基于红外感应器的接近感应系统设计

为帮助设计者理解动作感应系统的设计原则，本文关注红外线(IR)与可见光的差异，探讨接近和运动感应系统如何在单一LED下运行，以及动作感应在使用多个LED进行多接近测量时如何工作。

在消费、工业和汽车领域应用中，许多电子系统从非接触式反馈中受益。IR接近感应为需要检测物体存在的系统提供了一个最佳方法。接近感应也可用于检测最多三维空间内的运动，甚至是手势，使得下一代电子产品的人机界面更先进、更直观。

在消费电子产品中，接近感应作为一种探测用户身体或手部存在的方法，越来越为人们所接受，该技术也能够用于动作感应，如检测用户手势。用户手势作为一种输入，可以应用于许多设备，如手机，计算机和其他家用电子产品。

为帮助设计者理解动作感应系统的设计原则，本文关注红外线(IR)与可见光的差异，探讨接近和运动感应系统如何在单一LED下运行，以及动作感应在使用多个LED进行多接近测量时如何工作。

在消费、工业和汽车领域应用中，许多电子系统从非接触式反馈中受益。IR接近感应为需要检测物体存在的系统提供了一个最佳方法。接近感应也可用于检测最多三维空间内的运动，甚至是手势，使得下一代电子产品的人机界面更先进、更直观。

在3月4日下午314会议室，Silicon Labs亚太区微控制器事业经理彭志昌就上面大家关心的问题，做了题为采用红外线传感器开发接近感应系统的演讲，吸引了众多的工程师参与。在本次研讨会上，彭经理首先介绍了红外接近感应及其一些应用和工作原理，另外九如何构建IR接近感应系统，借用Si1120芯片为例，讨论了接近感应技术的前景。

图1：人机界面面临的挑战。

Si1102接近传感器（proximitysensor）及Si1120接近和环境光线传感器，为最快速的红外线感测方案。Si1102及Si1120具备最佳化的电源效率，能实现非接触式人机界面感测和优异的检测范围。Si1102/20是各类感测应用领域的理想之选，该组件非常适用于诉求系统节能、损害检测/检验及手势解读的产品，例如便携式电子、网络电话、显示器、多媒体信息站（kiosk）、自动贩卖机、互动玩具、时钟收音机，以及其他消费性和工业产品。

QuickSenseSi1102传感器能使电子装置快速感测到使用者的接近，例如，能检测手机正靠近使用者的脸部，并据此调整显示器和亮度。举例来说，QuickSenseSi1120红外线接近和环境光线传感器能检测外在环境的光线，据此降低屏幕背光照明亮度以节省电力。与 F700和F800触摸感应微控制器（MCU）搭配时，QuickSense方案能实现智能动作感测，提供设计人员适合其应用的完整人机界面技术组合，并能从根本改善用户经验。

图2：Silicon Labs公司Si1102传感器简介。

从以往经验来看，要将先进的人机界面设计整合至终端产品，可以说是充满挑战，且必须在性能和功耗方面有所妥协。 SiliconLabs凭借专利技术及累积多年的红外线产品设计和制造专业，已打造出无需妥协的创新方法。不像竞争方案的红外线LED必须长时间进行多次脉冲以达到精确的测量，Si1102/20组件使用专利的单一脉冲接近测量技术，在电源效率上可达到4000倍的改善，电池寿命得以延长，而这正是便携式应用的关键特性。在长达50cm的距离范围（无镜头辅助）内，Si1102/20能在使用者不在现场时轻易关闭显示器及其他功能。此省电功能特别适用于家电用品、安全设备及网络电话等产品。

Si1120组件实现了创新、专利申请中的非接触式手势接近滚轴技术，让使用者无需实际触摸，只要利用简单的手势便能操纵。杰出的灵敏度让此非接触式控制功能提供更多好处，可在各种照明条件下提供稳定的性能。它也让产品可使用低成本及小体积的红外线LED，如此通常能明显降低系统成本。

图3：Si1102设计原则。

Si1102和Si1120红外线传感器系列由QuickSenseStudio支持，QuickSenseStudio为针对包括F700和F800触控感应微控制器在内的所有QuickSense组件的共同开发架构。QuickSenseStudio的配置向导让设计人员可使用直觉式软件图形用户界面（GUI）去选择他们想要实现的功能，例如电容式触摸感应按键、滚轴及滚轮等，之后并能轻松地自动产生软件以设定和标准化这些功能。设计人员还能测试他们的实作，并检视系统性能的图形化显示。

2010年将有超过十亿的电子产品具有高级用户界面控制功能，如触摸屏、电容式感应和红外线感应，消费类产品继续成为人际界面最大的潜在市场。