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...

Yhä useampia laitteita halutaan ohjata kosketuksella vaikka kädessä olisikin hansikas. Luotettava kosketusohjaus myös hanskat kädessä on toteutettavissa, kunhan tekee oikeat valinnat suunnittelua aloitettaessa.

Artikkelin ovat kirjoittaneet Cypress Semiconductorin tuotepäällikkö Joshan Abraham ja järjestelmäarkkitehti Vibhees Brarathan. Joshanilla on elektroniikkainsinöörin tutkinto Birlan Teknologia- ja Tiedeinstituutista. Hän keskittyy ennen kaikkea uusien kosketuskäyttöliittymien määrittelyyn ja lanseeraukseen Cypressin CapSense- ja PsoC-ohjainten ryhmässä. Vibheesh puolestaan työskentelee CapSense-osaamiskeskuksessa. Hänellä on sulautettujen järjestelmien kehittäjän tutkinto Coventryn yliopistosta Englannista. Sulautettujen järjestelmien suunnittelusta hänellä on 10 vuoden kokemus.

Kapasitiiviset kosketuskäyttöliittymät ovat korvaamassa mekaaniset napit kaikissa tuotteissa kulutus-, lääketiede- ja teollisuuselektroniikassa. Käyttäjät vaativat nyt kuitenkin edistyneitä toimintoja kuten haptista palautetta ja mahdollisuutta käyttää hanskoja kuten mekaanisten nappien kanssa. Nämä toiminnot parantavat tuotteen käyttäjäkokemusta. Esimerkiksi kosketuskäyttöliittymän ranteessa pidettävässä älyrannekkeessa pitäisi toimia vaikka käyttäjällä on hanskat kädessä kylmän sään takia, ja lääketieteellistä instrumenttia pitäisi voida ohjata myös kumihanskat kädessä.

Luotettavan hanskakosketuksen toteuttamisessa on kaksi haastetta:
- Heikkojen signaalien tunnistaminen hansikas kädessä
Virheellisten kosketusten sivuuttaminen, kun sormi leijuu anturien päällä

Miksi hanska aiheuttaa heikon signaalin

Kapasitiivinen kosketuksen aistiminen perustuu siihen, että sormi tuottaa muutoksen anturin kapasitanssissa kun se koskettaa anturia suojaavaa pintakerrosta. Tämä muutos kapasitanssissa mitataa ja muunnetaan digitaaliseen muotoon (AD-muunnos) kosketusnäytön ohjaimessa. Kun mitattu arvo ylittää ennalta määritellyn raja-arvon, kosketus rekisteröityy.

Sormen kosketuksen aiheuttama muutos digitoidussa kapasitanssissa muodostaa signaalin ja tarkoittamaton muutos ilman sormen kosketusta on kohinaa. Luotettavaan järjestelmään suositellaan signaali-kohinasuhdetta 5:1. Kuva 1 näyttää, miten kapasitanssia mitataan kosketusjärjestelmässä.

 

Kuva 1. Kapasitanssin mittaaminen kosketusnäytöllä.

Hansikkaan pitäminen kädessä lisää kuvioon yhden kerroksen. Tämä heikentää signaalin vahvuutta alle ennalta määritellyn raja-arvon, jolloin kosketusta ei havaita. Siksi käyttäjät yleensä ottavat hansikkaan pois kädestä voidakseen ohjata laitteita.

Miksi ”tarkoittamaton leijuminen” aiheuttaa virhekosketuksia?

Kosketusanturi voidaan virittää toimimaan paksumpien kerrosten kanssa lisäämällä sen herkkyyttä. Samoin kosketusanturi voidaan virittää aistimaan kosketus myös silloin, kun kädessä on hansikas.

Ongelma on se, että tämä tuottaa tarkoittamattomia kosketuksia, kun paljas sormi ”leijuu” anturin yläpuolella, koska tämä tuottaa vastaavan kapasitanssin muutoksen kuin kosketus hansikas kädessä (kuva 2). Tämä voi heikentää tuotteen käyttäjäkokemusta.

Kuva 2. Signaalit hansikas kädessä, sormikosketuksessa ja sormen leijuessa anturin päällä.

Helppo ratkaisu tähän olisi lisätä laitteeseen käyttäjän tuottama keskeytys tai vaikkapa fyysinen kytkin, jolla ilmaistaan se, onko kädessä hansikas vai ei. Tämä kuitenkin lisää käyttöön yhden lisätoiminnon, ja esimerkiksi lääketieteen laitteiden täytyy toimia samoin kaikissa olosuhteissa.

Avainparametrit signaalin vahvistamiseen

Seuraavia suunnittelun parametreja pitäisi ottaa huomioon kun halutaan parantaa signaalin voimakkuutta hansikas kädessä.

Herkkyys: Kapasitiivisissa näytöissä kosketus aiheuttaa satojen femtofaradien (fF) luokkaa olevan muutoksen kapasitanssissa. Kosketus hansikas kädessä tuottaa tyypillisesti sadan femtofaradin kapasitanssin. Piiri, jonka herkkyys on 500 lukemaa pikofaradia kohti voi tuottaa 50 signaalinarvoa sadan femtofaradin kosketuksesta, kun taas 50 lukemaa pikofaradia kohti aistiva piiri tuottaa vain viisi arvoa. Näin herkempi anturi voi tunnistaa kosketuksen hanskalla selvästi luotettavammin.

Parasiittinen kapasitanssi: Parasiittinen kapasitanssi on anturin luontainen (intrinsic) kapasitanssi, joka syntyy sen joutuessa muiden johtavien osien läheisyyteen. Mitä suurempi suhde kapasitanssin muutoksella ja parasiittisella kapasitanssilla on, sitä herkemmäksi anturi voidaan virittää.

Joihinkin kosketusohjaimiin on integroitu seuraavat kaksi toimintoa, joilla vähennetään ylimääräisen parasiittisen kapasitanssin vaikutusta anturin herkkyyteen:

Virheellisen differentiaalin mittaus: Kosketusohjain, joka osaa mitata virheellistä differentiaalista AD-muunnosta, voidaan asettaa mittaamaan tiettyä kapasitanssin aluetta ja näin saavuttaa suurempi herkkyys. Tämä vaatii kapasitiivista anturia, jossa on 12-bittinen AD-muunnin, jolloin se voidaan virittää aistimaan 512 lukemaa/pikofaradi, vaikka anturin parasiittinen kapasitanssi olisi 16 pikofaradia.

Suojaelektrodien tuki: Anturin suojaaminen muilta johtavilta osilta anturin ympärillä minimoi syntyvän ylimääräisen kapasitanssin määrää ja myös anturin parasiittisen kapasitanssin määrän.

Kohina: Siellä, missä on signaali, on aina myös kohinaa. Kohinaa on kaikki häiriö, joka ei muuta kapasitanssia mutta muuttaa anturin tuotosta. Tietyn raja-arvon ylittävä kohina voi tuottaa vääriä kosketuksia.

Väärien kosketusten välttäminen

Hansikaskosketuksen tuottaman signaalin amplitudi on merkittävästi pienempi kuin tavallisen kosketuksen. Käyttämällä dedikoituja raja-arvoja sormen ja hansikaskosketuksen ero voidaan tunnistaa ja erottaa.

Sormi- ja hansikaskosketuksella voidaan asettaa määrätyt raja-arvot (FThreshold ja GThreshold alla olevassa kuvassa). Tyypillisesti nämä arvot asetetaan 80 prosenttiin normaalin sormi- tai hansikaskosketuksen tuottamasta signaalista.

Kuva 3. Määrätyt raja-arvot hansikas- ja sormikosketussignaaleille.

Kun käyttäjä koskee näyttöä, firmware-ohjelmisto tunnistaa onko signaali sormiraja-arvon vaiko vain hansikasraja-arvon yläpuolella. Jos signaalin arvo on sormiraja-arvon yläpuolella, ohjelmisto päättelee ettei käyttäjälle ole hansikkaita kädessään ja sivuuttaa kaikki raja-arvon alle jäävät signaalit. Tämä varmistaa sen, ettei näytön päällä leijuvaa sormea tunnisteta vääräksi hansikaskosketukseksi. Ohjelmiston päättelyketju on esitetty kuvassa 4.

Jos ensimmäinen kosketus tuottaa signaalin, joka ylittää hansikasraja-arvon muttei sormikosketusraja-arvoa, järjestelmä olettaa että käyttäjällä on hanskat kädessään ja jatkaa näiden kosketusten tunnistamista. Mikäli käyttäjä riisuu hanskat ja koskettaa näyttöä, signaalin arvo ylittää sormikosketuksen rajan ja järjestelmä siirtyy välittömästi tilaan, jossa se tunnistaa vain sormikosketuksia.

Kuva 4. Firmware-ohjelmiston päättelyketju hansikaskosketuksen tunnistamiseksi raja-arvojen avulla.

Tämän menetelmän suurin puute on se, että mikäli ensimmäinen havaittu signaali tulee leijuvasta sormesta, se voi tuottaa väärän kosketuksen.

Joissakin tuotteissa, kuten matkapuhelimissa, tulostimissa tai laadukkaimmissa kodinkoneissa, on sekä itsenäisesti ohjattu kosketusnäyttö että kosketusnapit käyttöliittymässään, kuten kuvassa 5 näkyy. Tällaisissa järjestelmissä eri ohjainten välinen viestintä voi tehokkaasti auttaa hallitsemaan hansikas- ja sormikosketuksia.

Kuva 5. Kosketusnäytön ja kapasitiivisen napin ohjaimet sisältävä järjestelmä.

Kosketusohjaimet voivat tehokkaasti erottaa näytön päällä ”leijuvan” sormen ja hansikaskosketuksen anturin rakenteen luonteen ansiosta. Hanskassa oleva sormi peittää näytöllä suuremman alueen kuin paljas sormi, tuottaa amplitudiltaan alhaisempia signaaleja suureen joukkoon viereisiä anturisolmuja, kun taas leijuva sormi tuottaa matalan amplitudin signaaleja selvästi harvempiin viereisiin anturimatriisin solmuihin (kuten kuvassa 6 on esitetty). Kosketusohjain käyttää tätä signaalikuvioiden eroa tunnistamaan, onko käyttäjällä hansikkaat kädessään vai ei.

 

Kuva 6. Hansikaskosketuksen ja leijuvan sormen tuottamat lämpökartat kosketusnäytöllä.

Mikäli näyttö tunnistaa hansikaskosketuksen, informaatio siirretään kapasitiivisen napin ohjaimelle.

Tämä menetelmä ei sovi järjestelmiin joissa ei ole kosketusnäyttöä, koska siinä oletetaan että ensimmäinen kosketus tapahtuu kosketusnäytöllä eikä napeilla. Tämä voi tuottaa vääriä rekisteröityjä kosketuksia.

Jaettu anturisuunnittelu on innovatiivinen, patentoitu ratkaisu, joka ylittää edellä kuvattujen metodien haitat.

Alla olevassa kuvassa näkyy vasemmalla tyypillinen kapasitiivisen anturin sijoittelu, keskellä on optionaalinen reikä leditaustavalolle. Oikealla näkyy jaettu anturirakenne, jossa nappikosketusalue on jaettu kahdeksi dedikoiduksi anturiksi (sisäinen ja ulkoinen anturi).

Kuva 7. Tyypillinen kosketusanturi (vas. ) ja jaettu anturirakenne.

Tämän menetelmän perusperiaate on, että erilaiset kosketukset tuottavat yksilölliset signaalikuviot sisä- ja ulkoantureissa. Nämä voidaan firmware-ohjelmistolla tulkita sormen ja hansikkaan eroksi. Kuvassa 8 näkyy tyypillinen signaaliprofiili molemmissa antureissa. Kolme eri skenaariota ovat:

- Hansikaskosketus peittää sekä sisä- että ulkoanturin ja tuottaa alhaisen amplitudin signaaleja sekä sisä- että ulkoanturiin.
- Sormikosketus peittää molemmat anturit ja tuottaa korkean amplitudin signaalit molempiin antureihin.
- Leijuva sormi, jolla on kupera muoto ja on pienempi kuin hansikaskosketuksen profiili, tuottaa vahvemman signaalin sisäanturissa ja suhteellisen heikon signaalin ulkoanturissa.

Kuva 8. Tyypilliset signaalit jaetussa anturisuunnittelussa.

Kuva 9. Jaetun anturisuunnittelun ohjelmiston päättelyketju.

Jaettu anturirakenne on luotettavin menetelmä toteuttaa hansikaskosketus kosketuskäyttöliittymässä.

Lopuksi

Kun hansikasohjaus tulee sovelluksissa yleiseksi toiminnoksi, lopputuotteiden käyttäjät odottavat suorituskyvyn olevan luotettavaa. Oikean kosketusta aistivan ratkaisun valitseminen on tärkein askel kohti sitä, että näyttöpaneelisi toimii aina ja kaikissa tilanteissa.

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