Optoelektronik für mehr Komfort und Sicherheit im Auto

Innovative Optoelektronik Komponenten von Sharp ermöglicht neues Schalterdesign zur Steuerung der Innenraumelektronik in Fahrzeugen.

Electronica, 14. – 17. November 2006 – Getrieben von Innovationen im Elektronikbereich befindet sich die Ergonomie von Fahrgastzellen massiv im Umbruch. Bis vor kurzem waren mechanische Dreh- und Kippschalter zur Bedienung von Anwendungen wie beispielsweise Lüftung, Helligkeit der Anzeigen und Radio ausreichend. Durch den verstärkten Einbau elektrischer und elektronischer Anwendungen in Fahrzeugen wächst die Zahl der Bedienelemente zu einer fast unüberschaubaren Batterie von Schaltern an. Eine Entwicklung zu Lasten der Verkehrssicherheit, denn die Vielzahl der Schaltknöpfe erschwert die einfache Bedienung und schnelle Orientierung, was zur erhöhten Ablenkung des Fahrers führt. Drei wegweisende Trends zur Steigerung der Fahrsicherheit und Optimierung der Ergonomie kennzeichnen daher heute das Design von Fahrzeuginnenraumelektronik und deren Steuerelementen:

1. Der Einzug von TFT-LCDs als zentrales Display für Navigation und Infotainment
2. Die Konsolidierung der Steuerung von vor allem neuen Car-Infotainmentfunktionen in einem Multifunktionsschalter, dem so genannten Center-Switch
3. Die Umstellung von Kippschaltern zu kombinierten Druck- und Drehschaltern

Die neue Generation von Schaltern muss daher nicht nur in Bezug auf Temperaturbeständigkeit und mechanische Belastbarkeit auf die Anforderungen der Fahrzeugindustrie ausgelegt sein. Sie muss auch sehr viel mehr Funktionen erfüllen und sich dabei einfach und sicher bedienen lassen, ohne maßgeblich die Aufmerksamkeit des Fahrers abzulenken. Sharp (Halle 3A, Stand 424) präsentiert eine Reihe optoelektronischer Komponenten, die Entwicklungsingenieuren ein erweitertes Maß an Freiheit beim ergonomischen Design von Schaltelementen und Reglern im Fahrzeuginneren bietet.

Helligkeitssensoren fast so empfindsam wie das menschliche Auge

Ein Ansatz der Automobilhersteller für mehr Übersichtlichkeit im Cockpit ist die Einführung von so genannten Central Information Displays (CID). Die richtige, und vor allem automatische Einstellung der Helligkeit des zentralen Informationsdisplays ist stark abhängig von der Umgebungshelligkeit. Bei hellem Tageslicht benötigt das Display mehr Lichtleistung für eine gute Ablesbarkeit, bei dunkler Umgebung sollte das Display hingegen abgedimmt werden. Der Wechsel zwischen heller und dunkler Umgebung geschieht beim Autofahren mitunter sehr schnell und häufig z.B. durch die Einfahrt in Tunnel oder Tiefgarage sowie durch Wetterveränderungen.

Bei der automatischen Steuerung der Displayhelligkeit handelt es sich um eine durchaus sicherheitsrelevante Funktion. Erfolgt sie nicht, kann z.B. bei Nachtfahrten der große Helligkeitsunterschied zwischen Display und Umgebung zu massiven Beeinträchtigungen der Sicht führen. Störende Reflektionen in der Windschutzscheibe sind nur ein Effekt. Beim Blick auf ein zu helles Display wird der Fahrer wie durch eine Taschenlampe geblendet. Dadurch kann er die Verkehrssituation nicht mehr genau wahrnehmen, was zu einem erhöhten Unfallrisiko führt.

Das Auge als den perfekten Sensor zum Vorbild genommen, hat Sharp neuartige OPIC Helligkeitssensoren vom Typ GA1A0S100WP und GA1A1S200WP entwickelt, für die optimale, automatische Steuerung der Hintergrundbeleuchtung von LCDs in Fahrzeugen. Die Sharp Sensoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie das Helligkeitsempfinden menschlicher Augen nahezu exakt abbilden. D.h. die Sensoren reagieren vor allem im Bereich des sichtbaren Lichts von ca. 450 bis 650 nm Wellenlänge. Eine integrierte Temperaturkompensation sorgt zudem für konstante Charakteristik der Sensoren über den gesamten für den Einsatz in Automotive Applikationen relevanten Temperaturbereich von -40 bis + 85°C. Ein weiterer Vorteil der Sharp Sensoren ist die schnelle Reaktionszeit von bis zu 25 Mikrosekunden. Die Display Hintergrundbeleuchtung kann somit exakt, effizient und ohne Zeitverzögerung nachgeregelt werden, sobald sich die Umgebungshelligkeit ändert. Herkömmliche Fotodioden werden stattdessen von einem wesentlich breiteren Wellenspektrum und der Umgebungstemperatur beeinflusst. Sie eignen sich daher nicht für eine genaue Steuerung der Displayhelligkeit.

Eine genau der Umgebungssituation angepasste Displayhelligkeit hat zudem den Vorteil, dass sich der Stromverbrauch auf ein Minimum reduzieren lässt und somit auch aktiv zur Kraftstoffeinsparung beiträgt. Eines der wichtigsten Themen eines jeden Automobilherstellers.

Photointerrupter für innovatives Design von Fahrzeugschaltern

Im Gegensatz zu mechanischen Dreh- und Kippschaltern müssen die multifunktionalen Center-Switches moderner Fahrzeuge eine ungleich höhere Anzahl von Schaltzuständen abbilden. Photointerrupter von Sharp bieten hierfür die Möglichkeit, das mechanische und elektrische Design von Schaltern zu entkoppeln. Dies führt zu deutlich mehr Flexibilität in der Entwicklung, da die mechanischen Eigenschaften des Schalters die Haptik von Bedienelementen nicht mehr maßgeblich beeinflussen. Photointerrupter werden hierfür als Mikrolichtschranken eingesetzt, die bei Unterbrechung den Schaltvorgang auslösen. Dank ihrer sehr geringen Abmaße von nur wenigen Millimetern Kantenlänge lassen sich die Sharp Photointerrupter problemlos in jeden Schaltertyp integrieren. Ein typischer Center-Switch ist mit mehreren Interruptern ausgestattet, die sowohl die linearen Bewegungen (hoch-runter, links-rechts, diagonal, raus-rein) als auch die Rotationsbewegung erfassen. Die Auflösung der 360° Drehbewegung in bis zu 400 Teilschritte reicht dabei für gängige Automotiveanwendungen völlig aus. Ein weiterer Vorteil der elektro-mechanischen Entkopplung ist die Langlebigkeit, da aufgrund des kontaktlosen Schaltvorgangs keine Abnutzungen auftreten. Sharp Photointerrupter sind daher eine kostengünstige und wartungsfreie Alternative zu zum Beispiel magnetischen Schaltern.

Entfernungsmesser als berührungslose Schalter

Die Fahrgastzelle birgt vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Entfernungsmesser. Durch sie können Anwendungen im Auto berührungslos bedient werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn man die Schalter nicht sieht. Die Innraumbeleuchtung lässt sich so z.B. einfach durch eine Handbewegung in der Nähe des Lichts einschalten, ohne dass man im Dunkeln nach dem Schaltknopf tasten muss. Auch bei der Sitzeinstellung können die Sensoren behilflich sein, indem sie das Central Information Display in dem Moment aktivieren, in dem sich die Hand in der Nähe der meist schwer einsehbaren Sitzschalter befinden um anzuzeigen, welchen Hebel für die Sitzverstellung die Hand gerade berührt. Für gewöhnlich sind die Schalter unterm Sitz nur schwer zu unterscheiden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Steuerung der Klimaanlage. Entfernungsmesser im Fahrzeughimmel können feststellen, welche Plätze besetzt sind und dadurch den Kaltluftbedarf und die Leistung der Klimaanlage genau anpassen. Fahrer, die zumeist allein im Auto sitzen, profitieren dann von einem reduzierten Benzinverbrauch.

Die Sharp Sensoren zeichnen sich dabei durch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aus. Anders als bei herkömmlichen Ir-Sensoren, die die Entfernung aus der Stärke der reflektierten Ir-Strahlung ermitteln, basiert die Sharp Technik auf den Regeln der Trigonometrie. Die Sensoren messen den Abstand zum Objekt anhand des Winkels, aus dem die reflektierte Strahlung auf den Detektor trifft. Die Entfernungsmessung wird dadurch völlig unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Reflektionsfläche. Die Sensoren reagieren daher unabhängig von Kleidungs-, Haar- und Hautfarbe der Fahrzeuginsassen oder der Farbgebung des Autointerieurs und lösen zuverlässig die entsprechenden Anwendungen aus.

Je nach Anwendung und eingesetzten Distanzmesssensor können die Entfernungsmesser für den Automotivebereich Objekte im Abstand von wenigen Millimetern bis zu 80 Zentimetern erfassen und zeichnen sich durch sehr kompakte Bauweise mit Gehäuseabmessungen von
20 x 10 x 7 mm aus.

Alle optoelektronischen Komponenten von Sharp für Automotiveanwendungen erfüllen die entsprechenden Qualitäts- und Umweltnormen. Sie sind für eine Betriebstemperatur von -40 bis +85°C ausgelegt.

Verfügbarkeit:

Erste Muster der neuen Generation von Automotive Sensoren sind ab sofort über Sharp Microelectronics Europe und das europäische Distributorennetzwerk erhältlich. Die Serienfertigung ist für das erste Quartal 2007 geplant.

Besuchen Sie uns auf der electronica Halle A3, Stand 424

Sharp Microelectronics Europe

Sharp Microelectronics Europe mit Sitz in Hamburg ist ein Unternehmensbereich der Sharp Electronics (Europe) GmbH, einer Tochtergesellschaft der Sharp Corporation in Osaka, Japan. Sharp ist ein weltweiter Entwickler digitaler Kerntechnologien, die bei der Entwicklung der nächsten Generation elektronischer Produkte für private Anwender und den Businessbereich eine maßgebliche Rolle spielen. Sharp Microelectronics Europe bietet bahnbrechende Lösungen in den Bereichen Speicher, LCD, Opto, CCD, RF/IR, Mikrocomputer und System-on-Chip Komponenten sowie führenden Gehäuse- und Integrationstechnologien, die es Entwicklungsingenieuren in ganz Europa ermöglichen, ihre ehrgeizigen Ideen zu verwirklichen und auf den Markt zu bringen. Sharp Microelectronics Europe hat sich zum Ziel gesetzt, die Lebensqualität der Menschen durch den Einsatz moderner Technologie und das Bekenntnis zu Innovation, Qualität, Wert und Design zu verbessern.

Abdruck honorarfrei / Belegexemplar erbeten.
Weitere Informationen und Bildmaterial erhalten Sie unter www.sharpsme.com

Verantwortlich:
Sharp Microelectronics Europe
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