Peter Nilsson, Knappolog, Fabricon ab

Viktiga allmänna synpunkter.

Det här handlar om kommunikation mellan människa och maskin. Därför har vi alla erfarenheter som användare. Vi använder mikrovågsugnen, kodlåset, bensinkortsautomaten, telefonen, datorn, bilen, kopiatorn, kaffeautomaten, bankomaten - överallt knappar eller tangenter att trycka på. Vi lever i ett knapptryckarsamhälle. Vi blir knapptryckarexperter. Vi trycker och tycker. Men vad är det som gör att vi tycker att ett tangentbord är bra eller dåligt? Vilka kriterier är det vi skall beakta, när vi skall skapa en tangentfunktion? Det är den kunskapen vi vanvördigt kan kalla knappologi.

Det är viktigt att hitta rätt, eftersom det ofta är hur tangenterna upplevs och hur frontpanelerna ser ut, som är avgörande för hur vi uppskattar apparaten eller systemet.

Det allra viktigaste är därvid att man sätter sig in i användarens situation; ergonomin, funktionen och användarmiljön och gör en kravspecifikation utifrån denna. Sedan kan man få kompromissa med hänsyn till ekonomi, produktionsvänlighet, logistik m.m.. Men målet skall vara att med en ändamålsenlig design och konstruktion hos kunder och användare skapa en positiv känsla. Det ger den där extra konkurrensfördelen. Man bygger in maximalt "SÄLJ" i produkten.

Börja alltså med en kravspecifikation!

Andra delen behandlar tekniken eller de olika tekniker som ingår och hur dessa kan kombineras för att en kravspecifikation skall kunna omsättas till en optimal lösning eller dess närmaste kompromiss.


Kravspecifikationen bör innehålla följande huvudrubriker:

FUNKTION, MILJÖ, ERGONOMI, DESIGN, INBYGGNADSTEKNIK, LOGISTIK och EKONOMI



Här följer en utförligare kommentar till respektive rubrik:

FUNKTION

Funktionen är oftast enklast att definiera. Det är antal tangenter, eventuella potentiometrar och strömställare, displayer, indikerande lysdioder, bakgrundsbelysning eller allt som behövs för att människan skall kunna kommunicera med systemet eller apparaturen.

MILJÖ

Vilken är den miljö apparaten respektive frontpanelen kommer att möta? Här får man dels ta hänsyn till de rent fysiska betingelserna, som temperaturområde, fukt, stänk, gaser, damm och kemikalier och dels användarmiljön som mörkeranvändning eller risk för förslitning, vandalisering eller explosionsrisk p.g.a. statisk urladdning mm.

ERGONOMI

Det första man tänker på är nog hur det känns det att trycka på en tangent. Och kravet på tryckkänsla är bland det svåraste som finns att definiera. Dels är det en subjektiv upplevelse och dels är känslan sammansatt av en dynamisk kraft och rörelse. Se diagram 1. Andra faktorer som påverkar ergonomin är funktionsförståelse dvs. själva layouten, läsbarhet av tangenttexter eller symboler,gruppering av tangenter med likartade funktioner, displayernas läsbarhet, signalförståelse.

DESIGN

Det kan vara svårt att diskutera design av frontpanelen separat eftersom design inte gäller bara utseendet utan i hög grad även ergonomin. Frontpanelen skall naturligtvis harmoniera med övriga delar av apparaten eller också överensstämma med en för företaget given designlinje. Man har att ta ställning till utseende/ stil som påverkas av val av färger och former på tangenter, hörnradier, texter/typsnitt, symboler och beteckningar och logotyper.

En genomtänkt design, ergonomi och anpassning till användarmiljön är det som kan ge produkten sitt extra "sälj". Att få till det är teknik.

INBYGGNADSTEKNIK

En frontpanel kan byggas upp och byggas in på olika sätt. Valet av panel- eller tangentbordsuppbyggnad blir ofta ett resultat av att man inte kan göra på annat sätt för att uppnå uppsatt kravspecifikation inom givna ekonomiska ramar. Nedan beskrivs kort ett antal möjliga kombinationer. När det gäller folietangentbordet är det viktigt att man fastställer, vilken typ av monteringsyta man har, hur den elektriska anslutningen skall göras, om skärmning behövs och i så fall hur den skall anslutas och om lysdioderna skall integreras.

LOGISTIK

Det kan synas märkligt att ta upp logistiken på konstruktionsstadiet, men det blir viktigt när man tänker på att man skall marknadsföra slutprodukten i många länder eller språkversioner. Man kan t. ex. lösa konstruktionen så att apparaten kan färdigställas och testas utan att versionen bestäms. Då ökar möjligheten att göra "Just in Time"-leveranser till olika länder utan att stora lager byggs upp. Det kan göras med utbytbara fronter, insticksfickor eller speciella dekalramar.

EKONOMI

Styrande för val av frontpanel eller tangentbord blir trots allt ekonomin. En enkel lösning med största möjliga inslag av standardkomponenter, blir oftast den billigaste lösningen för korta serier. Man får då göra avkall på en hel del av de möjligheter och optioner som tekniken har att erbjuda. Väljer man i stället en egen lösning fördelas kostnaden på följande poster:

  Utvecklingskostnad
Verktygskostnader ( för membranpaneler ingår i detta kostnaden för att ta fram original och filmer)
Prototypkostnader
Styckkostnad i serietillverkning

Samtliga dessa kostnader påverkas kraftigt av de önskemål man har på produktens utförande.

Det skulle leda för långt att gå in på varje enskild detalj. Jag har i stället försökt koncentrera mig på de krav eller kombinationer av krav, som innebär både komplikationer och möjligheter.

I checklistan sammanfattas dessa punkter

Teknik:

TRYCKKÄNSLA, TÄTHET, SKÄRMNING, BAKGRUNDSBELYSNING, ALTERNATIVA UPPBYGGNADER,EKONOMI, OFFERTUNDERLAG.

TRYCKKÄNSLA

Varje gång vi trycker förväntar vi oss att något skall hända. Dörren öppnar sig, kranen spolar, faxen startar, telefonen ringer uppeller något händer i en display. Men blir det den minsta fördröjning mellan knapptryckningen och den förväntade reaktionen, reagerar vi nästan omedelbart med att trycka en gång till och ännu hårdare. Vi kräver helt enkelt en återkoppling, som säger att tryckningen har lyckats. Helst skall den komma direkt i fingret i form av ett "klick".

En membrantangent av enklaste utförandet har inget klick. Tangentrörelsen, slaglängden på tangenten är bara ett par tiondels mm, och man märker knappast rörelsen. Tangenttypen kallas också ibland på svengelska för "touch-tangenter". Skall man utnyttja denna teknik, bör man veta att det händer något när man trycker. Den har dock ett par fördelar. Den är den billig och den är säker och uthållig.

Datortangenten har en helt annan karakteristik än membrantangenten. Tangenterna har lång slaglängd och ett mjukt och studsande klick och det behövs bara en liten kraft för att trycka ner dem.

För att lite mer sakligt beskriva kraven på tryckkänla, kan man använda ett kraft-väg diagram.


I de två följande diagrammen kan man se hur de olika tangentbords typerna skiljer sig åt.



Det framgår att membrantangenterna har extremt kort slaglängd, och ofta relativt hög tryckkraft. Med metalldomen får man dock ett mycket distinkt klick och en god återkoppling till fingret. Diag. 1 Datortangenten är långslagig, och fingret fortsätter att trycka på tangenten långt efter det att kontakt har åstadkommits. Diag. 3. Det är det som mgör att vi aldrig upplever att vi trycker tangenten i botten utan att vi kan "smeka" fram tryckningen. Vi får en studsande funktion som tillåter oss att skriva fort på ett datortangentbord.



Generellt kan man säga att låg tryckkraft skall man ha då man skall trycka snabbt och ofta, t. ex. när man skall scrolla fram data i en display eller när man skall skriva in en hel del text. Med låg kraft menar man från 0,5 N till max 2 N. För en operatörstryckning bör man normalt ligga över 2 N men under 4 N.

Skall man använda en apparat utomhus med handskar, och få ett rejält klick skall man dimensionera för höga krafter dvs över 4 N. Likaledes är det viktigt att ge en säkerhets tangent hög kraft. När man trycker på en sådan knapp innebär det att tryckningen får konsekvenser. Man skall ha fattat ett beslut att trycka och inte trycka av misstag. Ytterligare ett tillfälle för att välja hög kraft är när utrustningen skall utnyttjas i skakig miljö, t. ex ett arbetsfordon, skogsmaskiner eller dylikt.

Val av slaglängd är mer beroende av val av tangenttyp, men generellt kan sägas att ju längre slaglängd desto positivare upplever man tryckkänslan, åtminstone upp till 2,5 till 3 mm.

Slaglängd Tryckkraft D:o Normalt

Membrankopplare utan klick 0,1 till 0,3 mm. 0, 5 till 6-7N 2 - 3,5 N

Membrankopplare med metalldomsklick 0,4 till 0,6 mm. 2 till 9 N 3 - 4 N

Membrankopplare med folieklick ger mellan 0,2 till 0,4 mm. 2 till 4,5 N 2.5 - 3,5 N

Silikontangenter kan ge upp till 2 mm slaglängd. 0,1 till 2,0 mm 0,7 till 5-6 N omkring 2 N

Olika tangenter och tangentutföranden finner Du under beskrivning av olika tangenttyper. (länk till gruppen tangenttyper - se mapp under tek. info)

För att kunna göra val av tangenttyp bör man försöka tänka sig in i användarens situation, och sedan själv testa hur de olika tangenttyperna känns. Diagrammen kan sedan vara en hjälp att specificera sina önskemål. Tryckkänslan är inte det enda kriteriet.



TÄTHET

En av de främsta anledningarna till att man använder folietangenter är att de är lätta att göra täta. Man får en heltäckande frontyta. Men en apparat blir inte automatiskt tät bara för att man väljer ett folietangentbord. Ett membrantangentbord måste t. ex. konstrueras med en speciell flexkabelutgång för att bli tät enligt IP 65, och skall man nå till IP 67 eller IP 68 måste man montera folierna på sådant sätt att de inte öppnas av vattentrycket. Men det går åstadkomma. Det som bestämmer tätheten är bl a storleken på de fästytor man har runt displayer och tangenter. Särskilt uppmärksam får man vara om man har präglade tangenter, eftersom präglingen deformerar folien något även utanför präglingsarean. Har man höga krav på täthet är 5 mm slät folieyta utanför en display, lysdiod eller tangent en bra tumregel.

Silikontangenter gjuts oftast som en gummimatta som i sig blir tät. Men för att hålla mattan på plats klämmer man ner den med ett gitter ur vilket tangenttopparna sticker ut. Det betyder att man alltid kan få in vatten mellan tangenmattan och gittret. Man kan förse mattan med tätningar runt tangenterna. För att få tätt måste man då klämma ner mattan med tillräckligt hög kraft för att deformera tätningarna. Det går även att kombinera silikonmattan med en membranpanel för att garantera tätheten.


SKÄRMNING

Folietangentborden limmas ofta upp på aluminiumplåt, vilket i sig bidrar till skärmningen. Det kan ibland ändå vara nödvändigt att förse panelen med ytterligare ett skärmskikt och en separat skärmning av displayöppningen. Ledarna till tangenterna ligger framför en eventuell plåt och kan fungera som både sändande och mottagande antenner för vissa frekvenser. Ofta kan man då mycket enkelt trycka en skärm i silver eller grafit, som ligger framför ledarbanorna. Skärmskiktet kontakteras med en flexkabel som en integrerad del av tangentbordet. Använder man silikontangenter med ledande silikon som kontakelement, blir det lite svårare. Genom att kombinera silikontangenter med membranomkopplare går det dock enkelt att lösa skärmningen.

Ett displayfönster förser man på insidan med ett ITO- skikt (Indiumtennoxid) som är transparent och ledande. Att kontaktera displayytan är ofta lite problematiskt och lösningarna blir beroende av hur hela inbyggnaden skall göras. Det finns även lösningar med nät som täcker hela insidan på frontfolien och som svartfärgas i displayrutan. Kontakteringen blir även här viktig att utforma så att inga förrädiska spalter uppstår.


BAKGRUNDSBELYSNING

För fordon, fartyg, flygplan och i andra militära sammanhang är användningen i mörker ett måste. Det kräver belysning i tangenterna. Det är inte frågan om starkt ljus, utan just så mycket som behövs för att knappen med symbol skall kunna ses. På marknaden finns det mer eller mindre avancerade tangenter med inbyggd belysning för panelmontage. Ställer man höga täthetskrav tenderar tangenterna att bli dyra. Motsvarande resultat kan uppnås på olika sätt både med folietangenter och silikontangenter, de senare beskrivs under sin egen rubrik.

1. Kretskortsmonterade tangenter ( tangenttyper, Nr 9) med inbyggd belysning.

2. Elektroluminans folier (E.L - lampa ) som placeras under frontfolien, men ovanför tangenten, där tangenten är en membranomkopplare eller en kretkortsmonterad tangent.

3. Allmän bakgrundsbelysning av hela tangentbordet kombinerat med membrantangenter av typ 1 , 3 och 4 i tangenttyper.

4. Membrantangenter med lysdioder och ljusledare.

Metoderna har sina för och nackdelar.

Den enklaste lösningen är utan tvekan den 3:e. Membrantangentbord utan metalldomer är delvis genomlysnningsbara, och det kan räcka med en allmän bakgrundsbelysning för att få ljus även i tangenterna. Metoden faller oftast på att man också vill ha klick i tangenterna. Och det går ju bra med typerna 3 och 4 (faktablad 2 ), så länge man inte riskerar temperaturstegring till över 60o C.

Den 1:a lösningen är också enkel. Det finns färdiga tangenter av flera olika fabrikat och man får ett väl fungerande tangentbord med god tryckkänsla. Nackdelen är att lösningen är platskrävande med stor bygghöjd. Kostnaden ökar snabbt om man har många tangentfunktioner i panelen.

Elektroluminansfolien (Nr 2 ovan) är utan tvekan den tekniskt elegantaste. Den ger också möjlighet till en låg bygghöjd. Nackdelarna ligger i elektroluminansfoliens begränsade livslängd och risk för störning. EL-lampan har en arbetsfrekvens mellan 400 och 800 Hz. och med en drifttid på c:a 10 000 timmar. En frekvensomvandlare krävs också i systemet.

Membrantangenter med lysdioder och ljusledare (Nr 4 ovan) är en ny metod som utarbetats av Danprint i Danmark. Den bygger på små ytmonterade lysdioder integreras i panelen och ljuset från lysdioderna leds upp ovanför en membranomkopplare med metalldom. Tjockleken blir 3 - 4 mm och metoden tillåter även skärmning av tangenterna, vilket är svårt med övriga metoder. Ljusmängden blir begränsad, och man bör därför låta tecknen i tangenten lysa mot mörk botten och inte tvärt om.


ALTERNATIVA UPPBYGGNADER

Som redan framgått finns det ett antal olika sätt att bygga upp tangentpaneler. Allt från den enklaste membranpanelen limmad på en Al-plåt till olika kombinationer av silikontangenter, verkande på membranomkopplare som i sin tur är uppbyggda på mönsterkort med ytmonterade lysdioder på fram- sidan och med andra komponenter på baksidan. Det finns ett mycket stort antal möjligheter att kombinera membranomkopplare och andra tangenttyper för att man skall kunna möta alla de olika kravkombinationer som kan uppkomma. Betraktar man de olika delarna, som byggstenar och inte låser sig vid att man skall ha en specifik lösning har man bästa förutsättningen, att kunna genomföra önskad kravkombination.

Den vanligaste frågeställningen är, om man skall integrera lysdioder i en membranpanel, eller om man skall placera dem på ett underliggande kretskort ? Det beror på utrymme, och på antalet lysdioder. Generellt kan man säga, att har man gott om plats på ett underliggande kretskort, skall man i första hand placera lysdioderna på det kortet. Det blir oftast billigare och bättre.

En annan möjlighet som förtjänar att påpekas är kombinationen av silikontangenter och membranomkopplare med eller utan metalldomer eller med kretskortsmonterade tangenter. Tangentmattan med silikontangenter blir enklare och verktyget billigare och framför allt kan man få en helt suverän tryckkänsla.


EKONOMI

Det går naturligtvis inte att ge några generella priser på den här typen av kundanpassade produkter. Men dels kan man ge en kostnadsstruktur och dels ge en uppskattning av inom vilket härad kostnaderna ligger. En tabell visar kostnadernas storleksordning.

Karakteristiskt för foliepaneler är att man har en relativt låg verktygskostnad, men en relativt hög ställkostnad för varje påbörjad serie. Det betyder också en relativt hög sammantagen kostnad för prototyper och verktyg för korta serier, något som gör att man gärna hoppar över prototyperna när man är ute efter riktigt korta serier. ( 10 - 50 st). Nu finns det möjligheter att med en laserskärare minska undvika delar av verktygskostnaden, vilket gör det möjligt att reducera den totala kostnaden för korta serier.

Volymen påverkar sedan styckpriset radikalt, eftersom material och framställningskostnaderna är relativt låga.

Silikontangenter har lägre ställkostnad och ett jämnare volympris. Däremot krävs längre serier p.g.a. den höga verktygskostnaden.

Utvecklingskostnaden är i allmänhet en intern kostnad. Leverantörerna kan för det mesta finna en lösning utifrån en ordentlig kravspecifikation och en skiss där måtten på och färgerna på panelen framgår.

Designen är en annan fråga. Vill man ha en ändamålsenlig design så lönar det sig att vända sig till en industridesigner. Leverantörerna hjälper gärna till med att "snygga till" en lösning, men de har varken tid eller kompetens att göra en genomarbetad design. Däremot kan det vara lämpligt att välja ut en kompetent leverantör som samarbetar med en industridesigner, eftersom designern då snabbare kan finna en totalekonomiskt bättre lösning.

Inom parentes kan sägas att ett av de största problemen för en beställare av paneler, som inte anlitar en designer är färgvalet. Färger kan alla ha synpunkter på, och alla har det också, allt från kontrollingenjör till VD ( i själva verket VD's hustru ! ).


Siktar man på att ta fram ett tangentbord som är av hybridtyp, t. ex sammansatt av formade tangenter och membrankopplare och för att möta mer ovanliga kravkombinationer kan det vara aktuellt att anlita extern konstruktionshjälp. Det kan vara svårt att få hjälp från en leverantör eftersom leverantörerna ofta endast är specialister inom sin egen disciplin.

Verktygskostnaderna är beroende av panelstorlek och de antal optioner man väljer. Av tabellen framgår storleksordningen. För folietangenter krävs original, filmer, stansar och i bland präglingsverktyg. Jämfört med formverktyg för silikontangenter och andra formade tangentlösningar är verktygskostnaden relativt låg. Laserskärningn kan som nämnts ovan reducera verktygskostnaden.

Prototypkostnaderna blir som ovan nämnts höga eftersom ställkostnaderna är höga. Detta gäller inte formade tangenter eftersom det oftast ingår utfallsprover i verktygkostnaden. Om man skall köra en prototypserie eller inte är något man bör diskutera med sin leverantör. Det är en riskavvägning där bägge parter står att förlora om det blir något fel.

Styckkostnad i serietillverkning Av samma skäl som att prototyperna blir dyra, blir foliepaneler och särskilt membranpaneler billigare ju större serier som görs. Volymen är alltså den starkast verkande faktorn på priset. Storleken och valda optioner betyder också en hel del. Några generella nivåer för styckpriser går därför inte att redovisa.

• KOSTNADSÖVERSIKT

(grova riktvärden 1998)

Engångskostnader, Prototyper, Påverkan av volym: 5 - 10 st Påverkan = sjunkande pris vid ökande volym

Komponenter, Frontfolie: 5 - 10 000 3 - 6 000 Stark påverkan

Kretskortsmonterade, Tangenter: 3 - 5 000 3 - 4 000 Liten påverkan

Membranpaneler utan prägling: (10 - 15 000 *) 7 - 12 000 Stark påverkan

Silikontangenter: 20 - 70 000 Ingår i vktkostn Stark påverkan (Min-volym kan krävas)

*) Med laserskärning kan denna kostnad reduceras till 4 - 8 000 Kr men då ökar styckkostnaden något.

TILLVAL:

Präglade folietangenter + 3 - 5 000 c:a 1 000 Relativt stark påverkan

Metalldomer + 1 -2 000 Beroende av Mer beroende av antal tangenter

Lysdioder + 1 - 5 000 Beroende av Mer beroende av antal antal lysdioder

Skärmning c:a 1 000 c:a 1 500 Relativt stark påverkan

Begär en offert för att få en korrekt prisuppskattning!


OFFERTUNDERLAG

Membran och folietangentbord:

För att kunna göra en offert behöver vi en enkel skiss samt uppgifter om:

Storlek
Antal färger
Antal tangenter
Typ av tangenter
Lysdioder
Displayfönster
Flexkabellängd
Plåt, hål och skruvar samt tjocklek och behandling
Förväntat antal per beställning. ( Vi räknar gärna på olika antal)

Silikontangenter ( se Silikontangenter )



Tillbaka till början på sidan.