211service.com
En alsidig berøringssensor
Vi lever i en mere og mere følsom teknologiverden, med forskellige måder, hvorpå smartphones og tablet-computere kan mærke vores fingertryk og bevægelser. Nu kan en ny type berøringsteknologi, udviklet af forskere ved universitetet i München og Hasso Plattner Instituttet, føre til, at berøringsfølsomhed bliver tilføjet hverdagsting som tøj, hovedtelefonledninger, sofaborde og endda stykker papir.
Touchy feely: Strækbare materialer kan gøres følsomme over for berøring ved hjælp af TDR, når ledninger er arrangeret i bestemte mønstre.
Den nye touch-teknologi er afhængig af noget, der kaldes tidsdomænereflektometri, eller TDR, som er blevet brugt i årtier til at finde skader i undervandskabler. TDR er simpel i teorien: Send en kort elektrisk puls ned ad et kabel og vent, indtil en refleksion af pulsen kommer tilbage. Baseret på den kendte hastighed af pulsen og den tid, det tager at komme tilbage, kan software bestemme problemets position - skade i ledningen eller en form for ændring i elektrisk ledningsevne.
Patrick Baudisch, professor i datalogi ved Hasso Plattner Institute, siger, at ingeniører bemærkede i 1960'erne, at teknologien kunne bruges til at angive et strejf af en ledning. På det seneste er muligheden for at mærke den korte tidsforsinkelse over meget korte afstande blevet mere præcis, hvilket gjorde det muligt at bruge TDR til interaktive applikationer.
TDR-implementeringen er ligetil, ifølge Raphael Wimmer, en studerende ved universitetet i München, som udviklede den nye tilgang sammen med Baudisch. Til en demonstration tapede han to parallelle strimler af kobber til et stykke papir. Metalclips forbinder kobberstrimlerne til en impulsgenerator og detektor. Pico-sekund lange elektriske impulser sendes ud, og hvis der er nogen ændring i kapacitansen mellem de to strimler af kobber - produceret af en finger tæt på eller rører ved ledningerne, for eksempel - reflekteres en del af pulsen tilbage.
Et oscilloskop viser den skiftende bølgeform frembragt af den reflekterede puls, og software på en tilsluttet computer analyserer bølgeformen for at bestemme berøringens position. Det nuværende setup er lidt klodset, indrømmer Wimmer, men han siger, at det burde være muligt at skrumpe pulsgenereringen, detektionen og positionsberegningen på en chip.
For at gøre en overflade berøringsfølsom kræver det kun to ledninger (eller metalspor af ledende blæk), som kan konfigureres i forskellige mønstre for at få den nødvendige dækning. I modsætning hertil bruger en kapacitiv berøringsskærm som den i iPhone en matrix af ledninger, der kommer ud af to sider af skærmen. Man skal dirigere dem til en controller på særlige måder, og det er ret kompliceret, siger Wimmer. TDR undgår de tekniske udfordringer ved en traditionel kapacitiv berøringsflade, siger han.
Wimmers anvendelse af TDR til berøring er meget smart, siger Jeff Han, grundlægger og administrerende direktør for Perceptive Pixel, en virksomhed, der udvikler store multi-touch-skærme. Han har mistanke om, at det kunne give nye måder at detektere brugerinput som berøringsføling langs et umodificeret hovedtelefonkabel, noget der ville være svært at gøre med traditionelle sensorer.
I løbet af de næste par måneder, siger Wimmer, vil forskerne teste måder at krympe TDR-systemdesignet til en chip. Han siger, at han også undersøger muligheden for at bruge lysimpulser i fiberoptik såvel som elektriske impulser i kabler, fordi lys ville være immun over for den elektriske interferens, der er almindelig i kapacitive berøringssystemer.