多LED接近感應(yīng)器系統(tǒng)實現(xiàn)非接觸式手勢識別

傳統(tǒng)的紅外線接近感應(yīng)系統(tǒng)由老式光電探測器和光電斷路器組成，它們各自基于是否移動或中斷而觸發(fā)。這些接近感應(yīng)解決方案廣泛應(yīng)用于自動門控制和衛(wèi)生間沖洗系統(tǒng)，然而這些應(yīng)用也受感應(yīng)器尺寸、功耗和可配置性的限制。更先進(jìn)的主動式接近感應(yīng)器為消費(fèi)類電子和工業(yè)產(chǎn)品帶來耳目一新的特性和增強(qiáng)體驗。新一代紅外線感應(yīng)器產(chǎn)品面世，如Silicon Labs Si114x系列產(chǎn)品，不僅體積更小、功耗更低，并且也可以驅(qū)動多個紅外線發(fā)光二極管(LED)，從而可實現(xiàn)高級的多維手勢輸入功能。

從單LED到多LED的系統(tǒng)演進(jìn)

單LED驅(qū)動器的接近感應(yīng)器已用于觸摸屏手機(jī)多年了，在接近感應(yīng)器市場的份額也最大，但它們的使用并非沒有問題。例如，雖然接近感應(yīng)器常用于手機(jī)通話過程中關(guān)閉觸摸屏，消除了臉頰的意外接觸，但如果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索會發(fā)現(xiàn)許多最終用戶對他們手機(jī)中接近感應(yīng)器的表現(xiàn)并不滿意。意外的通話靜音、啟動電話會議和電話掛斷，這些頻繁出現(xiàn)的事故都是由接近感應(yīng)器操作失誤而引起的。

為什么一個看似簡單的接近感應(yīng)系統(tǒng)故障卻如此頻繁呢？答案在于感應(yīng)器的設(shè)計和配置，以及伴隨的機(jī)械原理。許多紅外線接近感應(yīng)器只不過是：基于接收的信號來輸出原始數(shù)據(jù)的最基本的感應(yīng)器。這些感應(yīng)器沒有內(nèi)置的智能來幫助區(qū)分系統(tǒng)噪聲和實際信號，并且他們很難在高紅外線含量的環(huán)境(例如日光或有白熾光的室內(nèi))下運(yùn)作。此外，盡管工業(yè)設(shè)計在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計中的重要性日益增強(qiáng)，但這些接近感應(yīng)器不適于在非常暗的覆蓋物下運(yùn)行，覆蓋物限制了外部可見光和紅外光線到達(dá)感應(yīng)器的能量。

最新一代的接近感應(yīng)器，如Silicon Labs的Si114x系列產(chǎn)品，克服了傳統(tǒng)接近感應(yīng)器運(yùn)行的相關(guān)缺點(diǎn)。Si114x感應(yīng)器的高級架構(gòu)如圖1所示，具有多個高靈敏度光電二極管和一個高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，能比其他感應(yīng)器花更少的時間(25.6ms)測量打開的紅外線LED。較短的LED打開時間使傳感器能對周圍環(huán)境中的紅外線強(qiáng)度進(jìn)行測定和補(bǔ)償，更好的在實際的接近測量中做出識別。

圖1：能夠?qū)崿F(xiàn)多維非接觸式手勢識別界面的Si114x接近感應(yīng)器。

更快的測量同時也降低了總體系統(tǒng)功率。紅外線LED是接近系統(tǒng)中的耗電大戶。最大限度的減少LED開啟時間能夠有效降低整體系統(tǒng)功耗。15級動態(tài)可調(diào)整的LED驅(qū)動設(shè)置，使得LED驅(qū)動強(qiáng)度可根據(jù)周圍紅外線條件進(jìn)行調(diào)整，因而節(jié)省了能量，并獲得更高能效的設(shè)計，LED不需要再設(shè)定為最大的耗電配置。高靈敏度的光電二極管也使得感應(yīng)器可運(yùn)行于較暗的玻璃后面，這樣電子設(shè)備隱藏在操作界面之后，使得工業(yè)設(shè)計變得更加整潔和更具時尚感。