【導(dǎo)讀】我們用來與系統(tǒng)或機(jī)器交互的控制裝置已經(jīng)發(fā)生了巨大變化；從起初電話機(jī)上的旋轉(zhuǎn)撥號(hào)盤、開關(guān)，或用于開車門的實(shí)體鑰匙，曾經(jīng)粗陋的設(shè)備現(xiàn)已轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮闀r(shí)尚、直觀的用戶界面，讓我們能夠與機(jī)器無縫連接。這篇文章將探討人機(jī)界面（HMI）如何徹底改變我們與技術(shù)的交互模式。
我們掌握的信息越多，就越能做出更好的決策。如今，我們借助大量傳感器獲得數(shù)據(jù)，再利用應(yīng)用軟件將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息，更已成為有史以來掌握信息最豐富的人群。
僅手機(jī)內(nèi)置的傳感器便能夠?yàn)槲覀儌鬟f大量信息：全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器能以一米級(jí)的精度確定我們的位置——部分配備超寬帶（UWB）的新型手機(jī)定位精度可達(dá)厘米級(jí)；加速度計(jì)測量我們行進(jìn)的速度；磁力計(jì)確定我們移動(dòng)的方向；智能手表則增加了心率檢測功能，甚至可以識(shí)別房顫并測量血壓。
此外，還有一些傳感器可以讓我們實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。
人機(jī)界面（HMI）傳感器已經(jīng)存在了很長時(shí)間，主要用于檢測活動(dòng)變化或測量某些量值。如果您還記得撥盤式電話機(jī)；它用一個(gè)簡單的開關(guān)來檢測電話號(hào)碼的位數(shù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的撥盤回到原位，開關(guān)會(huì)發(fā)出一到十次的“咔嗒”聲。重復(fù)七次后——十位數(shù)撥號(hào)是后來才出現(xiàn)的——您最喜歡的姨媽就會(huì)接聽電話。
隨著個(gè)人設(shè)備（如簡單的手表）變得越來越復(fù)雜，多個(gè)HMI按鍵的出現(xiàn)讓我們可以使用更多功能。如今，每個(gè)人都已十分熟悉HMI傳感器，尤其是內(nèi)置于平板電腦、手機(jī)、手表、車載系統(tǒng)、機(jī)械，甚至冰箱中的觸摸感應(yīng)設(shè)備。傳感器的發(fā)展改變了人們的生活，使我們與更多創(chuàng)新技術(shù)的交互變得更容易。
觸控界面
電容式觸摸感測技術(shù)是目前最首要的傳感器技術(shù)。它通常內(nèi)置于顯示屏中；手指在玻璃上產(chǎn)生一個(gè)電容增量，以識(shí)別手指在玻璃表面的位置。剩下的工作便交給HMI軟件來完成；其將位置信息與功能相關(guān)聯(lián)——無論是激活按鈕、畫線、通過移動(dòng)手指來更改參數(shù)，還是在手指按住該位置時(shí)進(jìn)行功能設(shè)置。一些HMI還以獨(dú)特的方式添加了應(yīng)變計(jì)、圖像傳感器（例如用于指紋識(shí)別），或簡單的按鈕；現(xiàn)代手機(jī)在復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)中整合了許多類似的功能。
電容式觸摸感應(yīng)使我們能夠使用手指或?yàn)橛|摸屏設(shè)計(jì)的觸筆。其交互效果卓越，但如需要佩戴手套（以獲得保護(hù)）、手指被弄濕，或受到其它環(huán)境條件影響時(shí)，反應(yīng)就會(huì)變得不那么靈敏。當(dāng)然，特殊的導(dǎo)電手套可以與電容式觸控技術(shù)配合使用；一些薄手套也可以實(shí)現(xiàn)操作。基于應(yīng)變計(jì)和電阻技術(shù)的傳感器在性能及可靠性方面會(huì)隨著環(huán)境條件的變化而變化，由此可能會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)或無感應(yīng)按鈕，降低HMI的可靠性。
當(dāng)電容式觸控需要與其它技術(shù)相結(jié)合時(shí)，機(jī)械層面的設(shè)計(jì)就會(huì)變得更加復(fù)雜；例如，對(duì)于物理和機(jī)械按鈕，為了滿足防塵和防潮要求，必須添加密封件。此外，還需要進(jìn)行特殊測試來確保滿足抗性和可靠性要求。而且，當(dāng)復(fù)雜性增加時(shí)，成本也會(huì)隨之增加。
用于實(shí)現(xiàn)更豐富HMI的力敏MEMS器件
借助現(xiàn)代力敏傳感器技術(shù)，可在任何表面下集成高力敏器件來實(shí)現(xiàn)“無間隙”設(shè)計(jì)——有時(shí)厚度超過兩英寸。力敏器件消除了對(duì)機(jī)械按鈕的需求，并簡化了設(shè)計(jì)及其要求，同時(shí)提供觸控響應(yīng)功能——無論壓力如何施加（戴手套的未戴手套的手；手寫筆、鉛筆或其它物體）亦或環(huán)境條件如何（潮濕、干燥、多塵等）。
無間隙設(shè)計(jì)消除了設(shè)計(jì)人員和用戶面臨的諸多挑戰(zhàn)，也消除對(duì)密封和密封效果有效性測試的需要。按鈕不再使用柔性材料，也沒有實(shí)體按鈕經(jīng)常出現(xiàn)的縫隙（灰塵和細(xì)菌可能藏匿其中），而是采用光滑的表面。清潔和護(hù)理變得更加簡單；這一點(diǎn)在潔凈室和醫(yī)療應(yīng)用中尤為重要。
人機(jī)界面（HMI）傳感解決方案
無論觸控表面是由塑料、皮革、玻璃，還是碳纖維等材料制成，Qorvo的力敏傳感器都能在任何工業(yè)設(shè)計(jì)中提供高性能。我們的解決方案可以識(shí)別任何環(huán)境中任何輸入的觸摸，實(shí)現(xiàn)真正的無間隙和防水設(shè)計(jì)。
“固體表面”是一個(gè)相對(duì)概念。即使是最微小的壓力，也會(huì)讓大多數(shù)表面發(fā)生撓曲，從而使力敏傳感器能夠檢測到變化。為最惡劣環(huán)境設(shè)計(jì)的HMI可能需要非常堅(jiān)固厚實(shí)的表面和“防彈”顯示屏。一些高靈敏度的力敏傳感器可以檢測到施加在超過兩英寸厚塑料表面上最輕微的壓力——無論是平面還是曲面。
力感測器件還能檢測到不同程度的壓力。通過對(duì)應(yīng)用編程，可使其對(duì)不同的壓力做出反應(yīng)，從而讓按鈕具備多種功能：輕按可激活一項(xiàng)功能；較重的按壓可選擇一個(gè)參數(shù)；最重的壓力可改變?cè)搮?shù)。創(chuàng)新的HMI設(shè)計(jì)能夠通過單個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)然，并非所有的力敏傳感器都是一樣的。Qorvo力感測器件作為MEMS硅芯片，可以感知覆蓋表面微米甚至納米級(jí)的撓曲，從而讓非常厚的表面獲得高靈敏度的功能。這些非常小的硅器件幾乎可以輕松地安裝到任何設(shè)計(jì)中，而且功耗極低，非常適合手機(jī)和可穿戴設(shè)備等移動(dòng)與便攜式設(shè)備。
力敏傳感器可以單獨(dú)安裝在表面下實(shí)現(xiàn)多種功能，也能夠與電容式觸控等其它技術(shù)相結(jié)合，以構(gòu)建靈敏、可靠和創(chuàng)新的界面。例如，將力感測與電容式觸控相融合，可以創(chuàng)建一個(gè)無縫隙的功能界面，將意圖與位置相結(jié)合，從而減少甚至消除誤報(bào)。
力感測器件為工程師提供了一個(gè)全新的創(chuàng)新自由領(lǐng)域。現(xiàn)在，可以在任何表面、使用任何材料、采用任何形狀來實(shí)現(xiàn)功能，擺脫了復(fù)雜的組件（如密封件）以及隨之而來的問題。有了這些傳感器，可以不使用實(shí)體按鍵，而在手機(jī)上輕松達(dá)成無間隙設(shè)計(jì)。
Qorvo創(chuàng)新人機(jī)界面（HMI）技術(shù)在兩輪車/μ-Mobility中的應(yīng)用：Qorvo的HMI傳感器將電源按鈕、觸控顯示器、自行車用電腦，和車把開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)尚、智能的操控界面；面向多種輸入方式且免受大多數(shù)環(huán)境因素的影響，也適用于任何材料。
利用力敏傳感器獲得成功設(shè)計(jì)
MEMS力感應(yīng)硅器件是下一代無間隙設(shè)計(jì)的理想之選。細(xì)致的集成取決于多個(gè)因素：位置、靈敏度、覆蓋材料、軟件，以及可能使用的其它技術(shù)；這些對(duì)于傳感器在設(shè)計(jì)中的成功集成十分重要。因此，在考慮力敏傳感器時(shí)，需要咨詢制造商以確保設(shè)計(jì)的成功。制造商可以提供針對(duì)設(shè)計(jì)的見解，幫助工程人員選擇和集成設(shè)備以優(yōu)化設(shè)計(jì)。
Qorvo打造業(yè)內(nèi)最靈敏的MEMS力敏傳感器，推出了極小、可預(yù)測且低功耗的產(chǎn)品選擇，從而實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠的應(yīng)用。Qorvo還能提供端到端的設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)與協(xié)助、仿真功能，和軟件集成，助力工程人員在多個(gè)市場領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新；其中也包括Qorvo的重大設(shè)計(jì)成果。
作者：Shaune Reynolds，產(chǎn)品營銷經(jīng)理
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