Norskutviklet verktøy reduserer utviklingstid for kapasitiv touch

Det meste av elektronikk har et brukergrensesnitt - ofte gjennom fysisk berøring av produktet. Siden du stod opp i dag har du allerede trykket på en mengde knapper for å få elektroniske produkter til å gjøre det du vil. Tradisjonelle, fysiske knapper er mest utbredt siden det er enkelt å koble dem til elektronikken. De er billige og ikke minst robuste under alle forhold. Til tross for dette blir kapasitiv touch (berøringsflater) mer og mer vanlig.

Berøringsflater

Berøringsflater gir et enklere estetisk uttrykk, de slites ikke ut og de fungerer trådløst gjennom mange typer overflate. For eksempel ville induksjonstoppen de fleste i dag har hjemme vært nesten umulig å lage med fysiske knapper. Med touch-knapper holder det å ta på platen for å skru den av eller på, og produsenten trenger ikke lage en skjør keramisk glassplate med huller til fysiske knapper eller tenke på hvordan man skal hindre vann på overflaten fra å trenge inn i elektronikken.

Tidkrevende

Ulempen er at touch tar lengre tid å utvikle. Dette er det flere årsaker til: En må avveie om designet skal være følsomt med kort responstid, eller om det skal fungere i miljøer der det utsettes for vann og elektromagnetisk støy. En må bygge en nesten komplett fysisk prototype for å forstå hvordan ulike designparametre påvirker følsomhet og robusthet, og viser det seg at noe er feil, må man lage en ny prototype og gjenta valideringen. De som produserer mikrokontrollere med støtte for kapasitiv touch gir gode retningslinjer for hvordan oppnå optimal ytelse, men siden hvert design er unikt, er det mange andre forhold som kan påvirke ytelsen.

Virkemåte

Kapasitiv touch fungerer ved at kapasitansen til en elektrode endres når det kommer en finger inn i det elektriske feltet og endrer kapasitansen. Den målte kapasitansen til en touch-knapp er avhengig av ikke bare hvordan selve elektroden er utformet, men også lengden og lokasjonen til lederen som går fra mikrokontrolleren til elektroden, andre ledere i nærheten, andre elektroder i nærheten, materiale mellom elektrode og berøringsflaten, vann på berøringsflaten, og elektromagnetisk støy Hvis et design ikke fungerer optimalt, kan det være utfordrende å finne årsaken og ofte må man prøve og feile ved å modifisere prototypen eller lage en ny.

Virtuelle prototyper gjør touch enkelt

Torbjørn Schlømer Viksand, som har utviklet verktøyet kalt CapExt, er utdannet fysiker, og har jobbet som touch-ingeniør hos et av de største mikrokontrollerselskapene. Her jobbet han tett med kunder som trengte hjelp med touch-prosjekter, og var selv med på å utvikle avanserte touch-grensesnitt som hadde de samme utfordringene som beskrevet tidligere i artikkelen.

Lette forgjeves

Etter å ha lett forgjeves etter verktøy som kunne gjøre jobben lettere, bestemte han seg for å lage verktøyet selv. Verktøyet fikk navnet CapExt, og gjør det enkelt å implementere en virtuell prototype med kretskort og berøringsflate som en digital modell og simulere hvordan det reagerer på berøring basert på kretskort-utlegg samt materialtype og tykkelse for berøringsflaten. Simulering av den virtuelle prototypen tar bare noen få minutter og ved å gjøre endringer på denne, kan en svært raskt se hvordan endringer i designet påvirker ytelsen.

Fysikkmotor

Programmet er bygget rundt en fysikkmotor som har blitt utviklet fra grunnen av for nettopp denne type oppgaver. Programmet er laget for å være raskt å lære og enkelt å bruke. Alt for mange simuleringsprogrammer i elektronikkverdenen er lagd av forskere for forskere. I tillegg baserer de seg på generiske fysikkmodeller og -algoritmer som som ikke er optimalisert for oppgaven. Resultatet blir at man ender opp med å bruke nesten like lang tid på å teste noe virtuelt som fysisk.

Virtuell prototype

CapExt bygger sin virtuelle protype ved å importere kretskort-designet i form av gerber- og drill-filer, samt 3D CAD-filer for det mekaniske designet, og man kan være sikker på at resultatet blir det samme som på en fysisk prototype. I tillegg gir den virtuelle prototypen adgang til viktige målemetoder som er tilnærmet umulig å gjøre i den fysiske verden.

I utstrakt bruk

De fleste produsenter av mikrokontrollere med touch-støtte bruker allerede CapExt, og samt et antall produsenter av forbrukerelektronikk, blant annet i hvitevarebransjen. Mer informasjon om CapExt finnes på hjemmesiden (ekstern lenke): capext.com