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

Jättirahoitus GenAI-softakehitykseen

Business Finland on myöntänyt Jyväskylän yliopistolle merkittävän, 840 000 euron rahoituksen tutkimushankkeelle, jonka tavoitteena on tutkia generatiivisen tekoälyn (GenAI) hyödyntämistä ohjelmistokehityksen eri vaiheissa. Hanke kantaa nimeä Generative AI for the Software Development Life Cycle, ja sen kokonaisbudjetti Jyväskylän yliopiston osalta on 1,2 miljoonaa euroa, josta 30 prosenttia katetaan yliopiston omarahoituksella.

Raidejokerin lähestymisestä varoitetaan sanallisesti

Helsingin kaupungin innovaatioyhtiö Forum Virium Helsinki on käynnistänyt vuoden mittaisen pilottikokeilun, jossa testataan uudenlaista varoitusjärjestelmää Viikin pikaraitiotien ylityspaikalla. Järjestelmä varoittaa jalankulkijoita ja pyöräilijöitä sekä äänimerkein että sanallisesti lähestyvästä raidejokerin junasta.

Ensimmäistä kertaa grafiikka- ja AI-laskenta samalla RISC-V-prosessorilla

Imagination Technologies on esitellyt uuden E-Series-arkkitehtuurin, joka yhdistää grafiikka- ja tekoälylaskennan ensimmäistä kertaa samaan RISC-V-prosessoriin pohjautuvaan IP-lohkoon. Uutuus avaa tietä tehokkaammille, joustavammille ja energiaa säästäville reunalaitteille – älypuhelimista robottiautoihin.

Aurinkokennokalvo voi tehdä rakennuksista sähköntuottajia

Rakennusten ikkunat ja julkisivut voivat tulevaisuudessa toimia sähköntuottajina, kiitos Luulajan teknillisen yliopiston tutkimukselle. Uudenlainen ohut aurinkokennokalvo yhdistää sähköntuotannon, ympäristöystävällisyyden ja läpinäkyvyyden – ilman kompromisseja rakennusten estetiikassa tai luonnonvalon hyödyntämisessä.

Kenelle Samsungin veitsenterävä uutuus on tarkoitettu?

Samsungin odotettu Galaxy S25 Edge on virallisesti julkaistu, ja 5,8 millimetrin paksuisena se ottaa haltuunsa tittelin "maailman ohuimpana täysiverisenä älypuhelimena". Kyse on hienosta insinööritaidon näytöstä: titaanirunko, keraaminen lasi ja huipputason kamera- sekä tekoälyominaisuudet on mahdutettu hämmästyttävän solakkaan koteloon.

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

FakeUpdates vaikutti 6 prosentissa organisaatioita

Tietoturvayritys Check Point Software Technologies on julkaissut huhtikuun 2025 haittaohjelmakatsauksensa. Raportin mukaan FakeUpdates jatkoi maailman yleisimpänä haittaohjelmana, vaikuttaen 6 prosenttiin organisaatioista maailmanlaajuisesti. Suomessa sen esiintyvyys oli 4,02 prosenttia.

Yksi ainoa molekyyli parantaa kennon suorituskykyä 0,6 prosenttia – ja sillä on merkitystä

Uusi kansainvälinen tutkimus osoittaa, että synteettinen molekyyli nimeltä CPMAC voi merkittävästi parantaa perovskiittipohjaisten aurinkokennojen tehokkuutta ja käyttöikää. Vaikka hyötysuhde parani vain 0,6 prosenttia, sillä on todellista merkitystä: suuressa mittakaavassa, kuten yhden gigawatin aurinkovoimalassa, se voi tuottaa tarpeeksi lisäenergiaa jopa 5000 kotitaloudelle.

Intel katkaisee linkin grafiikan ja CPU:n väliltä

Intel on virallisesti lopettanut Deep Link -teknologiansa kehityksen ja tuen, lopettaen näin kunnianhimoisen yrityksen yhdistää prosessorin ja näytönohjaimen voimat tiiviimmäksi kokonaisuudeksi.

Autojen tutkapiiri kutistui, teho kasvoi kaksinkertaiseksi

NXP Semiconductors on julkaissut uuden sukupolven tutkapiirin, joka mullistaa autonomisten ajoneuvojen tutkajärjestelmät. Uusi S32R47-imaging-tutkaprosessori tarjoaa jopa kaksinkertaisen suorituskyvyn edeltäjäänsä verrattuna ja mahtuu silti 38 prosenttia pienempään fyysiseen tilaan.

Vuoden lopulla jo 240 watin USB-lataus suoraan pistokkeesta

Pistorasiaan integroitava USB-lataus on siirtymässä täysin uudelle aikakaudelle. Brittiläinen tehoelektroniikkayritys Pulsiv on kehittänyt ensimmäisen valmiin ratkaisun, joka mahdollistaa jopa 240 watin USB-C-latauksen suoraan tavallisesta seinäpistokkeesta. Kyseessä on merkittävä tekninen läpimurto, joka voi muuttaa tapaa, jolla kannettavat tietokoneet, älypuhelimet ja jopa pienet kodinkoneet tai sähkötyökalut ladataan kotona ja työpaikoilla.

Omdia: Puolijohteet uuteen ennätykseen

Vuosi 2024 oli puolijohdeteollisuudelle historiallinen, sillä alan liikevaihto nousi Omdian mukaan 25 prosenttia edellisvuodesta ja ylsi ennätykselliseen 683 miljardiin dollariin. Kasvun moottorina toimi erityisesti tekoälyyn liittyvä kysyntä, joka nosti muistipiirien myynnin huikeaan 74 prosentin kasvuun.

Uusi standardi parantaa Bluetoothin tietoturvaa

Bluetooth-teknologia on saanut merkittävän päivityksen, joka parantaa käyttäjien yksityisyyttä ja laitteiden virrankulutusta. Bluetooth Special Interest Group (SIG) on julkaissut uuden Bluetooth Core Specification 6.1 -version, jossa keskeisenä uutuutena on satunnaistettu laiteosoitteiden päivitys – askel kohti vaikeammin jäljitettävää langatonta viestintää.

Tesla kiertää työsaartoa Ruotsissa suomalaisyrityksen kautta

Tesla on ajautunut erikoiseen selkkaukseen Ruotsin ay-liikkeen kanssa, ja yhtiö on nyt ryhtynyt kiertämään työtaistelutoimia suomalaislähtöisen yrityksen avulla. Kyseessä on ahvenanmaalainen ACS-konserni (Automation & Charger Solar), joka on aloittanut Teslan superlatureiden asennukset Ruotsissa kesken laajaa ay-liikkeen tukemaa saartoa.

Tehoelektroniikan PCIM oli suurempi kuin koskaan aikaisemmin

Nürnbergissä tällä viikolla järjestetty PCIM Expo & Conference 2025 ylitti odotukset niin laajuudeltaan kuin sisällöltään. Tapahtuma kasvoi tänä vuonna kuuteen näyttelyhalliin ja kattoi yhteensä 41 500 neliömetriä – enemmän kuin koskaan aiemmin. Näyttely houkutteli paikalle 685 näytteilleasettajaa ja noin 16 500 kävijää eri puolilta maailmaa.

Tuki uudelle USB4:lle laajenee

Testaus- ja simulaatiojärjestelmistään tunnettu Keysight Technologies on julkaissut päivitetyn version System Designer for USB -työkalustaan. Uusin versio tukee nyt USB4 v2-standardia, mikä mahdollistaa uusimpien USB-teknologioiden hyödyntämisen jo suunnitteluvaiheessa.

Python jyrää: Suosio ennätyslukemissa

Python ei ole vain suosituin ohjelmointikieli maailmassa – se on nyt suositumpi kuin yksikään kieli yli 20 vuoteen. Samalla kieli kehittyy entisestään, sillä toukokuussa julkaistu Python 3.14 -beta tuo mukanaan nipun merkittäviä uudistuksia, jotka tekevät kielen käytöstä entistäkin miellyttävämpää ja tehokkaampaa.

RedCap vie IoT:n todelliseen 5G-aikaan

5G RedCap -teknologia on suunniteltu kuromaan umpeen kuilua energiatehokkaiden ja erittäin nopeiden verkkojen välillä, avaten tien uuden sukupolven IoT-laitteille. Tutustu, miten tämä teknologia mullistaa 5G-ekosysteemin ja vie IoT-sovellukset täysin uudelle tasolle.

Infineon sai vihreää valoa Dresdenin uudelle tehtaalle

Infineon Technologies on saanut Saksan liittovaltion talousministeriöltä lopullisen rahoituspäätöksen uuden, huipputeknologiaan keskittyvän puolijohdetehtaan rakentamiseksi Dresdeniin. Yritys investoi Smart Power Fab -nimiseen tuotantolaitokseen yli viisi miljardia euroa omia varojaan. Hanke tuo arviolta 1000 uutta työpaikkaa alueelle.

Nokian uusi kuituratkaisu korvaa kuparikaapelit

Nokia on julkistanut uuden Aurelis Optical LAN -ratkaisunsa, joka tarjoaa yrityksille kehittyneen ja pitkäikäisen vaihtoehdon perinteisille kuparipohjaisille lähiverkoille. Uusi kuitutekniikka vähentää merkittävästi kaapelointia ja energiankulutusta, tarjoten samalla huippunopeaa ja luotettavaa verkkoyhteyttä tulevaisuuden tarpeisiin.

RedCap vie IoT:n todelliseen 5G-aikaan

5G RedCap -teknologia on suunniteltu kuromaan umpeen kuilua energiatehokkaiden ja erittäin nopeiden verkkojen välillä, avaten tien uuden sukupolven IoT-laitteille. Tutustu, miten tämä teknologia mullistaa 5G-ekosysteemin ja vie IoT-sovellukset täysin uudelle tasolle.

Lue lisää...

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

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