消除“間隙”：力敏傳感器如何推動新穎的HMI設計

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據，再利用應用軟件將這些數據轉化為有價值的信息，更已成為有史以來掌握信息最豐富的人群。

僅手機內置的傳感器便能夠為我們傳遞大量信息：全球定位系統（GPS）接收器能以一米級的精度確定我們的位置——部分配備超寬帶（UWB）的新型手機定位精度可達厘米級；加速度計測量我們行進的速度；磁力計確定我們移動的方向；智能手表則增加了心率檢測功能，甚至可以識別房顫并測量血壓。

此外，還有一些傳感器可以讓我們實現對設備的控制。

人機界面（HMI）傳感器已經存在了很長時間，主要用于檢測活動變化或測量某些量值。如果您還記得撥盤式電話機；它用一個簡單的開關來檢測電話號碼的位數。當旋轉的撥盤回到原位，開關會發出一到十次的“咔嗒”聲。重復七次后——十位數撥號是后來才出現的——您最喜歡的姨媽就會接聽電話。

隨著個人設備（如簡單的手表）變得越來越復雜，多個HMI按鍵的出現讓我們可以使用更多功能。如今，每個人都已十分熟悉HMI傳感器，尤其是內置于平板電腦、手機、手表、車載系統、機械，甚至冰箱中的觸摸感應設備。傳感器的發展改變了人們的生活，使我們與更多創新技術的交互變得更容易。

觸控界面

電容式觸摸感測技術是目前最首要的傳感器技術。它通常內置于顯示屏中；手指在玻璃上產生一個電容增量，以識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聯——無論是激活按鈕、畫線、通過移動手指來更改參數，還是在手指按住該位置時進行功能設置。一些HMI還以獨特的方式添加了應變計、圖像傳感器（例如用于指紋識別），或簡單的按鈕；現代手機在復雜的機械設計中整合了許多類似的功能。

電容式觸摸感應使我們能夠使用手指或為觸摸屏設計的觸筆。其交互效果卓越，但如需要佩戴手套（以獲得保護）、手指被弄濕，或受到其它環境條件影響時，反應就會變得不那么靈敏。當然，特殊的導電手套可以與電容式觸控技術配合使用；一些薄手套也可以實現操作?；趹冇嫼碗娮杓夹g的傳感器在性能及可靠性方面會隨著環境條件的變化而變化，由此可能會導致誤報或無感應按鈕，降低HMI的可靠性。

當電容式觸控需要與其它技術相結合時，機械層面的設計就會變得更加復雜；例如，對于物理和機械按鈕，為了滿足防塵和防潮要求，必須添加密封件。此外，還需要進行特殊測試來確保滿足抗性和可靠性要求。而且，當復雜性增加時，成本也會隨之增加。

用于實現更豐富HMI的力敏MEMS器件

借助現代力敏傳感器技術，可在任何表面下集成高力敏器件來實現“無間隙”設計——有時厚度超過兩英寸。力敏器件消除了對機械按鈕的需求，并簡化了設計及其要求，同時提供觸控響應功能——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）亦或環境條件如何（潮濕、干燥、多塵等）。

無間隙設計消除了設計人員和用戶面臨的諸多挑戰，也消除對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，也沒有實體按鈕經常出現的縫隙（灰塵和細菌可能藏匿其中），而是采用光滑的表面。清潔和護理變得更加簡單；這一點在潔凈室和醫療應用中尤為重要。

人機界面（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設計中提供高性能。我們的解決方案可以識別任何環境中任何輸入的觸摸，實現真正的無間隙和防水設計。

“固體表面”是一個相對概念。即使是最微小的壓力，也會讓大多數表面發生撓曲，從而使力敏傳感器能夠檢測到變化。為最惡劣環境設計的HMI可能需要非常堅固厚實的表面和“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。通過對應用編程，可使其對不同的壓力做出反應，從而讓按鈕具備多種功能：輕按可激活一項功能；較重的按壓可選擇一個參數；最重的壓力可改變該參數。創新的HMI設計能夠通過單個傳感器實現。

當然，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計中，而且功耗極低，非常適合手機和可穿戴設備等移動與便攜式設備。

力敏傳感器可以單獨安裝在表面下實現多種功能，也能夠與電容式觸控等其它技術相結合，以構建靈敏、可靠和創新的界面。例如，將力感測與電容式觸控相融合，可以創建一個無縫隙的功能界面，將意圖與位置相結合，從而減少甚至消除誤報。

力感測器件為工程師提供了一個全新的創新自由領域?，F在，可以在任何表面、使用任何材料、采用任何形狀來實現功能，擺脫了復雜的組件（如密封件）以及隨之而來的問題。有了這些傳感器，可以不使用實體按鍵，而在手機上輕松達成無間隙設計。

Qorvo創新人機界面（HMI）技術在兩輪車/μ-Mobility中的應用：Qorvo的HMI傳感器將電源按鈕、觸控顯示器、自行車用電腦，和車把開關轉變為時尚、智能的操控界面；面向多種輸入方式且免受大多數環境因素的影響，也適用于任何材料。

利用力敏傳感器獲得成功設計

MEMS力感應硅器件是下一代無間隙設計的理想之選。細致的集成取決于多個因素：位置、靈敏度、覆蓋材料、軟件，以及可能使用的其它技術；這些對于傳感器在設計中的成功集成十分重要。因此，在考慮力敏傳感器時，需要咨詢制造商以確保設計的成功。制造商可以提供針對設計的見解，幫助工程人員選擇和集成設備以優化設計。

Qorvo打造業內最靈敏的MEMS力敏傳感器，推出了極小、可預測且低功耗的產品選擇，從而實現低成本、高可靠的應用。Qorvo還能提供端到端的設計專業技術與協助、仿真功能，和軟件集成，助力工程人員在多個市場領域實現產品創新；其中也包括Qorvo的重大設計成果。

作者：Shaune Reynolds，產品營銷經理