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在汽车应用中实现电容式接近感应解析
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2017-11-21
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免触控用户界面已经成为汽车设计工程师的新趋势。有多种方法可以实现此功能，其中之一是采用接近感应。接近感应是没有接触、在一定的距离检测人体或金属等物体的技术。可以采用红外线（IR）、光学、超声波和电容式感应实现接近感应。这些技术各有利弊，因此选择正确的技术取决于您的具体应用。
电容式接近感应由于众多内在优势而变得日益流行，如：低功耗、低成本以及能够集成其它用户界面功能，如：采用相同传感器的触摸按键与滑条。
我们在本文中将探讨如何实现电容式接近感应、其优势以及其不同特性如何适合于汽车应用。文章最后则会举例说明如何在汽车信息娱乐系统中实现电容式接近感应解决方案。
人机界面接近应用
目前，汽车OEM厂商正在针对多种应用评估电容式接近感应解决方案。较常用的应用包括：
●信息娱乐系统：适用于音频面板、导航系统和HVAC面板的接近式唤醒应用；例如，当手部接近系统时开启音频面板照明。
●3D手势：电容式接近感应还可以用于支持3D手势，如：滚动或侧滑。
●无钥匙进入系统：通过检测手部接近门把手而启动汽车解锁程序。
●内部照明控制：切换车辆内部照明；例如，手套箱或门灯的开关。
电容式接近感应
电容式接近传感器通常是位于PCB上、经过调校能够在没有任何物理接触情况下检测附近物体存在的铜线。此方法原理与电容式按键感应相同，即：根据手部触摸传感器/按键时的电容变化。触摸感应和接近感应的区别是传感器被调校到更高的灵敏度，而且相关布局的设计能够最大化电场传播。此外，固件滤波还可实现用于确保可靠性，同时在固件中实现决策算法能够消除误判的接近事件。
图1：此图说明了一个典型的电容式接近传感器系统
电容式接近传感器可以采用多种方法实现。具体实现方案包括：
按键–带大寄生电容的电容式按键可以用作接近传感器。以按键方式实现的接近传感器的灵敏度远高于普通的电容式触摸感应按键。
外部线路用作接近传感器–单条线路可以很好地起到接近传感器的作用。由于手部检测依赖电场变化产生的电容变化，因此所有影响到线路周围电场的分布电容或物体都会影响到接近传感器的范围。考虑到生产成本和复杂性，采用线传感器并非大量生产的最佳解决方案。
PCB迹线用作接近传感器–较长的PCB迹线可以构成接近传感器。迹线可以是直线，也可以围绕在系统的用户界面四周。此方法适用于大量生产，但是灵敏度低于线传感器。
联动按键用作接近传感器–多个传感器焊盘在固件中组合在一起构成单个接近传感器，以提供更高的灵敏度。
电容式接近感应由于众多内在优势而变得日益流行，如：低功耗、低成本以及能够集成其它用户界面功能，如：采用相同传感器的触摸按键与滑条。
我们在本文中将探讨如何实现电容式接近感应、其优势以及其不同特性如何适合于汽车应用。文章最后则会举例说明如何在汽车信息娱乐系统中实现电容式接近感应解决方案。
人机界面接近应用
目前，汽车OEM厂商正在针对多种应用评估电容式接近感应解决方案。较常用的应用包括：
●信息娱乐系统：适用于音频面板、导航系统和HVAC面板的接近式唤醒应用；例如，当手部接近系统时开启音频面板照明。
●3D手势：电容式接近感应还可以用于支持3D手势，如：滚动或侧滑。
●无钥匙进入系统：通过检测手部接近门把手而启动汽车解锁程序。
●内部照明控制：切换车辆内部照明；例如，手套箱或门灯的开关。
电容式接近感应
电容式接近传感器通常是位于PCB上、经过调校能够在没有任何物理接触情况下检测附近物体存在的铜线。此方法原理与电容式按键感应相同，即：根据手部触摸传感器/按键时的电容变化。触摸感应和接近感应的区别是传感器被调校到更高的灵敏度，而且相关布局的设计能够最大化电场传播。此外，固件滤波还可实现用于确保可靠性，同时在固件中实现决策算法能够消除误判的接近事件。
图1：此图说明了一个典型的电容式接近传感器系统
电容式接近传感器可以采用多种方法实现。具体实现方案包括：
按键–带大寄生电容的电容式按键可以用作接近传感器。以按键方式实现的接近传感器的灵敏度远高于普通的电容式触摸感应按键。
外部线路用作接近传感器–单条线路可以很好地起到接近传感器的作用。由于手部检测依赖电场变化产生的电容变化，因此所有影响到线路周围电场的分布电容或物体都会影响到接近传感器的范围。考虑到生产成本和复杂性，采用线传感器并非大量生产的最佳解决方案。
PCB迹线用作接近传感器–较长的PCB迹线可以构成接近传感器。迹线可以是直线，也可以围绕在系统的用户界面四周。此方法适用于大量生产，但是灵敏度低于线传感器。
联动按键用作接近传感器–多个传感器焊盘在固件中组合在一起构成单个接近传感器，以提供更高的灵敏度。
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