多LED接近感应器系统实现非接触式手势识别

电容式触摸屏，特别在手机市场更是如此。随着人机界面技术和设计的进步，红外线接近感应器正逐渐成为新一代非接触式手势识别用户界面的创新点。

        传统的红外线接近感应系统由老式光电探测器和光电断路器组成，它们各自基于是否移动或中断而触发。这些接近感应解决方案广泛应用于自动门控制和卫生间冲洗系统，然而这些应用也受感应器尺寸、功耗和可配置性的限制。更先进的主动式接近感应器为消费类电子和工业产品带来耳目一新的特性和增强体验。新一代红外线感应器产品面世，如Silicon Labs Si114x系列产品，不仅体积更小、功耗更低，并且也可以驱动多个红外线发光二极管(LED)，从而可实现高级的多维手势输入功能。

         从单LED到多LED的系统演进

        单LED驱动器的接近感应器已用于触摸屏手机多年了，在接近感应器市场的份额也最大，但它们的使用并非没有问题。例如，虽然接近感应器常用于手机通话过程中关闭触摸屏，消除了脸颊的意外接触，但如果进行网络搜索会发现许多最终用户对他们手机中接近感应器的表现并不满意。意外的通话静音、启动电话会议和电话挂断，这些频繁出现的事故都是由接近感应器操作失误而引起的。

        为什么一个看似简单的接近感应系统故障却如此频繁呢？答案在于感应器的设计和配置，以及伴随的机械原理。许多红外线接近感应器只不过是：基于接收的信号来输出原始数据的最基本的感应器。这些感应器没有内置的智能来帮助区分系统噪声和实际信号，并且他们很难在高红外线含量的环境(例如日光或有白炽光的室内)下运作。此外，尽管工业设计在现代电子系统设计中的重要性日益增强，但这些接近感应器不适于在非常暗的覆盖物下运行，覆盖物限制了外部可见光和红外光线到达感应器的能量。

         最新一代的接近感应器，如Silicon Labs的Si114x系列产品，克服了传统接近感应器运行的相关缺点。Si114x感应器的高级架构如图1所示，具有多个高灵敏度光电二极管和一个高精度模数转换器(ADC)，能比其他感应器花更少的时间(25.6ms)测量打开的红外线LED。较短的LED打开时间使传感器能对周围环境中的红外线强度进行测定和补偿，更好的在实际的接近测量中做出识别。

图1：能够实现多维非接触式手势识别界面的Si114x接近感应器。

        更快的测量同时也降低了总体系统功率。红外线LED是接近系统中的耗电大户。最大限度的减少LED开启时间能够有效降低整体系统功耗。15级动态可调整的LED驱动设置，使得LED驱动强度可根据周围红外线条件进行调整，因而节省了能量，并获得更高能效的设计，LED不需要再设定为最大的耗电配置。高灵敏度的光电二极管也使得感应器可运行于较暗的玻璃后面，这样电子设备隐藏在操作界面之后，使得工业设计变得更加整洁和更具时尚感。