Measurement electronics design for thermal touch panel

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi

Authors

Date

2017-03-13

Department

Major/Subject

Translational Engineering

Mcode

ELEC3023

Degree programme

AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)

Language

en

Pages

55+8

Series

Abstract

In this work, measurement electronics and detection algorithms for thermoelectric touch panel were developed. Thermoelectric touch panel is a new alternative technology in contrast to most common capacitive and resistive technologies. First a review of current technologies for touch screens is presented and the new thermoelectric touch panel is introduced. In the research part of the work the noise sources of the touch panel are shown and acquired necessary initial information to begin the measurement electronics design. In the practical part of the work, two different measurement electronics architectures are designed and analyzed. The first design was based on discrete electronics and proved to be an expensive and a poorly scalable solution. However, it made possible to gain important deeper understanding of the measurement challenges concerning the thermoelectric touch panel. The second design was based on micro controller architecture and peripherals integrated into it. This made it possible to reduce the amount of components almost to one third compared to the first design. The micro controller made it possible to test more inaccurate components in the design due to the automatic calibration that was developed during this work. In addition, it was possible to implement detection algorithm into the design. The measurement electronics was functioning as was expected. As a result of this work, some improvements were discovered both to the actual touch panel and also to the measurement electronics.

Tässä työssä on kehitetty mittauselektroniikka sekä tunnistusalgoritmi lämpösähköiselle kosketuskalvolle. Lämpösähköinen kosketuskalvo on uusi vaihtoehtoinen teknologia yleisimmin käytössä oleville kapasitiiviselle ja resistiiviselle teknologialle. Työssä tehtiin aluksi selvitys nykyisistä kosketusnäyttöteknologioista sekä esitellään lämpösähköinen teknologia. Työn tutkimusosuudessa paikallistettiin lämpösähköisen kosketuskalvon häiriölähteet ja saatiin tarvittavat lähtötiedot mittauselektroniikan suunnitteluun. Käytännön osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin kaksi erilaisiin arkkitehtuureihin perustuvaa mittauselektroniikkaa sekä mitattiin niiden suorituskyky. Ensimmäinen ratkaisu perustui diskreetteihin elektroniikkakomponentteihin ja osoittautui kalliiksi sekä huonosti skaalautuvaksi ratkaisuksi, mutta mahdollisti syvällisemmän ymmärryksen hankkimisen lämpösähköisen kalvon mittausongelmista. Toinen ratkaisu perustui mikro-ohjaimeen ja siihen integroitujen oheislaitteiden hyödyntämiseen, mikä mahdollisti komponenttien määrän pudottamisen melkein kolmasosaan aiempaan ratkaisuun verrattuna. Mikro-ohjaimessa oleva äly mahdollisti myös epätarkempien komponenttien käyttämisen perustuen työssä kehitettyyn automaattiseen kalibrointiin. Lisäksi se mahdollisti kosketuksen tunnistusalgoritmin toteuttamisen. Mittauselektroniikka toimi odotusten mukaisesti. Työn tuloksena löydettiin parannusehdotuksia sekä kosketuskalvoon että lopulliseen mittauselektroniikkaan.

Description

Supervisor

Tittonen, Ilkka

Thesis advisor

Mattila, Tomi

Keywords

thermoelectric effect, touch screen, noise, algorithm

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201704133523

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC