- Cypress剖析電容感應基本原理及在汽車中的應用
多點觸摸感應是電容感應的延伸，電容感應使得觸控技術(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基本原理以及電容感應技術(shù)在汽車應用中的改進。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，與其進行交互。科幻電影中看似遙遠的界面已經(jīng)不再是虛幻的了。事實上，他們已經(jīng)存在并設(shè)計到了各種應用中，包括汽車。
多點觸摸感應
多點觸摸系統(tǒng)的核心是一對相鄰電極組成的電容感應。當一個導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，電容感應還可用于接近感應，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到。
圖1:電容感應原理
電容感應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&空調(diào)控制(HVAC)，以及被動式無鑰匙進入傳感器(PKE)。機械部件和凹槽(需要更復雜的模具，容易進入灰塵等等) 的數(shù)量減少了，提高了可靠性并降低了系統(tǒng)成本。
圖2：電容感應界面
觸摸屏&軌跡板
觸摸屏使得用戶直接“觸摸”設(shè)備的應用功能，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用的例子，這些都是觸摸屏很好的應用。
汽車上的軌跡板方便駕駛員操作系統(tǒng)，如導航和音頻子系統(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。
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。
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。
