Interfaces für eine bessere und intuitivere Benutzerfreundlichkeit

In unserem Alltag interagieren wir häufig mit verschiedenen Bedienelementen - wir drücken eine Taste, um einen Aufzug zu rufen, wischen, um die Lautstärke von Musik einzustellen, oder schalten Schalter um, um einen Raum zu beleuchten. Diese Handlungen sind so sehr in unser Leben integriert, dass wir nur selten über die Mechanik oder Zuverlässigkeit nachdenken, die dahinter steckt.
 
Herkömmliche menschengesteuerte Bedienelemente, wie mechanische, elektromechanische, kapazitive oder magnetische Implementierungen, erfordern oft einen erheblichen Designaufwand auf der Geräteoberfläche, was die Benutzerfreundlichkeit einschränkt. Mechanische Tasten, wie z. B. bei Aufzugssteuerungen, erfordern zusätzliche Maßnahmen, um Funktionalität und Haltbarkeit zu gewährleisten, ohne die Reinigung oder Desinfektion zu behindern.

Zusätzlich zu den Anforderungen eines Knopfes verschärft sich die Herausforderung bei platzbeschränkten Anwendungen, wie z.B. den Seitentasten eines Smartphones, wo Wasserfestigkeit und kompaktes Design wichtig sind.

Optical Force Sensing von ams OSRAM eröffnen neue Möglichkeiten für multimodale Bedienelemente, die auch kontextsensitiv erscheinen. Der Sensor misst präzise die auf die Oberfläche ausgeübte Kraft (weicher, mittlerer und harter Druck) und kann in Kombination mit infrarot-transparenten Oberflächen Touch- und Näherungsfunktionen unterstützen.

Optical Force Sensoren können leicht in fast jede Oberfläche integriert werden, indem sie die Verformung aufgrund der ausgeübten Kraft auf einem einfachen Bedienfeld messen. Sie eignen sich für Anwendungen, die eine außergewöhnliche Präzision und Zuverlässigkeit erfordern, ohne das Design zu komplizieren oder viel Platz zu beanspruchen. Oberflächentafeln, die auf Optical Force Sensing basierende Schnittstellen verwenden, sind äußerst zuverlässig, da sie auch in rauen Situationen (z. B. Schmutz, Wasser und Bedienung mit Handschuhen) funktionieren. Mit ihrem ultrakompakten Design und ihrer präzisen Abtastung ermöglicht die Optical Force Sensing Lösung von ams OSRAM anspruchsvolle Bedienfelddesigns, die Stil, Langlebigkeit und Kosteneinsparungen miteinander verbinden.

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So funktioniert Optical Force Sensing

Optische Komponenten von ams OSRAM sind das Herzstück der Optical Force Sensorik mit der einzigartigen Fähigkeit, ultrakompakte Designs zu ermöglichen und gleichzeitig hochpräzise menschliche Interaktion mit einer multimodalen Berührungssteuerung zu messen. Das Funktionsprinzip besteht aus einem LED-Emitter- und Photodetektorpaar in einem zeitsynchronisierten Messzyklus und in einem optisch isolierten Gehäuse. 

Die LED sendet kurze Lichtimpulse aus, die von der Oberfläche zurückreflektiert und vom Fotodetektor erfasst werden. Wird eine mechanische Kraft auf die Oberfläche ausgeübt, indem die Steuerung gedrückt wird, verursacht dies eine mikroskopische Verformung, die die Menge der vom Photodetektor gesehenen rückreflektierten Photonen verändert. Je geringer der Abstand zwischen Emitter und Photodiode ist, desto besser ist das Signalverhalten und die Auflösung. Optical Force Sensing von ams OSRAM bietet diese Lösung in einem Paket, um eine äußerst zuverlässige und genaue Messung zu gewährleisten. 

Diese Sensorlösung kann eine Verformung von bis zu 1 µm erkennen, was den Einsatz auch bei starren Materialien wie Metall, Stein oder Glas ermöglicht. Je nach den mechanischen Eigenschaften der gewählten Oberfläche kann der Benutzer einen optischen Schwellenwert festlegen, oberhalb dessen die Änderung des Photonenflusses sogar einen Schaltvorgang erkennen kann. 

Die hohe Empfindlichkeit der integrierten Optical Force Sensorik von ams OSRAM ermöglicht auch bei halbtransparenten IR-Oberflächen in Kombination mit Nahinfrarot-Licht sogenannte Null-Kraft-Betätigungen, die sich perfekt für optische Berührungen, Schieberegler oder auch die berührungslose Aktivierung der nahtlos integrierten Benutzeroberfläche für „shy-tech“ Design eignen.

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Optical Force

Der Optical Force Sensor misst die Verformung von µm auf der infrarot-reflektierenden Oberfläche, während der Benutzer sie schiebt. So wird die Kraftintensität (sanfter, mittlerer oder harter Druck) zuverlässig vom Sensorsystem erkannt.

 

 

Optische Berührung

Mit halbtransparenten Oberflächen und Nah-Infrarot-Licht kann der optische Kraftsensor auch erkennen, wenn die Oberfläche berührt wird, ohne sie zu drücken (Null-Kraft-Aktivierung).

Annäherung

Optical Force Sensors in Kombination mit halbtransparenten Oberflächen und Nahinfrarot-Strahlern können berührungslos die Anwesenheit eines Benutzers messen. Diese Funktion kann kontextabhängige Schalter für die Fokussteuerung aktivieren oder die Steuerung verschwinden lassen, wenn sie nicht benötigt wird.

Vorteile

  • Design von Bedienelementen, die definierte Kraftwerte erfordern, um die beabsichtigte Aktivierung zu ermöglichen
  • Unterstützt alle nicht-transparenten Oberflächenmaterialien einschließlich Metall
  • Bietet inhärente galvanische Isolierung und maximale Immunität gegen EMI/ESD
  • Flexibilität in Layout und Funktion der Bedienelemente mit der Möglichkeit des nahtlosen Übergangs zwischen diskreter Tasten- oder kontinuierlicher Schiebereglerbetätigung; unterstützt sogar mehrstufige Steuerungen entsprechend der aufgebrachten Kraft
  • Kosteneffiziente BoM- und Endprodukt-Montage, da die Oberfläche keinen elektrischen Kontakt zur Leiterplatte erfordert 
  • Erweiterter Anwendungsfall in Kombination mit halbtransparenten Oberflächen für optische Touch- oder Proximity-Bedienelemente 
  • Ermöglicht in Verbindung mit kapazitiven Sensortechnologien maximale Redundanz in sicherheitskritischen Designs