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Qorvo Sensor Fusion,革新人机交互的压感技术
来源: Qorvo作者: Qorvo时间:2024-04-22 17:36:35点击:674

每一次触摸都是一次人与机器的交互,每一次施压都完成一次精准控制。

随着智能化需求不断升级,我们与系统或机器交互的控制装置已经发生了巨大变化,更为时尚、直观的交互界面正在逐步取代传统的物理按键和旋钮,让我们的控制指令更加精准、智能。

4月11日下午,Qorvo举办了一场媒体日活动。在这场活动中,Qorvo资深客户经理Renado Lei(雷益民)向大家分享了该公司如何通过一颗小小的传感器掀起人机交互控制的巨浪。

据Renado Lei介绍,Qorvo在2021年收购了一家创业公司NextInput,从而引入了一项创新产品——Sensor Fusion。这项技术主要应用于人机交互领域,其通过将力转换为电信号,为各种电子产品提供了一种灵敏、智能的控制方式。

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目前,电容式触摸感测技术是最首要的传感器技术,它通常内置于显示屏中,通过手指于玻璃摩擦产生的电容增量来识别操控信息,一般情况下具有卓越的交互效果。但如遇佩戴手套、手指被弄湿,或受到其它环境条件影响时,反应灵敏度就会大打折扣。Renado介绍讲到,电容传感器是在检测到力后测量模拟信号,但这个信号没有进行后续的处理。而Qorvo的Sensor Fusion是集成MEMS传感器、ASIC芯片、软件和机电一体化结构在内的完整解决方案,能够排除外界干扰信号,从而对力的感测更加精确。不仅如此,Qorvo力感测器件的灵敏度超过100个单位Gauge factor,且可以支持更厚的材料,这使得它在汽车等对材料要求较高的应用场景中更具优势。

Sensor Fusion产品由两部分组成:一部分是采用MEMS工艺制造的Sensor芯片,负责将力转换为电信号;另一部分是CMOS工艺的ASIC芯片,负责处理模拟电压信号,包括信号放大、模数转换以及算法集成,该芯片能够实时监控并滤除由环境变化引起的信号干扰,确保输出的信号量反映的是用户操作的真实Delta量。

Qorvo为客户提供MEMS Force与ForceGauge两大系列产品,二者在结构堆叠方式上有着显著的差异。

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MEMS Force系列采用直压式工作原理,Sensor芯片通过结构材料如硅胶等实现直接接触。当外界施加力作用于产品表面时,该力直接传导至Sensor芯片表面,随后芯片将微小的力转化为电信号,经过AFE芯片的处理后,最终传输至上位机。而ForceGauge系列的工作原理则有所不同,它利用力的轻微传导使PCB板发生形变,进而产生量化的力度信号。由于ForceGauge系列具备高灵敏度,因此对形变的要求相对较低,仅需纳米至微米级的形变即可满足工作需求。对于客户选择哪种传感器用于产品设计,Renado Lei讲到,Qorvo的工程师会综合考虑客户的使用场景、结构特点以及材料属性等因素,推荐最合适的结构堆叠方式和传感器系列,从而确保实现力的有效传输以及力信号质量达到最佳状态。

与此同时,在软件层面,Qorvo亦提供全面的支持来帮助客户实现各种人机交互功能,如按键和滑条操作,以调节音量或亮度等参数。通过压力传感器,我们还可实现二维和三维位置信息(3D Touch)的精确识别,为用户提供丰富的操作体验。

在系统集成方面,Qorvo提供详尽的堆叠参考设计,并可根据客户需求进行力学仿真分析,这有助于减少传感器的使用数量,并评估传感器的最佳布局与覆盖范围。借助力学仿真支持,工程师在设计阶段可避免不必要的弯路,从而大幅缩短开发周期。

凭借低耗小巧、灵敏度高以及适应能力强等特点,Sensor Fusion可用于革新智能手机、AR/VR、汽车/两轮车/u-Mobility、可穿戴设备以及智能家居等多个领域的交互体验。在智能手机方面,其可应用于边缘触控、3D触控以及屏幕唤醒等功能,新颖的交互方式可为行业创新开阔思路。在车辆设计中,Sensor Fusion将压力传感器技术与智能表面相结合,防误触碰的特性不仅提升驾驶体验和行车安全,也进一步丰富了用户的体验。在可穿戴产品中,该技术可克服传统电容式触摸和滑动操控所带来的挑战,达到更轻薄,更简单的设计体验。在智能家居应用中,这项技术同样关键,尤其是在防水、防污方面,Sensor Fusion提供的高灵敏度和精确度,可使人机交互更加便捷、智能、流畅。


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