Тактильного отклика силу почувствуй

Казалось бы, что нового можно придумать для усовершенствования одного из самых простых и в то же время важных компонентов электроники – кнопки? Тем не менее, элементы управления переживали не одну революцию. Механические кнопки менялись на сенсорные, сенсорные – на чувствительные к прикосновениям экраны, – сначала резистивные, потом ёмкостные… Но такая виртуализация элементов управления не всегда разумна. Основное неудобство сенсорных кнопок – отсутствие тактильного отклика и, порою, слишком высокая чувствительность. "Продвинутые" пьезокнопки компании Aito совмещают преимущества сенсорных элементов управления, сохраняя ощущение физического нажатия.

Всеобщая "сенсоризация" дошла до того, что в потребительской электронике кнопки выглядят странным рудиментом. Но не всегда удобно пользоваться сенсорным управлением. Отсутствие ощущаемой отдачи вызывает не самые приятные ощущения – неясно, то ли кнопка нажалась, то ли нет. На сенсорном экране можно показать, что система отреагировала на нажатие, но если экран не предусмотрен, сенсорные органы управления будут неэффективными. А уж если речь идёт об управлении "вслепую", то лучшей альтернативы старым добрым кнопкам нет, не так ли?

А вот и не так. Компания Aito предлагает решение, совмещающее достоинства сенсорных элементов управления и механических кнопок. В рамках технологии, получившей название SEP (Software Enchanced Piezo), лучшие качества пьезомеханики дополняются совершенными программными алгоритмами. В отличие от обычных кнопок, пьезодатчики реагируют не только на само нажатие, но и его силу и длительность. При этом пьезокнопки могут "откликаться" на нажатие, вызывая ощущение нажатия механических кнопок (рис.1).

Рис.1. Tехнология SEP

Пьезоэлементы могут работать "в обе стороны", преобразуя приложенную к ним силу в электрическое напряжение и, наоборот, изменяя форму под действием напряжения. Иными словами, один и тот же пьезоэлемент работает и как сенсор, и как актуатор.

В приложениях SEP используются 20-мм пьезоэлементы круглой формы толщиной всего 0,3 мм. Их можно устанавливать прямо на печатную плату, что упрощает конструкцию устройства. Лицевую панель устройства можно оформлять и украшать любыми материалами, через которые чувствуется нажатие. А отсутствие движущихся частей делает такие элементы управления долговечными и надёжными: пьезокнопки работают в самых жёстких условиях (грязь, влага и т.д.) и в широком температурном диапазоне.

В  таблице приведено сравнение преимуществ SEP перед прочими технологиями элементов управления.

Таблица. Сравнение технологий пользовательских интерфейсов

Основа системы управления SEP – микросхемы-контроллеры, которые обрабатывают нажатия на пьезокнопки. Компания Aito предлагает несколько серий контроллеров, но функция обратной связи реализована лишь в микросхемах ATH220 и ATH222. Эти микросхемы имеют 10 и 18 каналов управления и позволяют подключать до пяти и шести пьезокнопок с обратной связью, соответственно, а так же сигнальные светодиоды и зуммер (рис.2). Каналы обратной связи разведены независимо от входов, что даёт разработчикам интерфейсов большую свободу творчества.

Контроллеры позволяют настраивать параметры нажатий и откликов, в том числе распознавать долгие нажатия длительностью до 5 с. Напряжение питания микросхем ATH220 и ATH222 – от 3 до 3,6 В, цепи тактильного отклика требуют питания 5 В.

Рис.2. Принцип подключения контроллеров ATH

О компании

Компания Aito была основана в 2007 г. в университете Аальто в Хельсинки (Финляндия). Головной офис компании находится в Амстердаме (Нидерланды), а отдел разработки – в Хельсинки. "Родителями" Aito стали нидерландская фирма, занимающаяся производством пьезоклавиатур и финская компания, специализирующаяся на системах тактильного отклика. В 2012 году компания получила финансирование от венчурного фонда и смогла выпустить первые коммерческие продукты. Принцип компании Aito – A product is desirable when its interaction is pleasurable (продукт желают тогда, когда с ним приятно работать).