利用電容觸控傳感技術讓智能手機變得更加智能
發布時間:2016-04-28 責任編輯:wenwei
【導讀】電容傳感技術能夠通過測量電容檢測到包括用戶手指在內的導電物體的存在和不存在。該技術同樣適合按鍵、滑條、開關、觸控板、觸摸屏和近距傳感器,從而讓設計人員能夠提升智能手機的設計水平。本文主要介紹移動設備能夠利用電容觸控傳感技術實現的智能功能。
特殊手勢
目mu前qian,觸chu摸mo屏ping用yong戶hu界jie麵mian通tong常chang迫po使shi用yong戶hu使shi用yong雙shuang手shou操cao作zuo智zhi能neng手shou機ji。電dian容rong傳chuan感gan技ji術shu能neng夠gou讓rang設she計ji人ren員yuan創chuang建jian一yi個ge特te殊shu手shou勢shi界jie麵mian,允yun許xu用yong戶hu單dan手shou操cao作zuo手shou機ji,並bing使shi用yong拇mu指zhi控kong製zhi各ge種zhong功gong能neng。例li如ru,手shou機ji側ce麵mian的de一yi個ge簡jian單dan的de四si段duan電dian容rong滑hua塊kuai傳chuan感gan器qi(見圖1)能夠實現向上滑動、向下滑動、單擊、雙擊、長按等功能。這些功能可與所有智能手機應用配合使用,用於瀏覽屏幕、上下滾動文檔或選擇/去選圖標。此類單手界麵可增加手機操作的便利性和簡約性,從而大幅提升用戶體驗。

圖1:使用一個四段電容滑塊的特殊手勢
手握檢測
手(shou)機(ji)兩(liang)側(ce)的(de)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)出(chu)用(yong)戶(hu)手(shou)握(wo)手(shou)機(ji)的(de)方(fang)式(shi)和(he)位(wei)置(zhi)。一(yi)旦(dan)手(shou)機(ji)能(neng)夠(gou)做(zuo)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian),無(wu)數(shu)功(gong)能(neng)都(dou)能(neng)得(de)到(dao)實(shi)現(xian)。例(li)如(ru),手(shou)握(wo)檢(jian)測(ce)功(gong)能(neng)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)用(yong)戶(hu)拇(mu)指(zhi)的(de)位(wei)置(zhi)區(qu)分(fen)用(yong)戶(hu)是(shi)左(zuo)撇(pie)子(zi)還(hai)是(shi)右(you)撇(pie)子(zi),然(ran)後(hou)根(gen)據(ju)左(zuo)手(shou)或(huo)右(you)手(shou)使(shi)用(yong)習(xi)慣(guan)動(dong)態(tai)調(tiao)整(zheng)整(zheng)個(ge)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian),包(bao)括(kuo)調(tiao)整(zheng)手(shou)機(ji)的(de)音(yin)量(liang)鍵(jian)、觸摸屏圖標等等。
出於安全考慮,FCC要求手機廠商遵守射頻輻射的比吸收率 (SAR)規定。手握檢測功能可根據手機是在用戶手中或桌麵上調整射頻輻射。另一個功能是能夠關聯手機鎖定和手握感應;當用戶手握整個手機時,可以鎖定手機。圖2顯示了常見的手握模式。

圖2:手握舉例
虛擬鍵
當(dang)今(jin)的(de)大(da)多(duo)數(shu)手(shou)機(ji)利(li)用(yong)固(gu)定(ding)位(wei)置(zhi)處(chu)的(de)實(shi)體(ti)鍵(jian)控(kong)製(zhi)音(yin)量(liang)。將(jiang)實(shi)體(ti)鍵(jian)轉(zhuan)變(bian)為(wei)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)鍵(jian)不(bu)僅(jin)能(neng)讓(rang)手(shou)機(ji)看(kan)起(qi)來(lai)更(geng)加(jia)時(shi)尚(shang)和(he)性(xing)感(gan),而(er)且(qie)還(hai)能(neng)實(shi)現(xian)虛(xu)擬(ni)音(yin)量(liang)控(kong)製(zhi)鍵(jian),該(gai)虛(xu)擬(ni)鍵(jian)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)手(shou)機(ji)邊(bian)框(kuang)中(zhong)的(de)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)動(dong)態(tai)移(yi)動(dong)到(dao)手(shou)機(ji)邊(bian)緣(yuan)的(de)任(ren)意(yi)位(wei)置(zhi)。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)薄(bo)銅(tong)墊(dian),手(shou)機(ji)將(jiang)會(hui)擁(yong)有(you)一(yi)個(ge)整(zheng)潔(jie)、誘人的外觀。圖3顯示了一個例子。

圖3:手機邊框中的電容傳感器可實現音量調節等控製功能的靈活部署
智能對焦
如圖4 suoshi,tongguozhichishoujibeimiandeshoushimoshi,dianrongchuanganjishuhainengyongyudanshoukongzhipingmugongneng。liru,paizhaoshiyonghukeyiliyongdianrongchuanganqitiaojieshexiangtoudejiaoju。yonghuketongguoqingjichuanganqicongpaizhaomoshiqingsongqiehuandaoshipinmoshi,tongshiyoubushiquduijiao。

圖4:手機背麵的電容傳感器能給讓用戶快速對焦或切換攝像頭模式
近距人臉檢測
近距傳感正成為眾多智能手機的一個重要功能。近距傳感器的主要目的是避免意外或誤觸操作,例如,用戶接電話時臉部觸及屏幕(見圖5)。該功能還能提高能效,讓手機在用戶通話時關閉LCD背景光。
與傳統的紅外傳感技術相比,電容近距傳感技術擁有眾多優勢。其主要優勢是:電容傳感器無需剪切覆麵材料,因而能夠降低手機的加工成本,提高它們的顏值。

圖5:近距人臉檢測功能可在用戶臉部不慎觸及屏幕時避免誤觸操作
利用近距傳感技術實現近距喚醒功能
近距喚醒功能是近距傳感技術實現的另一個重要功能。可靠的電容近距傳感器能夠在用戶距離其30厘米時檢測出用戶靠近。該功能可讓用戶在黑暗中找到他們的手機,因為當用戶靠近時,手機可以點亮顯示屏或按鍵LED燈。近距喚醒功能可在用戶靠近時控製背景光LED燈deng。該gai功gong能neng有you助zhu於yu縮suo短duan手shou機ji的de喚huan醒xing時shi間jian,提ti高gao其qi響xiang應ying速su度du,降jiang低di其qi功gong耗hao,提ti高gao其qi顏yan值zhi。它ta是shi手shou機ji的de一yi個ge重zhong要yao功gong能neng,因yin為wei它ta能neng大da大da延yan長chang電dian池chi續xu航hang時shi間jian。
手機的SAR規定
比吸收率(SAR)是測量人體暴露在電磁場中時吸收能量的比率。美國聯邦通信委員會(FCC)等(deng)監(jian)管(guan)機(ji)構(gou)要(yao)求(qiu)設(she)備(bei)通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)其(qi)靠(kao)近(jin)人(ren)體(ti)時(shi)的(de)發(fa)射(she)功(gong)率(lv)來(lai)限(xian)製(zhi)人(ren)體(ti)吸(xi)收(shou)的(de)射(she)頻(pin)能(neng)量(liang)。基(ji)於(yu)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)的(de)近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)用(yong)於(yu)檢(jian)測(ce)人(ren)體(ti)靠(kao)近(jin),並(bing)在(zai)需(xu)要(yao)時(shi)降(jiang)低(di)射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)。
按鍵、手寫筆和手套
無wu論lun是shi出chu於yu天tian氣qi寒han冷leng的de原yuan因yin或huo工gong作zuo需xu要yao,當dang用yong戶hu戴dai上shang手shou套tao時shi,智zhi能neng手shou機ji的de觸chu控kong界jie麵mian也ye應ying能neng夠gou正zheng常chang工gong作zuo。電dian容rong傳chuan感gan技ji術shu的de進jin步bu讓rang手shou機ji能neng夠gou檢jian測ce出chu戴dai手shou套tao的de手shou所suo產chan生sheng的de低di強qiang度du信xin號hao,同tong時shi忽hu略lve來lai源yuan於yu懸xuan停ting在zai傳chuan感gan器qi上shang方fang的de手shou指zhi的de假jia信xin號hao。電dian容rong觸chu感gan技ji術shu結jie合he采cai用yong傳chuan感gan器qi硬ying件jian和he固gu件jian算suan法fa實shi現xian戴dai手shou套tao操cao作zuo所suo需xu的de功gong能neng和he靈ling敏min度du。或huo者zhe,很hen多duo大da屏ping手shou機ji配pei有you一yi個ge手shou寫xie筆bi,目mu的de是shi便bian於yu用yong戶hu瀏liu覽lan,這zhe個ge手shou寫xie筆bi也ye可ke用yong於yu操cao作zuo電dian容rong按an鍵jian。這zhe種zhong雙shuang重zhong用yong途tu對dui於yu提ti高gao便bian利li性xing至zhi關guan重zhong要yao,可ke讓rang用yong戶hu在zai使shi用yong手shou機ji時shi無wu需xu在zai手shou寫xie筆bi和he手shou指zhi之zhi間jian來lai回hui切qie換huan(見圖6)。

圖6:使用手寫筆和手指控製配有電容觸控按鍵的智能手機
耐水性
高級耐水特性可確保智能手機在潮濕環境下可靠運行。實現耐水性有兩種方法:保bao護hu電dian極ji和he防fang護hu傳chuan感gan器qi。使shi用yong保bao護hu電dian極ji可ke避bi免mian電dian容rong傳chuan感gan器qi上shang的de水shui珠zhu導dao致zhi誤wu觸chu操cao作zuo,從cong而er讓rang用yong戶hu能neng夠gou正zheng常chang使shi用yong電dian容rong控kong製zhi功gong能neng。防fang護hu傳chuan感gan器qi用yong於yu應ying對dui連lian續xu水shui流liu情qing況kuang,它ta能neng夠gou阻zu止zhi所suo有you其qi它ta傳chuan感gan器qi觸chu發fa(從而避免)誤觸操作。
上(shang)述(shu)高(gao)級(ji)功(gong)能(neng)可(ke)提(ti)升(sheng)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)用(yong)戶(hu)的(de)體(ti)驗(yan),而(er)且(qie)還(hai)為(wei)廠(chang)商(shang)提(ti)供(gong)了(le)推(tui)出(chu)差(cha)異(yi)化(hua)產(chan)品(pin)的(de)機(ji)會(hui)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng),開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)一(yi)種(zhong)成(cheng)熟(shu)可(ke)靠(kao)、具備較高信噪比(SNR)和(he)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)。此(ci)外(wai),他(ta)們(men)還(hai)需(xu)要(yao)能(neng)夠(gou)補(bu)償(chang)多(duo)餘(yu)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。為(wei)了(le)加(jia)快(kuai)開(kai)發(fa)速(su)度(du),該(gai)技(ji)術(shu)需(xu)要(yao)配(pei)備(bei)詳(xiang)細(xi)的(de)設(she)計(ji)和(he)布(bu)局(ju)指(zhi)南(nan)文(wen)檔(dang)。
例如,賽普拉斯的PSoC片上係統處理器係列采用CapSense,它是世界一流的電容觸控傳感技術,擁有超過100:1的信噪比、強大的抗幹擾能力、保護電極和低功耗運行模式。設計人員可以采用SmartSense Auto-Tuning等量產型固件算法進行持續監測和補償環境條件。
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