voi vaikeuttaa oikeanlaisen palautteen antamista käyttäjälle.

Pietsosähköinen nappi tuo joustavuutta suunnitteluun ja kestävyyttä kosketuspaneeliin

Pierre ja Jacques Curien 1880-luvun alkupuolella keksimää pietsosähköistä (eli painesähköistä) ilmiötä voidaan hyödyntää ylittämään sekä resistiivisen että kapasitiivisen koskestustekniikan rajoitukset. Lisäksi tekniikka voidaan ottaa käyttää kapasitiivista kosketusta edullisemmin.

Luonnon kvartsikiteet, Rochellen suola, turmaliini ja valmistetut keraamiset aineet kuten bariumtinanaatti ja PZT-komposiitti (lyijyn, zirkoniumin ja titaanin oksidien seos) tuottavat sähköä, kun niihin kohdistetaan mekaanista painetta sormella tai stylus-kynällä. Mekaaninen liike on alle yhden mikronin luokkaa, eli kertaluokkia pienempi kuin resistiivisissä kosketusnäytöissä.

Pietsokosketuskytkimen kerrosrakenne on esitetty kuvassa 1. Paneelin ylimpään kerrokseen kohditettu paine johdetaan pietsosähköisen elementin kautta, joka on johtavan foliokalvon ja piirikortin kuparikontaktien välissä.



Kuva 1. Pietsosähköinen materiaali on johtavien kerrosten välissä. Kun rakennetta painetaan, pietsokytkin taipuu.

Ylin kerros, konka käyttäjä näkee, on painettu, leimattu tai pakotettu vaadittavalla informatiolla, ja RoHS-yhteensopivat pietsosähköiset johtimet istutetaan eristävän kerroksen reikiin. Kerrosrakenne, joka yleensä vain lisätään piirikortin päälle, voi olla vain 0,3 milliä paksu.

Varhaisimmissa toteutuksissa pietsosähköiset napit kärsivät epäjohdonmukaisesta toiminnasta, joka aiheutui kohdistetun paineen muuttumisesta, pietsosähköisten materiaalien variaatioista ja lämpötilan rakenteeseen aiheuttamista muutoksista.

Käyttämällä Aito-piirin kaltaisia ratkaisuja nämä variaatiot kompensoidaan, minkä ansiosta voidaan toteuttaa vakaita ja luotettavia pietsosähköisiä kosketuspaneeleita, jotka toimivat jopa vaativissa olosuhteissa, joissa muut kosketustekniikat eivät toimi ollenkaan.



Kuva 2. Aito-piiri tuo täydellisen liitännän pietsosähköisen kosketuskytkinpaneelin ja muiden vastelaitteiden ja isäntäjärjestelmän välille.

Ohjainpiiri, jota kuva 2 esittää, toteuttaa seuraavat toiminnot:

1. Sieppaa pietsosähköiseen johtimeen kohdistetun paineen generoiman analogisen signaalin. Herkkyyttä säädetään vaihtelemalla kytkennän rajapistettä.

2. Kommunikoi isäntäprosessorin kanssa I2C- tai SPI-liitännän välityksellä.

3. Tuottaa joukon ulostuloja, joilla luodaan käyttäjälle palaute. Se voi olla ääni, visuaalinen ilmaisin (ledi) tai haptinen palaute eli fyysinen tuntemus.

Koska piiri havaitsee sekä painamis- että vapautushetken, voidaan myös kosketuksen kesto mitata. Tämä tarkoittaa, että jokaisella napilla voidaan toteuttaa kaksi eri funktiota, sillä "paina ja pidä pohjassa" tuottaa erilaisen vasteen. Kannattaa huomata myös, että haptinen palaute paikallistuu yksittäiseen nappiin ohjauspaneelissa ja värinätuntemus voidaan räätälöidä tunnistettavaksi palautteeksi.

Tämä Aito-tekniikka on saanut nimen SEP, ohjelmallisesti paranneltu pietso (Software Enhanced Piezo), ja yrityksistä muodostuva konsortio on muodostettu edistämään sitä. Konsortio löytyy osoitteesta www.sep-touch.org.

Yksi tärkeimpiä pietsosähköisten kytkinten etuja on suunnittelijoiden vapaus käyttää lähes mitä tahansa materiaalia - sähköisesti johtavaa tai eristävää - paneelin ulkopintana. Kytkinrakenteet voivat olla tasaisia tai kaartuvia, ja vaihtelevia paksuudeltaan. Tämä joustavuus antaa suunnittelijoiden mahdollisuuden luoda paneeleja, jotka sopivat teknisesti parhaiten kyseiseen sovellukseen, mutta ovat myös miellyttävämmän näköisiä lopputuotteessa. Pintamateriaali voidaan valita sen ympäristön mukaan, missä lopputuotetta käytetään. Tuote voidaan suojata kosteudelta, kemikaaleilta tai jopa säteilyltä, jos siihen on tarvetta. Kuva 3 esittää yhden sovellusesimerkin.



Kuva 3. Pietsosähköisen kosketuspaneelin pinta voi olla mitä tahansa materiaalia, myös ruostumatonta terästä, kuten vesihanan kuuman ja kylmän veden säätimissä.

Pietsosähköiset kytkimet saadaan suunnittelulla myös suoriutumaan sähköstaattisista purkauksista (ESD) ja toimimaan luotettavasti RF-häiriöiden lähesisyydessä. Nämä molemmat voivat aiheuttaa suuria ongelmia kapasitiivisille paneeleille. Pietso on myös energiatehokas ratkaisu: kapasitiivisten paneelien täytyy jatkuvasti tuottaa sähköstaattinen kenttä, kun pietsokytkimet generoivat oman signaalinsa kun ne aktivoidaan. Piiri ei kuluta tehoa ennen kuin syöte vastaanotetaan.

SEP-kehitystyökalut, joilla yksittäisten kytkinten herkkyys ja palaute käyttäjille räätälöidään, sisältävät laitedemonstraatio- ja evaluointipaketteja, PC-kehitystyökalut ja ohjelmistokirjastot, sekä kattavan dokumentoinnin. Ohjelmistokirjasto tukee Arduino-alustaa, joten kehittäjät voivat demota protojaan ennen kuin suunnittelevat omat sulautetut laiteratkaisunsa.

Laajempaan käyttöön

Jokaisella kosketustekniikalla on oma "sweet spottinsa", sovellus johon se on sopivin ja edullisin ratkaisu. Viime aikojen edistysaskeleet pietsosähköisten kosketusnappien - erityisesti SEP:n haptisen palautteen takia - osalta ovat viemässä tekniikkaa laajempaan käyttöön varsinkin sen tarjoavan suunnittelun vapauden ansiosta. Vapaus mahdollistaa sen, että tuotteet erottuvat toisista esteettisesti, muita fyysisesti kestävämpinä sekä kustannustehokkaina ratkaisuina.

Tämä video näyttää Aiton SEP-tekniikalla toteutetun pietsosähköisen paneelin luotettavuuden, vaikka paneelin päällä olisikin hieman vieraita aineita.

MORE NEWS

Raipe vienyt tekoälyä 6-0

Digian tekoäly on yrittänyt datan perusteella ennustaa Liigan voittajaa lähes ifk-maisella menestyksellä. Nyt Digia myöntää, että SaiPa on Raimo Helmisen luotsaamana yllättänyt niin tekoälyn kuin koko jääkiekkoyleisön. SaiPan mestaruuteen tekoäly ei vieläkään usko, vaan povaa mestariksi KalPaa.

Sähköauton akku lähes täyteen 18 minuutissa

Autoteollisuus otti merkittävän askeleen kohti seuraavan sukupolven sähköajoneuvoja, kun Stellantis ja Factorial Energy julkistivat onnistuneen validoinnin uudelle kiinteän elektrlyytin FEST-akkuteknologialle. Uudet 77Ah-akut tarjoavat 375 Wh/kg energiatiheyden ja mahdollistavat akun lataamisen täyteen vain 18 minuutissa.

TSMC: CPU-sirut 1,4 nanometriin, RF-piirit neljään nanometriin

TSMC esitteli Pohjois-Amerikan teknologiaseminaarissaan seuraavan sukupolven A14-prosessinsa, joka vie prosessoritekniikan uudelle 1,4 nanometrin aikakaudelle. Samalla yhtiö julkisti myös uuden N4C RF -prosessin, joka tuo neljän nanometrin valmistustekniikan radioyhteyksiä hyödyntäviin siruihin.

6G-läpimurto: PET-ikkunakalvo päästää kaikki millimetriaallot läpi

Elektroniikan ja tietoliikenteen tutkimuslaitos ETRI Koreassa on kehittänyt uudenlaisen läpikuultavan PET-pohjaisen ikkunakalvon, joka voi mullistaa sisätilojen 5G- ja tulevan 6G-verkon kuuluvuuden. Kalvo päästää lävitseen millimetriaallot (mmWave) tehokkaasti ja ohjaa niitä tarkasti – täysin passiivisesti, ilman sähköä tai vahvistimia.

Pieni poweri syöttää tiukasti säädeltyä tehoa tekoälykameralle

Tekoälyn siirtyessä yhä enemmän "reunalle" – eli laitteisiin, jotka suorittavat paikallista laskentaa ilman pilviyhteyttä – myös tehonhallinnan vaatimukset kasvavat. Uusi Microchipin MCPF1412 on suunniteltu vastaamaan tähän tarpeeseen: kyseessä on täysintegroitu buck-muunnin, joka pystyy syöttämään jopa 12 ampeeria virtaa erittäin kompaktissa koossa.

Nopeampi DisplayPort tulee – Rohde takaa toiminnan

Näyttöteknologian kehitys ottaa jälleen ison harppauksen eteenpäin, kun DisplayPort 2.1 -väylä yleistyy markkinoilla. Uusin versio nostaa siirtonopeudet uudelle tasolle. Jopa 80 Gbps mahdollistaa korkeita resoluutioita ja virkistystaajuuksia, kuten 8K-ruudun 165 hertsin taajuudella ilman pakkausta tai jopa 16K-tasoisen videon 60 ruudun sekuntinopeudella.

CompactPCI-sarjaliitännän nopeus kasvoi kaksinkertaiseksi

PICMG-järjestö on julkaissut CompactPCI Serial -standardin kolmannen version, joka tuplaa liitännän nopeuden ja kaistanleveyden. Näin väylä tuo entistä parempaa suorituskykyä vaativiin teollisiin sovelluksiin.

Elisan 5G kiihtyy 2 gigabittiin, mutta se on vielä vain harvojen herkkua

Elisa laajensi eilen 5.5G-liittymien saatavuutta koko maassa, mutta supernopeiden yhteyksien todellinen hyöty jää toistaiseksi rajatulle joukolle. Syynä ovat rajoittunut alueellinen kattavuus ja harvat yhteensopivat päätelaitteet.

NIS2 on nyt täällä

Uusi NIS2-direktiivi tuo mukanaan tiukentuneet velvoitteet erityisesti kyberturvallisuuden raportointiin. - Isoimmat toimijat ovat varmasti hyvin varautuneet, mutta pienemmillä riittää tekemistä, arvioi Into Securityn toimitusjohtaja Niki Klaus, kun direktiivi astui virallisesti voimaan Suomessa.

DigiKeyn alkuvuosi: lähes satatuhatta uutta tuotetta

Elektroniikan komponenttien jakelija DigiKey on käynnistänyt vuoden 2025 vauhdikkaasti lisäämällä valikoimaansa 104 uutta toimittajaa ja peräti 98 320 uutta tuotetta vuoden ensimmäisellä neljänneksellä.

Nokialle tärkeä jatko T-Mobilen 5G-toimittajana

Nokia ja T-Mobile US ovat solmineet uuden monivuotisen strategisen kumppanuuden jatkosopimuksen, jolla vahvistetaan T-Mobilen 5G-verkon kattavuutta ja kapasiteettia koko Yhdysvalloissa. Sopimus on Nokialle merkittävä päänavaus jatkossa 5G-toimittajana maailman suurimpiin kuuluvan operaattorin rinnalla.

Nyt se tapahtui – kiinteistä verkoista tuli Nokian suurin ryhmä

Nokian uusi toimitusjohtaja Justin Hotard on ollut yhtiön ruorissa vasta muutaman viikon ajan ja nyt hän esitteli ensimmäisen osavuosikatsauksensa. Ehkä osuvasti ensimmäistä kertaa Nokian kiinteiden verkkojen liiketoiminta eli verkkoinfrastruktuuri ohitti liikevaihdossa mobiiliverkot. Tämä heijastaa Nokian muuttuvaa fokusta.

Nyt voit kehittää tarkasti paikantavia Bluetooth-laitteita

Bluetooth-teknologia on ottanut merkittävän askeleen eteenpäin uuden version myötä, ja nyt myös kehittäjillä on entistä paremmat työkalut hyödyntää sen mahdollisuuksia. Bluetooth Special Interest Group (SIG) on julkaissut Bluetooth Core Specification -version 6.0, joka tuo mukanaan useita uusia ominaisuuksia – niistä kenties kiinnostavin on kanavan kuulostelu (Channel Sounding).

Ilmainen seminaari kalibroinnin perusteista

Rohde & Schwarz järjestää maksuttoman puolen päivän seminaarin, joka pureutuu mittaus- ja testauslaitteiden kalibroinnin perusteisiin. Tapahtuma on suunnattu kaikille, jotka työskentelevät kalibroinnin parissa tai haluavat syventää osaamistaan aiheesta – riippumatta käytössä olevasta laitevalmistajasta.

Sähköautojen latauslaitteiden myynti piristyi

Sähköauton latauslaitteiden myynti kasvoi alkuvuonna 9,2 prosenttia verrattuna edellisvuoden vastaavaan aikaan, kertoo Sähköteknisen Kaupan Liitto (STK). Tammi–maaliskuussa myytiin yhteensä 6156 kiinteistöihin asennettavaa latauslaitetta.

DNA pärjäsi parhaiten Ooklan 5G-vertailussa

DNA on noussut selkeäksi voittajaksi Ooklan tuoreessa 5G-verkkojen vertailussa Suomessa. Speedtest Intelligence -datan perusteella DNA oli vuoden 2024 jälkimmäisellä puoliskolla nopein mobiilioperaattori Suomessa – sekä kokonaisuudessaan että erityisesti 5G-teknologiassa.

5G-yksityisverkko voi nyt ulottua usean operaattorin verkkoon

Vodafone, A1 Group ja Ericsson ovat tehneet historiaa muodostamalla maailman ensimmäisen 5G Standalone (SA) -roaming-yhteyden kahden eri operaattoriryhmän välillä. Uraauurtava tekninen saavutus mahdollistaa nyt myös yksityisten 5G-verkkojen laajentamisen usean operaattorin ja maan yli.

Renesas helpottaa siirtymistä 32-bittisiin

Renesas on julkaissut uuden RA0E2-mikro-ohjainsarjan, joka tekee siirtymästä 8- ja 16-bittisistä ohjaimista tehokkaampiin 32-bittisiin ratkaisuihin entistä sujuvampaa – ilman kustannusten tai suunnittelutyön merkittävää kasvua.

Rekoistakin pitää tulla hiilivapaita

Maantiekuljetukset ovat elintärkeitä talouselämälle. Kuorma-autoilla kuljetetaan ruokaa, tarvikkeita, materiaaleja ja monia muita tavaroita mihin tahansa paikkaan. Vaikka keskiraskaiden ja raskaiden kuorma-autojen osuus maailman ajoneuvoista on vain neljä prosenttia, niiden osuus tieliikenteen hiilidioksidipäästöistä on 40 prosenttia, tehden niistä kasvihuonekaasupäästöjen päälähteen, joka on otettava huomioon pyrittäessä kohti hiilivapautta.

Nyt se tapahtui – Nvidia nousi suurimmaksi puolijohdetaloksi

Nvidia on noussut maailman suurimmaksi puolijohdeyritykseksi, ohittaen sekä Samsungin että pitkään kärkeä hallinneen Intelin. Gartnerin tuoreiden lukujen mukaan Nvidian liikevaihto kasvoi peräti 120 % vuodessa ja nousi 76,7 miljardiin dollariin. Markkinaosuus kohosi 11,7 prosenttiin.

Rekoistakin pitää tulla hiilivapaita

Maantiekuljetukset ovat elintärkeitä talouselämälle. Kuorma-autoilla kuljetetaan ruokaa, tarvikkeita, materiaaleja ja monia muita tavaroita mihin tahansa paikkaan. Vaikka keskiraskaiden ja raskaiden kuorma-autojen osuus maailman ajoneuvoista on vain neljä prosenttia, niiden osuus tieliikenteen hiilidioksidipäästöistä on 40 prosenttia, tehden niistä kasvihuonekaasupäästöjen päälähteen, joka on otettava huomioon pyrittäessä kohti hiilivapautta.

Lue lisää...

Kovaa käyttöä kestävät koneet voi ostaa palveluna

Kenttätyö vaatii kovia koneita – ja nyt ne saa palveluna. Panasonicin uusi Toughbook Mobile-IT As-A-Service (MaaS) -ratkaisu mullistaa tavan, jolla liikkuvaa työtä tukevat laitteet ja IT-palvelut hankitaan ja hallitaan. Ei enää isoja kertahankintoja, pitkiä IT-projekteja tai laitteiden elinkaaren miettimistä – nyt saat kaiken tarvittavan helposti ja kuukausimaksulla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article