基于手势识别的超越多点触控用户接口

基于手势识别的超越多点触控用户接口

触摸屏控件已在业内广泛采用，作为一种便捷、稳健的介质，用户可以通过它与设计用于自动化流程和开展人类无法开展的工作的复杂设备交互。但是，触摸屏并不适用于食品行业或保健等优先考虑卫生状况的情形，或者需要戴手套进行防护的情形。

电气近场（电场）感测是一种利用前面板嵌入式电极或显示屏集成电极的备选方式。可以检测各种手势，例如接近手部、滑动或边缘轻弹可用于控制移动或选择下一个/上一个选项，以及圆形手势可用作控制顺时针/逆时针旋转的指令。

简化电场感测

传感器设计指南

关于电极一般布局，传感器外形通常为方形或圆形，但比例不超过 1:3 的矩形或椭圆形也是可以接受的。如果识别范围需要对称，那么外形也应呈 X 和 Y 轴对称。

如图 2 所示，接收电极布置在传感器周围，最好应为相等或类似长度。通常，电极宽度应为长度的 5 - 7%。增加宽度会增加靠近手的电容，虽然手势识别范围减小，但这对于弱接地系统而言是一个优势，如电池供电设备。

图 2： 增加电极宽度将增加电容，但缩小识别范围。

使用四个电极识别手势，如图 2 所示。可以使用 MGC3030 的第五个电极输入来实现中间触摸区域，而外挡圈电极则用于靠近或接近检测，或者用于手势感测区域外的一个额外触摸按钮。

发射电极可产生电场，位于传感器堆栈中接收电极下方，如图 3 所示。这种布置可为接收电极和电气连接屏蔽传感器后部的潜在干扰信号。要达到最佳屏蔽，发射电极外形应与接收电极重叠。

图 3： 双层传感器堆栈的横截面。

要最小化外部噪音的影响，发射电极应覆盖传感器的完整区域。这很重要，例如，如果要在 TFT 显示屏中添加手势检测。设计师可能尝试将传感器布置成围绕显示屏的环形，通过布置透明电极，可以确保更好的性能，如显示屏上的薄层 ITO。

MGC3030 手势控制器应尽可能靠近电极，尽管这会远离用户最可能靠近的方向。合适的解决方案是在传感器 PCB 背侧安装 IC。这可能位于传感器区域内，或者靠近外侧边缘，如图 4 所示。

图 4： 芯片布置和电极连接。

除了电极层和隔离层，电池供电系统还需要接地层。在接地系统中，可选择额外添加一个接地层，以提高稳定性并最小化传感器后部干扰敏感度。

详细设计协助

尽管 GestIC 技术有助于快速轻松地实施手势识别，正确的传感器设计对工作范围和传感器稳定性有着关键影响。表 1 说明了由于传感器设计不良导致的常见问题，以及可能的原因和解决方案。

表 1： 电场传感器故障排除指南。

结论

作为触摸用户界面的替代方式，电场传感提供了实施 3D 手势识别的方便方式。Microchip 的 GestIC 技术可简化实施，并且能识别各种适合控制工业和医学设备的手势。如有需要，可以实施其他触摸式传感器。花时间了解基本传感器设计指引会有助于优化性能和可靠性，缩短上市时间。

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