ХМИ: оно што је важно у дизајнирању капацитивних тоуцх-сенсинг интерфејса

#ЛАРИНПРОТИВ (Јун 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Ево неколико савета дизајна за креирање тоуцх интерфејса за кућне апарате, аутоматизацију зграда и потрошачке гизмос

БИ ИИДИНГ ЛУО, системски инжењер апликације
Текас Инструментс Инц.
ввв.ти.цом
ИоТ наставља да утиче и модернизује производе за аутоматизацију куће и зграде. Иако се очекује да ће се ово тржиште значајно повећати, његов потенцијал зависи од тога како корисници усвајају ове производе, па се произвођачи фокусирају на дизајнирање својих производа са елегантнијим корисничким интерфејсима како би привукли више корисника.
Интерфејс хумане машине (ХМИ) је уобичајена карактеристика присутна у готово сваком електронском систему за производе као што су паметне кућне контроле, сигурносни приступни панели, уређаји и аудио уређаји. ХМИ је интуитиван и интерактиван подсистем који може стварно разликовати производ побољшањем корисничког искуства и на тај начин захваљујући пажњи корисника. Интегрисање капацитивног додира сензора је нови начин побољшања ХМИ карактеристика и остати конкурентан на тржишту.
Капацитивна технологија додиривања додира помаже у стварању елегантнијих тоуцх интерфејса у поређењу са традиционалним механичким дугметима. Међутим, радно окружење, сложеност система, флексибилност дизајна и потрошња електричне енергије врше притисак на дизајнерима производа. Овај чланак објашњава како да омогућите елегантне ХМИ дизајне док разрађује критичне изазове, као и системска рјешења која се односе на капацитивну технологију додира сензора.
Додирните радно окружење
Поуздани производ треба да има кориснички интерфејс који функционише у свим очекиваним окружењима. Понекад капацитивни сензори и контролори на додир могу значајно утицати оштра окружења, екстремне температуре, влажност и стварање влаге.
Механички тастери користе физички покрет да би покренули додирни догађај, али капацитивни додир је фундаментално различит јер открива промене у електричном пољу сензора и капацитивности током времена. Овај принцип рада чини капацитиван додир рањивији на утјецај влаге. За спољашњу и кухињску употребу, толеранција влаге је критична јер се очекује да ови производи раде око присуства воде.
Ради руковања процесорском температуром и влажношћу ваздуха, ваш систем мора бити у могућности да прати капацитивну осетљивост на додир сензора околине. То се може постићи коришћењем софтверског алгоритма који израчунава дугорочни просек и механизам за филтрирање референтне вредности. Ово, заузврат, осигурава да капацитивни додирни интерфејс обезбеђује конзистентно корисничко искуство.
Капацитет дизајна додира тастера са 12 дугмади је случај у тачки; прође потпуну функцију тестирања на додир под тестним условом испирања воде ИПКС5. Овај дизајн користи међусобну топографију капацитивности са активним штитом како би ограничио преслушавање између сензора, чиме је смањио ефекат копчења. Осим дизајна сензора, фирмвер који подржава влагу који ради на микроконтролеру (МЦУ) такође помаже у повећању поузданости.
Дизајн интерфејса осетљивог на додир
Развој хардвера и софтвера капацитивног дизајна интерфејса осетљивог на додир може бити сложенији од дизајна са конвенционалним механичким дугмадима. За хардвер, потребно је да узмете у обзир штампану плочу (ПЦБ) са сензорима распореда електроде као и механичком структуром. За софтвер, потребан је додатни фирмвер за скенирање сензора и података за мјерење процеса.
Да би се помогло скраћивање времена на тржишту, добављачи чипова пружају алате за убрзавање процеса дизајна и прототипа. ТИ, на пример, нуди капацитивни водич за дизајн осетљивог на додир који помаже у решавању изазова на нивоу система и представља решења, као и најбоље праксе за производњу. Чип произвођач је такође развио алат за дизајн који може генерирати код за фирмвер заснован на вашој конфигурацији система.

Слика 1: Кључни грађевински елементи капацитивног ланца вриједности пројектовања осјетљивог на додир.
Индустријски дизајни постају важан фактор у успјеху ИоТ производа, нарочито на тржиштима паметне куће и потрошачке електронике, а пребацивање са механичких дугмади на капацитивни додир омогућава дизајнерима производа да пруже иновативније индустријске дизајне. Победник је очигледан ако потрошачи морају да бирају између гомилане браве врата са механичком тастатуром и модерним паметним закључавањем врата са елегантном капацитивном тастатуром осетљивим на додир и ЛЕД позадинским осветљењем.
Капацитивни сензори додира могу се дизајнирати у различитим облицима, величинама, конфигурацијама и материјалима како би одговарали различитим кућиштима производа и различитим функцијама интерфејса. Њихова флексибилност такође поједностављује механичку монтажу и елиминише покретне делове, што у крајњој линији смањује трошкове производње. Међутим, само иновативне идеје нису довољне; такође ће вам требати флексибилни контролер - ака МЦУ - како бисте помогли у отклањању свих могућности дизајна. Слика 2 показује неке примере постављања сензора.

Слика 2: Примери постављања сензора у капацитивном дизајну додира.
Потрошња струје
Изузетно ниска потрошња је критичан захтев за решење интерфејса на додир у кућиштима са паметним кућним кућиштем и уређајима за потрошачку електронику као што су електронски закључци врата, бежични контролери светлости и Блуетоотх слушалице.
За разлику од конвенционалних механичких дугмади, који чувају систем док се не детектује додирни догађај, капацитивни додирни контролер треба периодично пробудити да скенира сензоре како би открио интеракције корисника који представљају догађаје додира. Слика 3 приказује типични проток процеса капацитивног додирног контролера.

Слика 3: Приказ типичног протокола контролера додира.
Да бисте постигли ниску потрошњу енергије, можете оптимизирати брзину скенирања, а то је колико често се контролор буди за скенирање сензора. Што је нижа брзина скенирања, нижа је потрошња енергије - али са компензацијом времена одзива. Типична брзина скенирања капацитивног тоуцх интерфејса у потрошачкој електроници је у опсегу од 8 Хз до 100 Хз.
Потрошња енергије активног времена је критичан допринос укупној потрошњи енергије. На тржишту постоји много капацитивних додирних рјешења, али већини контролора је потребан главни процесор у активном периоду за скенирање сензора и процесирање података мјерења. Овај приступ неизбежно доводи до веће потрошње енергије система. На пример, можете укључити и искључити Блуетоотх звучник и подесити јачину звука 10 пута дневно. Али чак и када не интерактирате са производом, главни процесор и даље мора бити активан и процесирати податке сензора.
Међутим, слаба снага је такав основни захтев, тако да неки произвођачи ИЦ-а сада уграђују дигиталну државну машину у својим капацитивним контролерима додира за скенирање сензора и обраде података мјерења током активних периода. Овим приступом главни процесор, који троши највећи дио снаге, уопште не мора да се пробуди док се не детектује додирни догађај.
Дакле, ако је потрошња енергије оно што вас држи од преласка на капацитивни додир, уверите се да изаберете МЦУ који имплементира аутоматизовану технику скенирања засновану на машини.
Закључак
Како корисничко искуство постаје критичније у модерним дизајном производа, капацитивно додавање сензора све више постаје популарна технологија за дизајнирање креативних, софистицираних и исплативих корисничких интерфејса. Затим, потражња за робустним капацитивним контролерима додира мотивира чипмере да наставе иновирање својих ИЦ решења и помогну у решавању системских изазова као што су потрошња енергије, флексибилност дизајна, сложеност система и отпорност од утицаја на животну средину.
Напомена уредника: Ово је други чланак у низу о дизајну ХМИ-а. Први чланак под називом " Шта треба имати на уму приликом дизајнирања ХМИ-а за аутоматизацију фабрике " објављен је у издању електронских производа из фебруара 2018. године.