Metody interakcji z urządzeniem

Doświadczenia użytkownika są istotnym do rozważenia aspektem, mogącym zadecydować o sukcesie produktu. Do zadań projektantów urządzeń elektronicznych powinno zatem należeć rozważenie funkcjonalności, intuicyjności oraz prostoty obsługi. Istotne jest przy tym, aby stosownie dobrać odpowiedzialne za to komponenty. W dzisiejszym artykule omówimy najczęściej stosowane rodzaje komponentów odpowiadających za interakcję z urządzeniem, ich charakterystykę oraz przykładowe zastosowania.

Jakie komponenty odpowiadają za obsługę urządzenia?

Poniżej prezentujemy podsumowanie najczęściej spotykanych elementów i technologii, odpowiedzialnych za komunikację pomiędzy użytkownikiem a urządzeniem.

Mikroprzełączniki i przyciski montowane na PCB

Przełączniki - jedne z podstawowych komponentów elektronicznych, służą do załączania oraz rozłączania obwodu elektrycznego. Ich głównym zastosowaniem jest kontrolowanie pracy różnego rodzaju urządzeń - w tym włączanie oraz wyłączanie, wprowadzanie wszelkiego typu informacji, a także resetowanie. Spośród dostępnych tego typu elementów do dyspozycji mamy przełączniki z montażem przewlekanym lub SMD, na powierzchni, krawędzi lub w wycięciu płytki. Wyróżnić można także przyciski monostabilne i bistabilne, a także o różnych właściwościach elektrycznych i mechanicznych. Przeczytaj także: Technologie montażu komponentów elektronicznych Poczynając od najprostszych zastosowań, typu włączenie diody LED lub aktywacja danej funkcji urządzenia, można tworzyć również bardziej zaawansowane układy, takie jak na przykład własna klawiatura.

Przykłady mikroprzełączników mechanicznych montowanych powierzchniowo. Na rynku dostępna jest szeroka gama przycisków i przełączników o różnych wymiarach, cechach i przeznaczeniu Firma InterElcom oferuje bogaty wybór przełączników - w tym także obrotowych, krańcowych oraz nastawników kodu. Współpracujemy z najlepszymi producentami komponentów elektronicznych, aby nasze produkty zawsze spełniały Wasze wymagania i potrzeby. Zachęcamy do zapoznania się z naszą ofertą przełączników, a także do zadawania pytań w formularzu kontaktowym.

Przełączniki wandaloodporne

Na drugim końcu spektrum znajdziemy większe gabarytowo przełączniki, przeznaczone najczęściej do montowania w obudowie. Projektowane są one z myślą o najbardziej wymagających zastosowaniach. Swoją nazwę zawdzięczają zwiększonej wytrzymałości oraz odporności na uszkodzenia. Niektóre z nich oferują także wodoszczelność lub wbudowane podświetlenie. Duży rozmiar przycisku ułatwia korzystanie z nich w trudnych warunkach oraz np. w grubych rękawicach. Przełączniki tego typu stosowane są między innymi w urządzeniach użytku publicznego, na przykład w windach lub domofonach. Ich wytrzymałość czyni je także preferowanym rozwiązaniem w aplikacjach przemysłowych, na przykład w panelach operatorskich lub kasetach sterowniczych.

Przyciski membranowe

Przyciski membranowe należą do jednych z najprostszych w budowie przełączników monostabilnych. Złożone są z odpowiednio ukształtowanej warstwy elastycznego tworzywa sztucznego lub gumy, której wewnętrzna część napylona jest warstwą przewodzącą. Naciśnięcie przycisku powoduje jego odkształcenie i zetknięcie się warstwy przewodzącej ze ścieżką znajdującej się poniżej płytki drukowanej, dzięki czemu obwód zostaje zamknięty. Nieskomplikowana budowa oraz możliwość integracji z płytką obwodów drukowanych daje szerokie możliwości dostosowania projektu przełączników membranowych do danych potrzeb. Do ich zalet dołączyć można także niski profil oraz możliwość niemal dowolnego indywidualizowania ich kształtu, wyglądu oraz projektu graficznego. Duża rezystancja styku nie pozwala jednak na przełączanie wysokich prądów. Przełączniki membranowe znaleźć można między innymi w większości współczesnych klawiatur komputerowych, a także pilotach telewizyjnych i kalkulatorach. Spotyka się je także w rozmaitych dziedzinach przemysłu

Enkodery

Enkodery to urządzenia przetwarzające mechaniczny ruch obrotowy na sygnał elektryczny. Posiadają dwa wyjścia sygnałowe, dostarczające informacji o kierunku oraz prędkości obrotu osi. Zliczanie impulsów na każdym z nich pozwala na dokładne określenie pozycji enkodera. Stosowane są przede wszystkim w różnych dziedzinach automatyki, w napędach oraz zespołach mechanicznych, w których konieczna jest precyzyjna kontrola ich ruchów. W niniejszym artykule skupimy się jednak na enkoderach przeznaczonych do interakcji z urządzeniem. Są to niewielkie enkodery inkrementalne, najczęściej przeznaczone do montażu PCB oraz wyposażone w oś z gałką lub pokrętłem operowanym ręcznie. Większość dostępnych na rynku tego typu komponentów posiada także wbudowany przycisk, który aktywowany jest poprzez wciśnięcie pokrętła. Dzięki tej funkcji, pojedynczy enkoder jest wystarczający do nawigacji w prostym interfejsie użytkownika - obracanie pozwala na wybranie danej pozycji w menu, przyciśnięcie - na aktywowanie jej. Pozwala on także zastąpić potencjometry w zastosowaniach takich jak np. regulacja głośności. Dobierając enkoder do danego zastosowania, najlepiej zacząć od doświadczonych i sprawdzonych dostawców komponentów elektronicznych, do których należy firma InterElcom. Poniżej prezentujemy parametry oferowanego przez nas enkodera EC1103S-D5-F10, idealnego do kontrolowania prostych urządzeń i sterowników:

Symbol	EC1103S-D5-F10
Typ	Enkoder inkrementalny
Montaż	SMD
Dokładność	15 impulsów na obrót
Długość trzpienia	5mm
Średnica trzpienia	6mm
Parametry elektryczne	5VDC, 1mA

Przykładem zastosowania enkodera, z którym do czynienia miał niemal każdy jest kółko przewijania w myszy komputerowej. Spotkać je można także w różnego rodzaju sprzęcie audio, oprzyrządowaniu laboratoryjnym, a także w urządzeniach gospodarstwa domowego. Z uwagi na szeroką funkcjonalność oraz prostotę implementacji, enkodery są również powszechnie stosowane w projektach hobbystycznych.

Drążki i joysticki

Manipulatory drążkowe pozwalają na dokładne odwzorowanie ruchów ludzkiej dłoni, które następnie przekładane są na sygnały elektryczne. Z tego względu stosuje się je wszędzie tam, gdzie kluczowa jest precyzyjna kontrola - przykładem może być ramię koparko-ładowarki, pojazd zdalnie sterowany lub system namierzania wizyjnego. Spotyka się je również w peryferiach komputerowych, w postaci kontrolerów do gier wideo. Ich zastosowanie w mniejszych urządzeniach, w szczególności przenośnych, jest jednak ograniczone. Wynika to przede wszystkim z restrykcji gabarytowych oraz brakiem stabilnego podłoża, niezbędnego do zapewnienia odpowiedniego poziomu precyzji i komfortu użytkowania. Spośród manipulatorów drążkowych wyróżnić można joysticki cyfrowe (dyskretne) oraz analogowe. Joysticki cyfrowe są zdecydowanie prostsze w działaniu - posiadają najczęściej cztery elementy stykowe, które aktywowane są poprzez odchylenie drążka w jednym z 8 kierunków. Z kolei działanie joysticków analogowych opiera się o zespół potencjometrów (rezystorów nastawnych) - po jednym dla każdej z osi. Ich rezystancja zmienia się płynnie w zależności od położenia drążka - pozwala to na dokładne wskazanie kierunku oraz intensywności wychylenia manipulatora. Joysticki podzielić można również ze względu na liczbę osi oraz ilość pozycji stabilnych. Spotyka się także drążki sterownicze z dodatkowymi przyciskami, obsługiwanymi przy pomocy palców dłoni.

Przełączniki pojemnościowe

Przełączniki pojemnościowe funkcjonują na tej samej zasadzie, co dotykowe wyświetlacze pojemnościowe, wykorzystując naturalne przewodnictwo elektryczne ludzkiego ciała. Zbliżenie dłoni lub dotknięcie elektrody przycisku powoduje zmiany w jej polu elektrycznym, które następnie wykrywane jest przez specjalny układ. Przełączniki tego typu najczęściej mają postać sprężystej elektrody, która dociśnięta jest do wewnętrznej części obudowy pełniącej funkcję panelu dotykowego. Istnieją także rozwiązania, w których funkcję elektrod pełnią fragmenty obwodów drukowanych lub warstwy elektroprzewodzące naniesione na tworzywo lub szkło.

Przykład urządzenia z przełącznikami dotykowymi. Widoczne na zdjęciu pętle przewodu pełnią funkcję elektrod pojemnościowych. Zasadniczą zaletą przycisków pojemnościowych jest brak jakichkolwiek ruchomych elementów mechanicznych, co przekłada się na znakomitą żywotność oraz wysoką niezawodność. Z tego względu, w niektórych obszarach wypierają one z użycia klasyczne przełączniki mechaniczne. Doskonałym tego przykładem są przyciski otwierania drzwi w pojazdach komunikacji miejskiej lub przełączniki świateł przy przejściu dla pieszych. Poza tym, technologia ta zawędrowała również do różnego urządzeń gospodarstwa domowego oraz elektroniki użytkowej, gdzie ich udział stale się zwiększa. Dotyk pojemnościowy ma jednak pewne ograniczenia - przede wszystkim, przełączniki tego typu nie są w stanie zarejestrować dotyku materiałów nieprzewodzących. Obecność wilgoci może zakłócić ich pracę, co wyklucza je z niektórych zastosowań. Kolejną z wad jest fakt, że aktywacja przycisku jest niewyczuwalna - nie towarzyszy jej żadne odczucie ani dźwięk, przez co często uważane są one za mniej intuicyjne w obsłudze. Z tego względu często stosuje się dodatkowe elementy dostarczające użytkownikowi informację zwrotną o zadziałaniu przycisku - najczęściej są to elementy dźwiękowe, silniczki wibracyjne lub przetworniki piezoelektryczne.

Panele dotykowe

Omawiając interakcję poprzez dotyk, nie sposób nie wspomnieć o szybko zyskujących na popularności wyświetlaczach dotykowych. Z całą pewnością należą one do jednej z najbardziej intuicyjnych metod obsługi urządzeń. Charakteryzują się również największą elastycznością - interaktywne elementy interfejsu graficznego można swobodnie oraz dynamicznie dostosowywać w zależności od aktualnych potrzeb. Implementacja wyświetlacza dotykowego jest jednak dość wymagająca pod względem mocy obliczeniowych. Z tego względu proste urządzenia, pozbawione wydajnego mikroprocesora nie będą w stanie obsłużyć interfejsu graficznego. Przeczytaj także: Wyświetlacze dotykowe – rodzaje i zastosowanie Zastosowanie wyświetlacza niesie ze sobą jednak wiele innych korzyści. Brak konieczności umieszczania dodatkowych otworów w obudowie oznacza mniej potencjalnych punktów wnikania wilgoci lub pyłu. Dzięki temu łatwiej jest chronić urządzenie przed wpływem czynników atmosferycznych, a także dostosować je do pracy w bardziej wymagających warunkach. Wyświetlacz dotykowy zapewnia również nowoczesny wygląd i wysoki poziom estetyki, szczególnie istotny dla użytkownika końcowego. Firma InterElcom oferuje szeroki wybór wyświetlaczy dotykowych dla każdego zastosowania - od urządzeń przemysłowych, aż po telefony komórkowe i smartwatche. Zachęcamy do zapoznania się z naszym portfolio produktów.