電容，從物理學(xué)角度來看，是指電荷存儲(chǔ)和分布的能力，是電場(chǎng)中電荷存儲(chǔ)量的度量。其大小由兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離、面積以及它們之間介質(zhì)的介電常數(shù)所決定，遵循公式C=d?A，其中C表示電容，?是介電常數(shù)，A為導(dǎo)體面積，d是導(dǎo)體間距。

在電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)里，這一物理特性被巧妙運(yùn)用。以常見的觸摸屏為例，屏幕上布置有一個(gè)或多個(gè)傳感電極，這些電極與電容感應(yīng)電路相連，并形成一個(gè)電場(chǎng)。當(dāng)用戶觸摸屏幕時(shí)，人體作為導(dǎo)體進(jìn)入傳感電極的感應(yīng)范圍，改變了觸摸位置周圍的電場(chǎng)分布，進(jìn)而導(dǎo)致該位置電容發(fā)生變化。具體而言，手指接近或接觸觸摸屏?xí)r，會(huì)形成新的電容耦合路徑，與原有的電容系統(tǒng)并聯(lián)，使得總電容增加。電容感應(yīng)電路持續(xù)監(jiān)測(cè)傳感電極與接地之間的電容變化，一旦有觸摸操作，觸摸位置的電容變化會(huì)使電容感應(yīng)電路中的電壓或電荷改變，該變化被捕捉并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由信號(hào)處理器分析電容變化的模式和特征，從而確定觸摸的位置及相關(guān)參數(shù)。

電容式觸摸傳感器主要分為兩大類：互電容配置和自電容配置?；ル娙菖渲糜砂l(fā)射電極和接收電極兩個(gè)端子組成，是觸敏顯示器的首選方案。在互電容感應(yīng)技術(shù)中，TX 引腳提供數(shù)字電壓，測(cè)量 RX 引腳上接收到的電荷，當(dāng) TX 和 RX 電極間放置手指時(shí)，互電容降低，RX 電極上接收到的電荷也隨之減少，通過檢測(cè) RX 電極上電荷的變化來判斷觸摸狀態(tài)。自電容配置則將傳感電容器的一個(gè)端子接地，適用于觸摸感應(yīng)按鈕、滑塊或滾輪等簡單應(yīng)用。自電容使用一個(gè)引腳，測(cè)量該引腳和電源地之間的電容，當(dāng)手指放在傳感器上，系統(tǒng)電容增加，通過實(shí)測(cè)電壓的變化檢測(cè)是否有手指觸摸。

電容感應(yīng)在汽車中的應(yīng)用

1. 智能駕駛輔助系統(tǒng)中的離手檢測(cè)(HOD)

在自動(dòng)駕駛或半自動(dòng)駕駛模式下，確保駕駛員時(shí)刻關(guān)注路況、手不離開方向盤至關(guān)重要。電容感應(yīng)技術(shù)在此發(fā)揮了關(guān)鍵作用。以紅旗 EHS9 車型采用的三區(qū)式布局 HOD 技術(shù)為例，當(dāng)駕駛員握住方向盤時(shí)，與包裹在方向盤上的感應(yīng)層形成電容回路;而當(dāng)手離開方向盤時(shí)，電容的變化會(huì)立即觸發(fā)信號(hào)，提醒駕駛員注意安全。并且，該技術(shù)完成了 26 種駕駛手勢(shì)的標(biāo)定和驗(yàn)證工作，有效排除了誤觸碰的影響。

實(shí)現(xiàn)離手檢測(cè)有測(cè)量方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩、圖像傳感設(shè)備監(jiān)測(cè)和電容感應(yīng)離手檢測(cè)等方案，其中電容感應(yīng)離手檢測(cè)因精準(zhǔn)度高、成本可控成為主流。不過，汽車高 EMC(電磁兼容)環(huán)境會(huì)影響電容傳感芯片性能，進(jìn)而影響檢測(cè)精度。像 ams 公司開發(fā)的專門針對(duì) HOD 的電容傳感芯片，不僅能測(cè)量手握方向盤的電容值，還能測(cè)量人體對(duì)地電阻值，修正結(jié)果以避免偏差。

2. 電容式感應(yīng)方向盤

電容式感應(yīng)方向盤利用電容感應(yīng)原理檢測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和方向。方向盤內(nèi)部裝有基準(zhǔn)板和隨方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)板，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，兩者距離改變，電容量也隨之變化。這個(gè)變化經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，傳至車輛電控單元，以此判斷方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度和方向，進(jìn)而控制車輛運(yùn)動(dòng)。

奔馳 EQS 的電容式感應(yīng)方向盤包含一個(gè)兩區(qū)傳感器墊，能檢測(cè)駕駛員的手是否握住方向盤，輪輻中的觸摸控制按鈕也有電容功能，可通過滑動(dòng)手勢(shì)和按下符號(hào)實(shí)現(xiàn)直觀操作，最大程度減少機(jī)械操作界面。阿維塔 11、大眾 ID 系列以及凱迪拉克的某些車型也都采用了電容式感應(yīng)方向盤相關(guān)技術(shù)。這類方向盤優(yōu)勢(shì)顯著，能提供更精準(zhǔn)的觸控感受，讓操作更靈敏準(zhǔn)確;減少手部疲勞，提高駕駛舒適性;準(zhǔn)確識(shí)別手部動(dòng)作，有效避免誤操作，在高速行駛或緊急情況時(shí)，極大提高駕駛安全性。

3. 汽車人機(jī)交互系統(tǒng)中的觸摸控制

電容感應(yīng)技術(shù)改變了汽車人機(jī)交互(HMI)方式，越來越多的汽車采用觸摸按鈕和滑條來取代傳統(tǒng)機(jī)械按鈕和旋鈕，應(yīng)用于車載娛樂、開關(guān)后備箱、采暖通風(fēng) & 空調(diào)控制(HVAC)以及被動(dòng)式無鑰匙進(jìn)入傳感器(PKE)等系統(tǒng)。

在汽車的觸摸屏和軌跡板中，電容式傳感器結(jié)構(gòu)通過掃描檢測(cè)傳感器電容的變化，從而檢測(cè)到手指觸摸，并分析數(shù)據(jù)識(shí)別手勢(shì)、手指范圍和運(yùn)動(dòng)方向。支持十個(gè)手指的電容式觸摸屏和軌跡板逐漸成為汽車綜合界面的選擇，汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如 CAN/LIN，可將分布式機(jī)電系統(tǒng)集成到中央控制臺(tái)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)者能夠創(chuàng)建統(tǒng)一風(fēng)格的用戶界面，增加設(shè)計(jì)靈活性。例如在音樂瀏覽、地圖操縱以及座椅位置調(diào)節(jié)等功能上，觸摸屏提供了便捷的操作方式。

4. 車內(nèi)其他應(yīng)用

電容傳感技術(shù)在車內(nèi)還有諸多應(yīng)用。如車門的開關(guān)功能、車內(nèi)環(huán)境光調(diào)節(jié)、音響效果調(diào)節(jié)及空調(diào)溫度調(diào)節(jié)等，通過非接觸式的電容傳感，即便在手部潮濕或佩戴手套的情況下也能確保很高的靈敏度。艾邁斯歐司朗采用正交解碼方式的電容傳感技術(shù)，可與車內(nèi)氛圍燈很好地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一顆燈珠分別做亮度和顏色調(diào)節(jié)。

座艙內(nèi)成員在位檢測(cè)也可通過電容傳感實(shí)現(xiàn)，規(guī)范乘客和駕駛員坐姿，保障座艙安全。腳踏開關(guān)利用感測(cè)電路變化開啟后備箱，液位檢測(cè)可用于檢測(cè)混合燃料中的乙醇含量等。