Разработка многофункциональной панели управления с сенсорным вводом, встроенным контроллером и светодиодной подсветкой органов управления, для использования в автомобильной промышленности и приборостроении

Разработаны технология производства сенсорных панелей управления на основе емкостного тач-эффекта с применением пленочных печатных плат (ППП) и нормы проектирования; изготовлены макетные и промышленные образцы; подтверждена работоспособность технологии в массовом серийном производстве. Предложена технология встроенной светодиодной подсветки на основе тонких пленочных световодов (0,4 - 0,9 мм), объединенная с технологией сенсорного управления, что позволило создать сенсорную пленочную панель управления со встроенной индикацией и подсветкой органов управления. Для подтверждения работоспособности разработанных технологий (сенсорного управления и подсветки) изготовлено опытное изделие - сенсорная панель управления (СПУ) на основе емкостного тач-эффекта. Печатная плата реализована на основе пленок с применением печатных процессов. Все электронные компоненты установлены непосредственно на пленочную печатную плату (с двух сторон). Контроллер касаний встроен внутрь СПУ. Основным преимуществом такой реализации является минимальная длина проводника от сенсорной площадки (клавиши) до входного порта контроллера касаний, что сводит к минимуму возможность наведения помех и ложных срабатываний. Число каналов определяется техническим заданием и параметрами микросхемы контроллера касаний (до 20 клавиш). СПУ имеет шесть клавиш (каналов). Разработан одноканальный сенсорный переключатель как частный случай сенсорной панели управления, который не требует программирования или настройки и может быть использован как стандартный компонент при создании систем сенсорного управления больших размеров. Интерфейс связи СПУ с основным контроллером прибора реализован набором КМОП-совместимых логических каналов, допускающих прямое подключение к портам микроконтроллеров. При необходимости возможно применение контроллеров касаний с последовательными интерфейсами (I2C, SPI и др.). Индикация режимов реализуется путем установки дискретных фронтальных светодиодов. Предложены типовые схемы питания большого числа светодиодов, а также специальные решения по управлению светодиодными матрицами. В СПУ реализована встроенная дневная пассивная подсветка органов управления, обеспечивающая высокую эргономичность панели управления, в том числе за счет хорошей равномерности свечения символов. Подсветка также может быть в ночном исполнении, быть пассивной или активной. Яркость подсветки СПУ составляет порядка 350 кд\м², что достаточно для комфортной работы при дневном освещении. Максимальная яркость элементов, которая может быть получена с помощью разработанной технологии, составляет около 1000 кд\м². Диапазон эксплуатации СПУ как близкого аналога других пленочных изделий (например, пленочных клавиатур) лежит в пределах от -30 до +60°С. Пыле- и влагозащищенность изделия обеспечивается пленочной конструкцией, слои которой склеены в герметичный пакет с помощью специальных промышленных клейких лент. Отсутствие щелей или стыков на лицевой поверхности препятствует проникновению влаги и пыли. Класс защиты не ниже IP65. Толщина изделия лежит в пределах 2 мм, что при сходном функционале и потребительских качествах как минимум в 10 раз меньше, чем самые компактные реализации распространенных конструкций. При необходимости возможна реализация изделий с толщиной лицевого материала до 8 мм. Напряжение питания опытного изделия составляет 5В, включая питание контроллера касаний и цепей подсветки. Подключение СПУ к основной плате прибора осуществляется с помощью гибкого сверхплоского кабеля, который может быть произвольной длины и конфигурации, что дает разработчику прибора дополнительные возможности. Крепление СПУ к лицевой поверхности прибора осуществляется с помощью клеевых слоев, что обеспечивает герметизацию прибора с лицевой стороны, снижает трудоемкость сборки, повышает виброустойчивость конструкции за счет вязкоэластичных свойств клейких лент.