Wenn es um das mystische klingende Feld der Kraftmessung geht, scheinen James Lougheed und das Team von Exar das Geheimnis ziemlich gut geknackt zu haben. Die Vorreiter in der Entwicklung und Anwendung von dem schnell wachsenden Gebiet der Kraftmessung, kommt Exar einzigartig ausgestattet, wie Lougheed sagt selbstbewusst, für "die Bereitstellung einige spannende Methoden zu ersetzen und zu verbessern, eine Menge von Möglichkeiten, die Tasten sind in der Elektronik heute. "Mit einigen offensichtlich interessante Perspektiven am Horizont für Kraftsensortechnik, sprachen wir mit Lougheed was Exar tut, um dies zu ermöglichen.
Allerdings muss die Frage erlaubt sein: Was genau ist Kraftmessung?
“Kraftmessung ist eine relativ neue Technologie im Consumer-Markt”, so Lougheed. Und obwohl die Technologie seit einiger Zeit immer weiterentwickelt wird, wird sie erst seit Kurzem in wirklich anspruchsvollen Formen angewendet, die Exar entwickelt. “Im Wesentlichen erfassen Kraftsensoren den Betrag der Kraft, der auf eine bestimmte Fläche wirkt. Wenn man sich das Macbook oder die Apple Watch ansieht, wird man verschiedene Bedienelemente finden, die tatsächlich messen, wie groß der Betätigungsdruck ist.” In allgemeinem Sinn stellen Kraftsensoren eine zusätzliche dimensionale Variable für die Verarbeitung von Schnittstellensignalen bereit. Druck sowie Richtung oder Annäherung können nun als Eingangsgröße fungieren. Ohne Übertreibung lässt sich sagen, dass diese Technik ganz neue Dimensionen eröffnet.
Die Geschichte der Kraftmesstechnik in der Unterhaltungselektronik ist vielleicht keine lange, wurde jedoch von einigen vertrauten Wegpunkten markiert. Der piezoelektrische Sensor, eine Art von Kompressionssensor, der nach einem elektromechanischen Effekt arbeitet, den der berühmter französische Physiker Pierre Curie in den 1880er Jahren entdeckt hatte, ist immer noch üblich, bleibt aber relativ teuer und daher auf bestimmte Anwendungen spezialisiert. In anderen Consumer-Anwendungen wie Waschmaschinen oder Backöfen sind wahrscheinlich noch häufiger Membrantasten oder Folientasten zu finden. In jüngerer Zeit hat sich auf dem Consumer-Markt die Technik der kapazitiven Sensoren ausgebreitet. Solche Sensoren reagieren direkt auf die elektrische Kapazität des menschlichen Körpers und ermöglichen dadurch eine direkter reagierende Sensorik Anwendung mit der Bauform von Touchscreens. Dennoch, vor allem im Vergleich zu dem Niveau, auf das Exar seine Lösungen in Bezug auf die reine Kraftmessung gebracht hat, müssen kapazitive Sensoren in der Regel als Ersatzlösung betrachtet werden, weil die Funktion auf eine Ein-Aus-Dynamik beschränkt bleibt.
Lougheed verweist darauf, dass die Lösungen von Exar die Dinge auf die nächste Ebene bringen und „die Kraft tatsächlich linear messen. Dadurch lassen sich beim Tastendesign völlig neue Wege beschreiten.“ Viele Konventionelle Sensoren, die mit Dehnungsmeßstreifen arbeiten, und viele Lösungen mit Meßwiderständen funktionieren nur auf Kunststoffsubstraten. Dies führte dazu, dass viele Anwendungsbereiche verschlossen blieben, in die Exar mit seinen innovativen Lösungen nun jetzt vordringen kann. Genauer gesagt, hat das Unternehmen eine neue Art von Lösung unter Verwendung von Dünnschichtmesstechnik entwickelt. Dabei wird ein Widerstandsmaterial verwendet, das auf nahezu jede Oberfläche aufgebracht werden kann, beispielsweise auf Metall und Holz sowie die üblichen Kunststoffe.
Natürlich konnten wir nicht widerstehen, Lougheed zu fragen, was genau wir in naher Zukunft erwarten können. Genauer gesagt: Wo werden wir dieser neueren, anspruchsvolleren Kraftsensortechnik in unserer Alltagswelt begegnen? Auf eine zuversichtliche Antwort war er sicher vorbereitet. “Anstatt einer Taste mit einem Einsatz gibt es am Gerät nur noch eine Gravur. Darunter ist dann unser Dünnfilm, der Sensor, der in der Lage ist, Druck durch die Außenfläche einer Vorrichtung mit einem Empfindlichkeitsbereich bis zu einigen Millimetern zu erfassen", führt er aus. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, das Dinge wasserdicht gemacht und Displays größer werden können. “Wir freuen uns auf einige bedeutende Umwälzungen in der Funktionsweise von Tasten in der Elektronik", beharrt Lougheed.
Eine weitere einzigartige Anwendung für Kraftmessung sind Geldautomaten. Mit Kraftsensorlösungen von Exar könnten Benutzer ein Passwort nicht nur aus Ziffern zusammensetzen, sondern auch aus der Kraft, mit der die Ziffern eingegeben werden. Wenn das Passwort ist beispielsweise "1234" lautet, könnte der Benutzer einfach die "1" fest drücken, die "2" leicht, die "3" wieder fest und die "4" wieder leicht. So entsteht eine ganz andere Ebene der Sicherheit für hochsensible Anwendungen.
Doch wie empfindlich sind Exar-Kraftmesslösungen zur Zeit, und wie steht es mit den Herausforderungen der Praxis? Lougheed machte dies leicht zu verstehen und beschrieb, wie "normale Systeme von heute ganze 400 Gramm benötigen, um überhaupt irgendeinen Druck zu erkennen. Aber wir haben Systeme entwickelt, die so fortschrittlich sind, dass sogar ein Druck von 50 g erkannt wird. Dies ist viel weniger, als fast alle der heutigen kraftempfindlichen Consumer-Geräte wahrnehmen können. Ebenso erlauben Exar-Entwürfe ein unvergleichliches Maß an Touch-Bereichsspezifität. “Teil dessen, was unsere einzigartige analoge Front-End leistet, ist das "Rauschen" oder die DC-Offsetspannung zu kompensieren. Dadurch wird eine eventuell vorhandene mechanische Grundspannung ausgeblendet. Der gesamte Sensoraufbau wird sehr viel empfindlicher", erläutert Lougheed.
Zwar gibt es sicherlich eine Menge spannendes Potenzial für diese Art der Kraftsensortechnik, doch räumt Lougheed ein, dass noch einige weitere Tests erforderlich sein werden, um die Reputation in der Branche auf das Niveau anderer gängiger Lösungen zu bringen. “Es gibt bereits eine Menge Zuverlässigkeitsdaten, doch relativ gesehen handelt es sich trotzdem noch um eine sehr neue Technik. Es gibt viel mehr zu sehen in Bezug auf die Verwendung-Stunden, aber alle Zuverlässigkeitstests, die sehr vielversprechend gewesen getan worden ", sagt er. Dennoch bezieht Lougheed mit einigen spürbaren Aufregung, dass das Unternehmen bereits ein Teil des Design-Prozesses gewesen ist, der die erste komplett tasten Telefon bald veröffentlicht sehen werden. Mit dieser offensichtlichen Expertise, die Innovationsführerschaft in der Branche, und das ehrliche Bestreben, ein Teil der nächsten Neudefinition Generation von berührungsempfindlichen Geräten zu sein, hat Exar deutlich mehr als das, was sie benötigen, zur Hand und hilft Kunden aller Art zu bekommen, bekam beteiligt.