多點(diǎn)觸摸感應(yīng)作為電容感應(yīng)的延伸
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電容感應(yīng)技術(shù)革新了人與設(shè)備的交互方式,人們能在觸摸屏上觸摸、滑動(dòng)或縮放數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)直接交互。事實(shí)上,該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類場(chǎng)景,汽車領(lǐng)域便是其中之一。多點(diǎn)觸摸感應(yīng)作為電容感應(yīng)的延伸,讓觸控技術(shù)更加直觀,它能夠同時(shí)檢測(cè)多個(gè)手指,并識(shí)別各種手勢(shì)。接下來,本文將介紹電容感應(yīng)的基本原理,以及電容感應(yīng)技術(shù)在汽車應(yīng)用中的改進(jìn),在闡述多點(diǎn)觸摸屏 / 軌跡板的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部操作后,還會(huì)探討多點(diǎn)觸摸感應(yīng)給人機(jī)界面(HMI)帶來的變革。
電容感應(yīng)的基本原理
多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)的核心,是由一對(duì)相鄰電極組成的電容感應(yīng)裝置。當(dāng)像手指這樣的導(dǎo)體靠近這些電極時(shí),兩個(gè)電極之間的電容會(huì)增加,而這種變化可通過微控制器檢測(cè)出來。另外,電容感應(yīng)還能用于接近感應(yīng),此時(shí)傳感器無需與用戶身體接觸,通過提高傳感器的靈敏度就能達(dá)成這一效果。
在汽車系統(tǒng)中,電容感應(yīng)越來越多地被用于取代機(jī)械按鈕和旋鈕。觸摸按鈕和滑條可應(yīng)用于車載娛樂系統(tǒng)、后備箱開關(guān)、采暖通風(fēng)與空調(diào)控制(HVAC),以及被動(dòng)式無鑰匙進(jìn)入傳感器(PKE)等。這一轉(zhuǎn)變減少了機(jī)械部件和凹槽的使用(機(jī)械部件不僅需要更復(fù)雜的模具,還容易積聚灰塵等),從而提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了成本。
觸摸屏與軌跡板的工作機(jī)制
觸摸屏讓用戶能夠直接 “觸摸” 設(shè)備的應(yīng)用功能,減少了對(duì)外部按鈕的依賴。同樣,在軌跡板上,用戶可通過本能動(dòng)作與系統(tǒng)交互,如觸摸、輕擊、縮放和拖曳等。觸摸屏主要有三種形式:?jiǎn)吸c(diǎn)觸摸、多點(diǎn)觸摸識(shí)別手勢(shì),以及多點(diǎn)接觸識(shí)別位置。
早期的觸摸屏存在一些限制,這促使了投射式電容技術(shù)的發(fā)展,如今的多點(diǎn)觸摸手勢(shì)觸摸屏便是基于該原理。這類觸摸屏不依賴壓力來檢測(cè)用戶交互,還能同時(shí)支持多點(diǎn)觸摸手勢(shì)的識(shí)別與跟蹤,為機(jī)器屏幕操作和網(wǎng)頁瀏覽提供了便利。
多點(diǎn)接觸識(shí)別位置,指的是觸摸感應(yīng)表面(軌跡板 / 觸摸屏)能夠同時(shí)識(shí)別接觸表面上的兩個(gè)或更多點(diǎn)??紤]到用戶雙手有十個(gè)手指,且車上可能有多個(gè)乘客,這一特性在汽車應(yīng)用中具有重要意義。例如音樂瀏覽、地圖操作,以及座椅位置等車身電子控制,都是適合觸摸屏應(yīng)用的場(chǎng)景。
汽車上的軌跡板為駕駛員操作系統(tǒng),如導(dǎo)航和音頻子系統(tǒng),提供了便利,駕駛員無需伸手到中控臺(tái)就能完成操作。軌跡板還能識(shí)別字符,使得字母數(shù)字鍵不再是必需。觸摸屏的覆蓋物通常有玻璃和塑料,其下方是兩層透明導(dǎo)體,如銦錫氧化物(ITO),兩層導(dǎo)體由絕緣材料隔開。ITO 層形成電容柵格,其極高的透明度有助于讓觸摸屏顯示更明亮、更易讀取。而且,由于無需壓力檢測(cè)觸摸,屏幕更加耐用。
在軌跡板中,也有類似的電容式傳感器結(jié)構(gòu),不同之處在于系統(tǒng)有一個(gè)不透明的保護(hù)層,傳感器通常采用簡(jiǎn)單的銅層。通過掃描觸摸屏傳感器,系統(tǒng)能夠檢測(cè)傳感器電容的任何變化,進(jìn)而檢測(cè)到手指觸摸。分析這些數(shù)據(jù),系統(tǒng)可以識(shí)別手勢(shì)、手指范圍以及手指運(yùn)動(dòng)方向,還能驅(qū)動(dòng)如 LED 等輸出設(shè)備,或控制電機(jī)。
多點(diǎn)觸摸感應(yīng)在汽車人機(jī)界面的影響
支持十個(gè)手指操作的電容式觸摸屏和軌跡板,在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛,已成為各類汽車系統(tǒng)的綜合界面。多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置感應(yīng)系統(tǒng)允許車內(nèi)多個(gè)用戶同時(shí)訪問觸摸屏。此外,像 CAN/LIN 這樣的汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,能夠?qū)⒎植际綑C(jī)電系統(tǒng)集成到中央控制臺(tái)。這使得人機(jī)界面設(shè)計(jì)者可以在控制臺(tái)協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的運(yùn)行,用統(tǒng)一風(fēng)格的用戶界面創(chuàng)建人機(jī)界面,大大增加了設(shè)計(jì)的靈活性,同時(shí)也為開發(fā)人員在外觀和感覺設(shè)計(jì)方面提供了更大的空間。
多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置感應(yīng)技術(shù),能夠創(chuàng)建直觀、美觀的顯示界面,提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。隨著尺寸的增大和處理能力的增強(qiáng),觸摸屏和軌跡板越來越受到用戶的認(rèn)可,最終可能成為汽車界面的首選。
電容感應(yīng)多點(diǎn)觸摸技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用,正不斷推動(dòng)著汽車人機(jī)交互體驗(yàn)的升級(jí),從提升操作便捷性到優(yōu)化車內(nèi)空間設(shè)計(jì),再到增強(qiáng)整體的科技感,其影響深遠(yuǎn)且意義重大,在未來汽車技術(shù)發(fā)展中,有望持續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用,為駕駛者和乘客帶來更多便利與舒適。