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超声传感器或能让未来的手机不“开孔”

2021-01-15 10:54:06 【东智精密】   来源: 21IC电子网     阅读

“3D超声波传感手艺可以作用在任何介质、任何厚度上,现今大多客户追求的是虚拟按键或数字化按键,但以后行业追求更多的将是手势识别。”

从九宫格按键到触摸屏手机,从home键到周全屏,人机交互的趋势一直是在想措施作废机械按键。除去追求真实按键手感的场景外,虚拟按键可以省却实体按键的挖孔和占有的空间,同时拥有防水、防油、防污的特征。

能够实现云云优秀的人机交互体验要归功于背后的传感器手艺,随着行业的生长,也为传感器提出了新的要求,UltraSense便向21ic中国电子网记者阐释了行业的趋势及其超声传感器解决方案。

超声传感用具有替换机械按键的特征

“UltraSense是一家将现有超声手艺联合到触摸式人机交互界面的公司,依附手艺已形玉成球首款智能型超声传感器,产物仅有2.6mm x 1.6 mm的面积和低于1mm的厚度,到达了芯片级别” ,UltraSense Systems 公司团结首创人兼首席营业官Daniel Goehl如是说。

记者查阅了UltraSense的官网得知,对应超声手艺的传感器产物即是TouchPoint系列,拥有TouchPoint、TouchPoint Z、TouchPoint P三种解决方案,划分针对差别应用举行选择。

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通过Daniel Goehl的先容,依托3D超声波的TouchPoint系列产物,拥有几个特征:

其一是无机械按键、无物理开孔、贴合简朴,依托云云特征使得产物设计历程中易于放置和毗连,同时这种设计还能带来防水、防油、防污的特征。

其二是穿透性好,超声波能够穿透铝、不锈钢、玻璃、皮毛、皮革在内的任何介质,整体穿透厚度可达5mm左右,同时无论任何功率情形下都可获得完善的穿透效果。值得一提的是,1.2mm x1.2mm的定位区域,使得触摸越发精准。

其三是小体积低功耗,整体面积不到一枚硬币的五分之一,是天下上最小的超声波传感器,适用于任何紧凑型装备中;

其四是可靠性高,产物不受污染物、声学滋扰和电磁场影响,传感器间无串扰。另外,传统使用的电阻型传感器对温度很是敏感,TouchPoint内部则为硅裸片,硅质料对稳固敏感性好,可在任何工况下稳固事情,不惧高温顺低温,甚至在烤箱内都可正常使用。

其五是换能器和ASIC电路一体化设计,内置和TouchPoint算法,一个传感器就相当于一个按钮,可对上层质料剖析,动态调整情况参数,得益于此开发者可淘汰开发调整,获得上市时间加速。另外,通过Z压力算法实现无误触。

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据Daniel Goehl先容,这家公司建立于2018年4月,专注于超声波传感领域,现在已乐成获得超10个超声感知手艺专利,客户包罗博世、Asahi Kasei、索尼等。凭据Daniel Goehl的先容,虽然从建立时间来看公司较为年轻,但现实上团队源于原InvenSense公司,深耕超声领域15年,团队也曾创过数个业界第一。

小身段潜藏多项手艺壁垒

从原理上来看,Daniel Goehl为记者先容表现,TouchPoint一样平常是集成在现有尺度的板或任何柔性上,之后传感器上端的下层质料将会被识别,相当于也集成在电路中成为外貌触控质料。

因此,使用任何粘贴方式将目的基材层与超声传感器面层粘合都可触发超声波束,超声波束凭据差别质料形成差别的声阻,在人对表层质料接触和按压时,垂直的超声波束能够精准识别操作类型。

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从结构上来看,TouchPoint本质上是一片SoC,片上包罗嵌入式、内存、模拟前端和单硅片的超声波传感器 ASIC 组成。Daniel Goehl强调,集成所有模块的单传感器是替换机械按钮的最佳之选,使用多个这种传感器也可实现外貌手势操作。

事实上,TouchPoint的最要害点正是其内部的高度集成,传统传感器方案多芯片会增添方案的庞大水平,占用更多的面积,而TouchPoint则已经完成了自我的全关闭操作。

从算法上来看,TouchPoint加入了Z压力(Z-Force)检测,手指在按压历程中会发生应力使质料形变,在此历程中加入Z压力检测能够更好感知质料外貌的转变,判断触发是否是误触。Daniel Goehl为记者举例表现,倘使恰好有一滴水作用在传感器,一样平常情形会被误以为是人手接触,由于人手组成大部门也是水,而经由Z压力反馈TouchPoint可以避开这种误触情形。

除此之外,TouchPoint还包罗U-Sense?自我调治、输入检测分类器算法,这就是上文提到传感器识别下层质料的算法,通过自我调治机制传感器将动态调整各项参数,到达最佳事情状态。

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虽然在通俗诠释后,超声传感器似乎没有想象中拥有很高的手艺壁垒,“现实上从手艺庞大性来讲,研发历程远远没有业界部门人想象的那么简朴”,Daniel Goehl强调,TouchPoint并不仅仅是单纯信号传导和接受的历程,产物既实现了系统级集成,也席卷了庞大的材质和厚度识别算法,实现历程中存在也拥有许多难点。

极具辽阔的应用趋势

凭据Daniel Goehl的先容,今年CES2021时代,已向媒体宣布将在本月完成超声传感器的量产,并将会交付给下游客户,包罗手机制造商及产商。Daniel Goehl展望,约莫今年3-4月份就将会有搭载该解决方案的产物在市场浮现。

虽然UltraSense在手艺秘闻上凌驾十余年,不外公司究竟照旧新兴公司,许多人并不熟悉,特殊是海内市场。Daniel Goehl强调,UltraSense对中国市场很是熟悉,现在正在和中国市场一些智能手机厂商举行互助,各人将在2021年底或2022年头看到新产物问世。除了手机厂商外,中国细分市场包罗消耗电子、家电、汽车市场都在联系之中。

受到海内厂商的蜂拥和青睐这要得益于产物自己辽阔的应用空间,在UltraSense与手机行业厂商联系中得知,许多客户希望能将手势操作放置在机身背后,使得用户能够很是轻松自拍或控制手机。

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除此之外,大部门主流手机厂商也正在追求使用超声传感器的方式取代现有的电源键、音量键、AI键,还可以再手机上增设超声传感的游戏键、功效键,模拟手柄操作。“5G手机内部很是紧凑,使用超声传感器取代开孔设计的机械按键,既能资助手机节约空间,也能使手机全身IP防护品级更好”,Daniel Goehl如是说。

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“现实上,我们团队在InvenSense时便有大量的手机行业事情履历,其时我们也向行业交付了凌驾10亿只以上的运动传感器,以是我们很是清晰地相识得手机行业客户的需求是很是高的。”

值得一提的是,生涯中随处可见的消耗电子产物的机械按键都可用此方案取代,包罗TWS无线耳机、智能手表、条记本电脑、VR眼睛、电动牙刷、4K电视等一切能够想到的装备。

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通过多个超声传感器的协作,用户可以获得很是精准的多种人机交互方式,正因小巧且经济实惠,以是这款产物“没有做不到只有想不到”。

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而自身很是精彩的稳固性,也适用于事情情况较为恶劣的车载情况,使用这种方案未来汽车驾驶的手感将会越发精彩,内饰设计也会更强。

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反观整个行业,许多场景下使用的传感器仍然照旧传统的解决方案,这种方案的小巧轻便、精准识别、节约空间、无孔设计,信赖能为未来新产物带来新动能。

泉源:21ic

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