消除“間隙”：力敏傳感器如何推動(dòng)新穎的HMI設(shè)計(jì)

我們掌握的信息越多，就越能做出更好的決策。如今，我們借助大量傳感器獲得數(shù)據(jù)，再利用應(yīng)用軟件將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息，更已成為有史以來(lái)掌握信息最豐富的人群。

僅手機(jī)內(nèi)置的傳感器便能夠?yàn)槲覀儌鬟f大量信息：全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器能以一米級(jí)的精度確定我們的位置——部分配備超寬帶（UWB）的新型手機(jī)定位精度可達(dá)厘米級(jí)；加速度計(jì)測(cè)量我們行進(jìn)的速度；磁力計(jì)確定我們移動(dòng)的方向；智能手表則增加了心率檢測(cè)功能，甚至可以識(shí)別房顫并測(cè)量血壓。

此外，還有一些傳感器可以讓我們實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。

人機(jī)界面（HMI）傳感器已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，主要用于檢測(cè)活動(dòng)變化或測(cè)量某些量值。如果您還記得撥盤式電話機(jī)；它用一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)電話號(hào)碼的位數(shù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的撥盤回到原位，開(kāi)關(guān)會(huì)發(fā)出一到十次的“咔嗒”聲。重復(fù)七次后——十位數(shù)撥號(hào)是后來(lái)才出現(xiàn)的——您最喜歡的姨媽就會(huì)接聽(tīng)電話。

隨著個(gè)人設(shè)備（如簡(jiǎn)單的手表）變得越來(lái)越復(fù)雜，多個(gè)HMI按鍵的出現(xiàn)讓我們可以使用更多功能。如今，每個(gè)人都已十分熟悉HMI傳感器，尤其是內(nèi)置于平板電腦、手機(jī)、手表、車載系統(tǒng)、機(jī)械，甚至冰箱中的觸摸感應(yīng)設(shè)備。傳感器的發(fā)展改變了人們的生活，使我們與更多創(chuàng)新技術(shù)的交互變得更容易。

觸控界面

電容式觸摸感測(cè)技術(shù)是目前最首要的傳感器技術(shù)。它通常內(nèi)置于顯示屏中；手指在玻璃上產(chǎn)生一個(gè)電容增量，以識(shí)別手指在玻璃表面的位置。剩下的工作便交給HMI軟件來(lái)完成；其將位置信息與功能相關(guān)聯(lián)——無(wú)論是激活按鈕、畫(huà)線、通過(guò)移動(dòng)手指來(lái)更改參數(shù)，還是在手指按住該位置時(shí)進(jìn)行功能設(shè)置。一些HMI還以獨(dú)特的方式添加了應(yīng)變計(jì)、圖像傳感器（例如用于指紋識(shí)別），或簡(jiǎn)單的按鈕；現(xiàn)代手機(jī)在復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)中整合了許多類似的功能。

電容式觸摸感應(yīng)使我們能夠使用手指或?yàn)橛|摸屏設(shè)計(jì)的觸筆。其交互效果卓越，但如需要佩戴手套（以獲得保護(hù)）、手指被弄濕，或受到其它環(huán)境條件影響時(shí)，反應(yīng)就會(huì)變得不那么靈敏。當(dāng)然，特殊的導(dǎo)電手套可以與電容式觸控技術(shù)配合使用；一些薄手套也可以實(shí)現(xiàn)操作?；趹?yīng)變計(jì)和電阻技術(shù)的傳感器在性能及可靠性方面會(huì)隨著環(huán)境條件的變化而變化，由此可能會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)或無(wú)感應(yīng)按鈕，降低HMI的可靠性。

當(dāng)電容式觸控需要與其它技術(shù)相結(jié)合時(shí)，機(jī)械層面的設(shè)計(jì)就會(huì)變得更加復(fù)雜；例如，對(duì)于物理和機(jī)械按鈕，為了滿足防塵和防潮要求，必須添加密封件。此外，還需要進(jìn)行特殊測(cè)試來(lái)確保滿足抗性和可靠性要求。而且，當(dāng)復(fù)雜性增加時(shí)，成本也會(huì)隨之增加。

用于實(shí)現(xiàn)更豐富HMI的力敏MEMS器件

借助現(xiàn)代力敏傳感器技術(shù)，可在任何表面下集成高力敏器件來(lái)實(shí)現(xiàn)“無(wú)間隙”設(shè)計(jì)——有時(shí)厚度超過(guò)兩英寸。力敏器件消除了對(duì)機(jī)械按鈕的需求，并簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)及其要求，同時(shí)提供觸控響應(yīng)功能——無(wú)論壓力如何施加（戴手套的未戴手套的手；手寫(xiě)筆、鉛筆或其它物體）亦或環(huán)境條件如何（潮濕、干燥、多塵等）。

無(wú)間隙設(shè)計(jì)消除了設(shè)計(jì)人員和用戶面臨的諸多挑戰(zhàn)，也消除對(duì)密封和密封效果有效性測(cè)試的需要。按鈕不再使用柔性材料，也沒(méi)有實(shí)體按鈕經(jīng)常出現(xiàn)的縫隙（灰塵和細(xì)菌可能藏匿其中），而是采用光滑的表面。清潔和護(hù)理變得更加簡(jiǎn)單；這一點(diǎn)在潔凈室和醫(yī)療應(yīng)用中尤為重要。

人機(jī)界面（HMI）傳感解決方案

無(wú)論觸控表面是由塑料、皮革、玻璃，還是碳纖維等材料制成，Qorvo的力敏傳感器都能在任何工業(yè)設(shè)計(jì)中提供高性能。我們的解決方案可以識(shí)別任何環(huán)境中任何輸入的觸摸，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)間隙和防水設(shè)計(jì)。

“固體表面”是一個(gè)相對(duì)概念。即使是最微小的壓力，也會(huì)讓大多數(shù)表面發(fā)生撓曲，從而使力敏傳感器能夠檢測(cè)到變化。為最惡劣環(huán)境設(shè)計(jì)的HMI可能需要非常堅(jiān)固厚實(shí)的表面和“防彈”顯示屏。一些高靈敏度的力敏傳感器可以檢測(cè)到施加在超過(guò)兩英寸厚塑料表面上最輕微的壓力——無(wú)論是平面還是曲面。

力感測(cè)器件還能檢測(cè)到不同程度的壓力。通過(guò)對(duì)應(yīng)用編程，可使其對(duì)不同的壓力做出反應(yīng)，從而讓按鈕具備多種功能：輕按可激活一項(xiàng)功能；較重的按壓可選擇一個(gè)參數(shù)；最重的壓力可改變?cè)搮?shù)。創(chuàng)新的HMI設(shè)計(jì)能夠通過(guò)單個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)然，并非所有的力敏傳感器都是一樣的。Qorvo力感測(cè)器件作為MEMS硅芯片，可以感知覆蓋表面微米甚至納米級(jí)的撓曲，從而讓非常厚的表面獲得高靈敏度的功能。這些非常小的硅器件幾乎可以輕松地安裝到任何設(shè)計(jì)中，而且功耗極低，非常適合手機(jī)和可穿戴設(shè)備等移動(dòng)與便攜式設(shè)備。

力敏傳感器可以單獨(dú)安裝在表面下實(shí)現(xiàn)多種功能，也能夠與電容式觸控等其它技術(shù)相結(jié)合，以構(gòu)建靈敏、可靠和創(chuàng)新的界面。例如，將力感測(cè)與電容式觸控相融合，可以創(chuàng)建一個(gè)無(wú)縫隙的功能界面，將意圖與位置相結(jié)合，從而減少甚至消除誤報(bào)。

力感測(cè)器件為工程師提供了一個(gè)全新的創(chuàng)新自由領(lǐng)域。現(xiàn)在，可以在任何表面、使用任何材料、采用任何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，擺脫了復(fù)雜的組件（如密封件）以及隨之而來(lái)的問(wèn)題。有了這些傳感器，可以不使用實(shí)體按鍵，而在手機(jī)上輕松達(dá)成無(wú)間隙設(shè)計(jì)。

Qorvo創(chuàng)新人機(jī)界面（HMI）技術(shù)在兩輪車/μ-Mobility中的應(yīng)用：Qorvo的HMI傳感器將電源按鈕、觸控顯示器、自行車用電腦，和車把開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)尚、智能的操控界面；面向多種輸入方式且免受大多數(shù)環(huán)境因素的影響，也適用于任何材料。

利用力敏傳感器獲得成功設(shè)計(jì)

MEMS力感應(yīng)硅器件是下一代無(wú)間隙設(shè)計(jì)的理想之選。細(xì)致的集成取決于多個(gè)因素：位置、靈敏度、覆蓋材料、軟件，以及可能使用的其它技術(shù)；這些對(duì)于傳感器在設(shè)計(jì)中的成功集成十分重要。因此，在考慮力敏傳感器時(shí)，需要咨詢制造商以確保設(shè)計(jì)的成功。制造商可以提供針對(duì)設(shè)計(jì)的見(jiàn)解，幫助工程人員選擇和集成設(shè)備以優(yōu)化設(shè)計(jì)。

Qorvo打造業(yè)內(nèi)最靈敏的MEMS力敏傳感器，推出了極小、可預(yù)測(cè)且低功耗的產(chǎn)品選擇，從而實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠的應(yīng)用。Qorvo還能提供端到端的設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)與協(xié)助、仿真功能，和軟件集成，助力工程人員在多個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新；其中也包括Qorvo的重大設(shè)計(jì)成果。

作者：Shaune Reynolds，產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理