多LED接近感應器系統(tǒng)實現(xiàn)非接觸式手勢識別

傳統(tǒng)的紅外線接近感應系統(tǒng)由老式光電探測器和光電斷路器組成，它們各自基于是否移動或中斷而觸發(fā)。這些接近感應解決方案廣泛應用于自動門控制和衛(wèi)生間沖洗系統(tǒng)，然而這些應用也受感應器尺寸、功耗和可配置性的限制。更先進的主動式接近感應器為消費類電子和工業(yè)產(chǎn)品帶來耳目一新的特性和增強體驗。新一代紅外線感應器產(chǎn)品面世，如Silicon Labs Si114x系列產(chǎn)品，不僅體積更小、功耗更低，并且也可以驅動多個紅外線發(fā)光二極管(LED)，從而可實現(xiàn)高級的多維手勢輸入功能。

從單LED到多LED的系統(tǒng)演進

單LED驅動器的接近感應器已用于觸摸屏手機多年了，在接近感應器市場的份額也最大，但它們的使用并非沒有問題。例如，雖然接近感應器常用于手機通話過程中關閉觸摸屏，消除了臉頰的意外接觸，但如果進行網(wǎng)絡搜索會發(fā)現(xiàn)許多最終用戶對他們手機中接近感應器的表現(xiàn)并不滿意。意外的通話靜音、啟動電話會議和電話掛斷，這些頻繁出現(xiàn)的事故都是由接近感應器操作失誤而引起的。

為什么一個看似簡單的接近感應系統(tǒng)故障卻如此頻繁呢？答案在于感應器的設計和配置，以及伴隨的機械原理。許多紅外線接近感應器只不過是：基于接收的信號來輸出原始數(shù)據(jù)的最基本的感應器。這些感應器沒有內置的智能來幫助區(qū)分系統(tǒng)噪聲和實際信號，并且他們很難在高紅外線含量的環(huán)境(例如日光或有白熾光的室內)下運作。此外，盡管工業(yè)設計在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計中的重要性日益增強，但這些接近感應器不適于在非常暗的覆蓋物下運行，覆蓋物限制了外部可見光和紅外光線到達感應器的能量。

最新一代的接近感應器，如Silicon Labs的Si114x系列產(chǎn)品，克服了傳統(tǒng)接近感應器運行的相關缺點。Si114x感應器的高級架構如圖1所示，具有多個高靈敏度光電二極管和一個高精度模數(shù)轉換器(ADC)，能比其他感應器花更少的時間(25.6ms)測量打開的紅外線LED。較短的LED打開時間使傳感器能對周圍環(huán)境中的紅外線強度進行測定和補償，更好的在實際的接近測量中做出識別。

圖1：能夠實現(xiàn)多維非接觸式手勢識別界面的Si114x接近感應器。

更快的測量同時也降低了總體系統(tǒng)功率。紅外線LED是接近系統(tǒng)中的耗電大戶。最大限度的減少LED開啟時間能夠有效降低整體系統(tǒng)功耗。15級動態(tài)可調整的LED驅動設置，使得LED驅動強度可根據(jù)周圍紅外線條件進行調整，因而節(jié)省了能量，并獲得更高能效的設計，LED不需要再設定為最大的耗電配置。高靈敏度的光電二極管也使得感應器可運行于較暗的玻璃后面，這樣電子設備隱藏在操作界面之后，使得工業(yè)設計變得更加整潔和更具時尚感。