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Cypress剖析電容感應(yīng)基本原理及在汽車中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2012-05-15 來源:Cypress

中心議題:
  • Cypress剖析電容感應(yīng)基本原理及在汽車中的應(yīng)用

多點觸摸感應(yīng)是電容感應(yīng)的延伸,電容感應(yīng)使得觸控技術(shù)變得更加直觀,可以同時檢測到多個手指并能識別手勢。本文中將介紹電容感應(yīng)基本原理以及電容感應(yīng)技術(shù)在汽車應(yīng)用中的改進(jìn)。在介紹了多點觸摸屏/軌跡板的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部操作之后將會探討多點觸摸感應(yīng)給人機界面(HMI)所帶來的改變。

科幻影片中的圖像往往突破現(xiàn)實的限制,如電影Minority Report.中,湯姆·克魯斯使用多點觸摸屏瀏覽信息。電容感應(yīng)技術(shù)改變了我們與設(shè)備的交互方式。我們不再使用簡單的按鈕或開關(guān)。我們可以在觸摸屏上觸 摸,滑動或者縮放數(shù)據(jù)本身,與其進(jìn)行交互。科幻電影中看似遙遠(yuǎn)的界面已經(jīng)不再是虛幻的了。事實上,他們已經(jīng)存在并設(shè)計到了各種應(yīng)用中,包括汽車。

多點觸摸感應(yīng)

多點觸摸系統(tǒng)的核心是一對相鄰電極組成的電容感應(yīng)。當(dāng)一個導(dǎo)體如手指接近這些電極時,兩個電極之間的電容就會增加(見圖1),可以通過微控制器檢測到。另外,電容感應(yīng)還可用于接近感應(yīng),傳感器和用戶身體并不需要接觸到。這可以通過提高傳感器的靈敏度來達(dá)到。
電容感應(yīng)原理
圖1:電容感應(yīng)原理

電容感應(yīng)越來越多的用來取代機械按鈕,旋鈕,汽車系統(tǒng)中,觸摸按鈕和滑條(見圖2)可以用于車載娛樂、開關(guān)后備箱、采暖通風(fēng)&空調(diào)控制(HVAC),以及被動式無鑰匙進(jìn)入傳感器(PKE)。機械部件和凹槽(需要更復(fù)雜的模具,容易進(jìn)入灰塵等等) 的數(shù)量減少了,提高了可靠性并降低了系統(tǒng)成本。
電容感應(yīng)界面
圖2:電容感應(yīng)界面

觸摸屏&軌跡板


觸摸屏使得用戶直接“觸摸”設(shè)備的應(yīng)用功能,從而減少對外部按鈕的依賴。同樣的,在軌跡板上,用戶也可以使用本能動作與系統(tǒng)進(jìn)行交互,例如觸摸、輕擊、縮放、拖曳。觸摸屏主要有三種形式:單點觸摸,多點觸摸識別手勢,多點接觸識別位置(見圖3)。

單點觸摸觸摸屏主要是電阻式觸摸屏,在同一區(qū)域定位屏和按鈕。電阻式單點觸摸屏的局限是一次只能檢測屏幕上的一個手指,手勢識別能力有限,傳感器容易磨損,性能較差。

這些限制帶來了投射式電容技術(shù)的發(fā)展,多點觸摸手勢觸摸屏就是基于這個原理。多點觸摸手勢觸摸屏不依賴于壓力來檢測用戶交互。他們也能夠支持同時多點觸摸手勢識別和跟蹤,方便機器屏幕和瀏覽網(wǎng)頁。
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多點接觸識別位置指的是觸摸感應(yīng)表面(軌跡板/觸摸屏)能夠同時識別接觸表面上的兩個或兩個以上的點。用戶雙手有十個手指,車上有多個乘客時數(shù)量會增加。音樂瀏覽,地圖操縱,身體的電子控制如座椅位置這些都是汽車應(yīng)用的例子,這些都是觸摸屏很好的應(yīng)用。

汽車上的軌跡板方便駕駛員操作系統(tǒng),如導(dǎo)航和音頻子系統(tǒng),無需伸到中心控制臺。軌跡板可以識別字符,不再需要字母數(shù)字鍵。
觸摸屏類型
圖3:觸摸屏類型

觸摸屏的覆蓋物有玻璃和塑料,下面是兩層透明的導(dǎo)體比如銦錫氧化物(ITO),他們由絕緣材料分離(見圖4)。ITO層的制式形成了電容柵格。ITO層透明度極高,有助于觸摸屏更明亮、更容易閱讀。由于不需要壓力來檢測觸摸,所以屏幕更耐用。

在軌跡板中,也有類似的電容式傳感器結(jié)構(gòu),只不過系統(tǒng)有一個不透明的保護層,簡單的銅層就是傳感器。
觸摸屏分層
圖4 :觸摸屏分層

掃描觸摸屏傳感器,可以檢測傳感器電容的任何變化,從而檢測到手指觸摸。分析這些數(shù)據(jù)可以識別手勢,手指范圍,手指運動方向。系統(tǒng)還可以驅(qū)動輸出設(shè)備如LED,或著控制電機。

支持十個手指的電容式觸摸屏和軌跡版越來越多的用在汽車上,被各種各樣的汽車系統(tǒng)用作綜合界面。多點觸摸識別位置感應(yīng)系統(tǒng)還允許車內(nèi)的多個用戶同時訪問觸摸屏。此外,汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如CAN/LIN,可以集成分布式機電系統(tǒng)到中央控制臺。這使得人機界面設(shè)計者可以在控制臺協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的運行,用統(tǒng)一風(fēng)格的用戶界面來創(chuàng)建人機界面,增加了靈活性,同時開發(fā)人員可以在外觀和感覺方面有更大的設(shè)計空間。

多點觸摸識別位置感應(yīng)可以創(chuàng)建直觀的,美觀的顯示界面,更有競爭力。隨著尺寸的增加和處理能力的增強,觸摸屏和軌跡板越來越深入人心,他們最終成為汽車界面的選擇。
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