211service.com
En mångsidig touchsensor
Vi lever i en allt mer känslig teknisk värld, med olika sätt för smarta telefoner och surfplattor att känna av våra fingertryck och gester. Nu kan en ny typ av beröringsteknik, utvecklad av forskare vid universitetet i München och Hasso Plattner-institutet, leda till att beröringskänslighet läggs till vardagliga föremål som kläder, hörlursledningar, soffbord och till och med papperslappar.
Touchy feely: Sträckbara material kan göras känsliga för beröring med hjälp av TDR när kablar är arrangerade i särskilda mönster.
Den nya touchtekniken bygger på något som kallas tidsdomänreflektometri, eller TDR, som har använts i decennier för att hitta skador i undervattenskablar. TDR är enkelt i teorin: skicka en kort elektrisk puls ner i en kabel och vänta tills en reflektion av pulsen kommer tillbaka. Baserat på den kända hastigheten på pulsen och den tid det tar att komma tillbaka, kan programvaran bestämma platsen för problemet - skada i linjen eller någon form av förändring i elektrisk konduktans.
Patrick Baudisch, professor i datavetenskap vid Hasso Plattner Institute, säger att ingenjörer märkte på 1960-talet att tekniken kunde användas för att indikera en touch av en tråd. På senare tid har möjligheten att känna av den korta tidsfördröjningen över mycket korta avstånd blivit mer exakt, vilket gjorde det möjligt att använda TDR för interaktiva applikationer.
TDR-implementeringen är enkel, enligt Raphael Wimmer, en student vid universitetet i München som utvecklade det nya tillvägagångssättet tillsammans med Baudisch. För en demonstration tejpade han två parallella kopparremsor på ett papper. Metallklämmor kopplar kopparremsorna till en pulsgenerator och detektor. Pico-sekunder långa elektriska pulser skickas ut, och om det sker någon förändring i kapacitansen mellan de två kopparremsorna - producerade av ett finger nära eller vidrör till exempel ledningarna - reflekteras en del av pulsen tillbaka.
Ett oscilloskop visar den förändrade vågformen som produceras av den reflekterade pulsen, och programvara på en ansluten dator analyserar vågformen för att bestämma beröringens position. Den nuvarande inställningen är lite klumpig, medger Wimmer, men han säger att det borde vara möjligt att krympa pulsgenereringen, detekteringen och positionsberäkningen på ett chip.
För att göra en yta beröringskänslig krävs endast två trådar (eller metallspår av ledande bläck), som kan konfigureras i olika mönster för att få den nödvändiga täckningen. Däremot använder en kapacitiv pekskärm som den i iPhone en matris av ledningar som kommer ut från två sidor av skärmen. Du måste dirigera dem till en kontroller på speciella sätt, och det är ganska komplicerat, säger Wimmer. TDR undviker de tekniska utmaningarna med en traditionell kapacitiv beröringsyta, säger han.
Wimmers tillämpning av TDR för beröring är väldigt smart, säger Jeff Han, grundare och VD för Perceptive Pixel, ett företag som utvecklar stora multi-touch-skärmar. Han misstänker att det kan ge nya sätt att upptäcka användarinmatning som beröringsavkänning längs en omodifierad hörlurskabel, något som skulle vara svårt att göra med traditionella sensorer.
Under de kommande månaderna, säger Wimmer, kommer forskarna att testa sätt att krympa TDR-systemdesignen till ett chip. Han säger att han också undersöker möjligheten att använda ljuspulser i fiberoptik såväl som elektriska pulser i kablar eftersom ljus skulle vara immunt mot elektriska störningar som är vanliga i kapacitiva beröringssystem.