容感應基本原理及在汽車中的應用

科幻影片中的圖像往往突破現實的限制，如電影Minority Report.中，湯姆·克魯斯使用多點觸摸屏瀏覽信息。電容感應技術改變了我們與設備的交互方式。我們不再使用簡單的按鈕或開關。我們可以在觸摸屏上觸摸，滑動或者縮放數據本身，與其進行交互。科幻電影中看似遙遠的界面已經不再是虛幻的了。事實上，他們已經存在并設計到了各種應用中，包括汽車。

多點觸摸感應是電容感應的延伸，電容感應使得觸控技術變得更加直觀，可以同時檢測到多個手指并能識別手勢。本文中將介紹電容感應基本原理以及電容感應技術在汽車應用中的改進。在介紹了多點觸摸屏/軌跡板的結構和內部操作之后將會探討多點觸摸感應給人機界面(HMI)所帶來的改變。

多點觸摸感應

多點觸摸系統的核心是一對相鄰電極組成的電容感應。當一個導體如手指接近這些電極時，兩個電極之間的電容就會增加(見圖1)，可以通過微控制器檢測到。另外，電容感應還可用于接近感應，傳感器和用戶身體并不需要接觸到。這可以通過提高傳感器的靈敏度來達到。

圖1:電容感應原理

電容感應越來越多的用來取代機械按鈕，旋鈕，汽車系統中，觸摸按鈕和滑條(見圖2)可以用于車載娛樂、開關后備箱、采暖通風空調控制(HVAC)，以及被動式無鑰匙進入傳感器(PKE)。機械部件和凹槽(需要更復雜的模具，容易進入灰塵等等) 的數量減少了，提高了可靠性并降低了系統成本。

圖2

觸摸屏軌跡板:

觸摸屏使得用戶直接“觸摸”設備的應用功能，從而減少對外部按鈕的依賴。同樣的，在軌跡板上，用戶也可以使用本能動作與系統進行交互，例如觸摸、輕擊、縮放、拖曳。觸摸屏主要有三種形式：單點觸摸，多點觸摸識別手勢，多點接觸識別位置(見圖3)。

單點觸摸觸摸屏主要是電阻式觸摸屏，在同一區域定位屏和按鈕。電阻式單點觸摸屏的局限是一次只能檢測屏幕上的一個手指，手勢識別能力有限，傳感器容易磨損，性能較差。

這些限制帶來了投射式電容技術的發展，多點觸摸手勢觸摸屏就是基于這個原理。多點觸摸手勢觸摸屏不依賴于壓力來檢測用戶交互。他們也能夠支持同時多點觸摸手勢識別和跟蹤，方便機器屏幕和瀏覽網頁。

多點接觸識別位置指的是觸摸感應表面(軌跡板/觸摸屏)能夠同時識別接觸表面上的兩個或兩個以上的點。用戶雙手有十個手指，車上有多個乘客時數量會增加。音樂瀏覽，地圖操縱，身體的電子控制如座椅位置這些都是汽車應用的例子，這些都是觸摸屏很好的應用。

汽車上的軌跡板方便駕駛員操作系統，如導航和音頻子系統，無需伸到中心控制臺。軌跡板可以識別字符，不再需要字母數字鍵。

圖3：觸摸屏類型