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電容觸控傳感技術(shù)如何讓手機變得更智能?

發(fā)布時間:2017-03-17 責任編輯:sherry

【導讀】隨著人們對智能手機的功能的需求越來越高,開發(fā)設(shè)計人員必須要讓智能手機變得更加智能。例如,請設(shè)想這樣一部手機,它能夠?qū)W習每個用戶的使用習慣并自適應,例如,根據(jù)左右手習慣將手機一側(cè)的音量鍵移至另一側(cè)?;蛘?,能夠讓用戶使用手機背面的觸控板單手控制屏幕功能。
 
智能手機已成為人們?nèi)粘I畹囊徊糠?,其功能已超出了手機范疇。對于很多人而言,它還是重要的科學儀器、數(shù)字醫(yī)生、電子書閱讀器、音樂播放器、連接社交媒體以及其它無數(shù)應用的工具。隨著人們對智能手機的功能的需求越來越高,開發(fā)設(shè)計人員必須要讓智能手機變得更加智能。例如,請設(shè)想這樣一部手機,它能夠?qū)W習每個用戶的使用習慣并自適應,例如,根據(jù)左右手習慣將手機一側(cè)的音量鍵移至另一側(cè)?;蛘?,能夠讓用戶使用手機背面的觸控板單手控制屏幕功能。
 
我們可以利用電容觸控傳感技術(shù)較為輕松地實現(xiàn)這些高級功能。電容傳感技術(shù)能夠通過測量電容檢測到包括用戶手指在內(nèi)的導電物體的存在和不存在。該技術(shù)同樣適合按鍵、滑條、開關(guān)、觸控板、觸摸屏和近距傳感器,從而讓設(shè)計人員能夠提升智能手機的設(shè)計水平。本文主要介紹移動設(shè)備能夠利用電容觸控傳感技術(shù)實現(xiàn)的智能功能。
 
特殊手勢
 
目前,觸摸屏用戶界面通常迫使用戶使用雙手操作智能手機。電容傳感技術(shù)能夠讓設(shè)計人員創(chuàng)建一個特殊手勢界面,允許用戶單手操作手機,并使用拇指控制各種功能。例如,手機側(cè)面的一個簡單的四段電容滑塊傳感器(見圖1)能夠?qū)崿F(xiàn)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,用于瀏覽屏幕、上下滾動文檔或選擇/去選圖標。此類單手界面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。
使用一個四段電容滑塊的特殊手勢。
圖1:使用一個四段電容滑塊的特殊手勢。
 
手握檢測
 
手機兩側(cè)的電容觸控傳感器能夠檢測出用戶手握手機的方式和位置。一旦手機能夠做到這一點,無數(shù)功能都能得到實現(xiàn)。例如,手握檢測功能能夠根據(jù)用戶拇指的位置區(qū)分用戶是左撇子還是右撇子,然后根據(jù)左手或右手使用習慣動態(tài)調(diào)整整個用戶界面,包括調(diào)整手機的音量鍵、觸摸屏圖標等等。
 
出于安全考慮,F(xiàn)CC要求手機廠商遵守射頻輻射的比吸收率(SAR)規(guī)定。手握檢測功能可根據(jù)手機是在用戶手中或桌面上調(diào)整射頻輻射。另一個功能是能夠關(guān)聯(lián)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。
手握舉例
圖2:手握舉例。
 
虛擬鍵
 
當今的大多數(shù)手機利用固定位置處的實體鍵控制音量。將實體鍵轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萦|控鍵不僅能讓手機看起來更加時尚和性感,而且還能實現(xiàn)虛擬音量控制鍵,該虛擬鍵可以利用手機邊框中的電容傳感器動態(tài)移動到手機邊緣的任意位置。由于電容傳感器是簡單的薄銅墊,手機將會擁有一個整潔、誘人的外觀。圖3顯示了一個例子。
手機邊框中的電容傳感器可實現(xiàn)音量調(diào)節(jié)等控制功能的靈活部署。
圖3:手機邊框中的電容傳感器可實現(xiàn)音量調(diào)節(jié)等控制功能的靈活部署。
 
智能對焦
 
如圖4 所示,通過支持手機背面的手勢模式,電容傳感技術(shù)還能用于單手控制屏幕功能。例如,拍照時用戶可以利用電容傳感器調(diào)節(jié)攝像頭的焦距。用戶可通過輕擊傳感器從拍照模式輕松切換到視頻模式,同時又不失去對焦。
手機背面的電容傳感器能給讓用戶快速對焦或切換攝像頭模式
圖4:手機背面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(guān)閉LCD背景光。
 
與傳統(tǒng)的紅外傳感技術(shù)相比,電容近距傳感技術(shù)擁有眾多優(yōu)勢。其主要優(yōu)勢是:電容傳感器無需剪切覆面材料,因而能夠降低手機的加工成本,提高它們的顏值。
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。
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(shù)實現(xiàn)近距喚醒功能
 
近距喚醒功能是近距傳感技術(shù)實現(xiàn)的另一個重要功能??煽康碾娙萁鄠鞲衅髂軌蛟谟脩艟嚯x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制背景光LED燈。該功能有助于縮短手機的喚醒時間,提高其響應速度,降低其功耗,提高其顏值。它是手機的一個重要功能,因為它能大大延長電池續(xù)航時間。
 
手機的SAR規(guī)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(lián)邦通信委員會(FCC)等監(jiān)管機構(gòu)要求設(shè)備通過降低其靠近人體時的發(fā)射功率來限制人體吸收的射頻能量?;陔娙輦鞲屑夹g(shù)的近距傳感器可用于檢測人體靠近,并在需要時降低射頻功率。
 
按鍵、手寫筆和手套
 
無論是出于天氣寒冷的原因或工作需要,當用戶戴上手套時,智能手機的觸控界面也應能夠正常工作。電容傳感技術(shù)的進步讓手機能夠檢測出戴手套的手所產(chǎn)生的低強度信號,同時忽略來源于懸停在傳感器上方的手指的假信號。電容觸感技術(shù)結(jié)合采用傳感器硬件和固件算法實現(xiàn)戴手套操作所需的功能和靈敏度。或者,很多大屏手機配有一個手寫筆,目的是便于用戶瀏覽,這個手寫筆也可用于操作電容按鍵。這種雙重用途對于提高便利性至關(guān)重要,可讓用戶在使用手機時無需在手寫筆和手指之間來回切換(見圖6)。
使用手寫筆和手指控制配有電容觸控按鍵的智能手機 *
圖6:使用手寫筆和手指控制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(huán)境下可靠運行。實現(xiàn)耐水性有兩種方法:保護電極和防護傳感器。使用保護電極可避免電容傳感器上的水珠導致誤觸操作,從而讓用戶能夠正常使用電容控制功能。防護傳感器用于應對連續(xù)水流情況,它能夠阻止所有其它傳感器觸發(fā)(從而避免)誤觸操作。
 
上述高級功能可提升智能手機用戶的體驗,而且還為廠商提供了推出差異化產(chǎn)品的機會。為了實現(xiàn)這些功能,開發(fā)人員需要一種成熟可靠、具備較高信噪比(SNR)和靈敏度的電容傳感技術(shù)。此外,他們還需要能夠補償多余的寄生電容。
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