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构建智能座舱现在已经成为汽车发展一大趋势,根据相关数据2022年中国市场内智能座舱的渗透率已经超过了50%,智能座舱已经和汽车功能安全一样成为影响消费者购车的主要卖点。
智能座舱是基于智能化、万物互联通过整合驾驶信息和车载应用,利用车载系统的强大信息数据处理能力,为驾驶者提供高效且科技感的驾驶体验的概念。智能座舱由硬件、软件、交互三大部分组成。智能交互与智能表面在智能座舱的组成中,交互是非常关键的一部分,交互部分涉及语音识别、人脸识别、触摸识别等等。现在的交互都是往多模态交互发展,并不仅局限于某一特征,而是抓取声音、手势、瞳孔、表情等一系列信息进行识别交互。在智能座舱的大趋势下,越来越多的车厂倾向于在车内布置各种各样的交互式感应和控制的智能器件以及氛围和指示用的灯光。智能器件和灯光在用户不需要时可以隐藏在常见的内饰表面之中。需要时,通过触碰感应、手势或语音命令等交互进行唤醒激活器件获得反馈和响应,这种多模态交互的方式和智能表面这一重要介质相互配合共同推动智能座舱的发展。现在座舱的智能表面已经发展为各种各样的传感与灯光控制的结合,传感技术的发展,光学技术的发展为其提供了助力。典型的例子就是用手势控制车内灯具,还能进一步控制灯光亮暗和色温。中控台将智能表面与智能交互结合的案例也正在逐渐增多,以智能表面作为以往的中控显示屏,集成电气连接、电容开关、弧形触摸表面、传感器、LED和屏幕,能够实现信息显示、智能控制、智能交互等功能。这类似传统的HMI,但传统HMI显然是不够智能的,只包含了控制却没有交互。智能化的人机交互技术引入,在智能表面这一新介质下完美解决车载显示屏的大部分缺点,同时在此基础上再增加一些智能化的新功能,带来更高的设计自由度。智能交互背后的传感器件智能交互得以实现肯定需要传感器件的支持,对于远距离的位置感应和手势检测,那肯定少不了dToF传感器的应用。dToF传感对手势、坐姿等动作进行识别传感,再将相对应的功能激活。目前的dToF传感在车内进行一些远距离的手势识别也完全不是问题。在近距离的一些物体悬停感知场景里红外的方案也不少。触摸部分,常见的还是电容式传感,良好的触摸反馈加上识别的精准度在很多设备里已经体现出来了。其实不仅仅是触摸,在近距离物体悬停感知里,这类传感也能够感知到,类似于红外的悬停感知。触摸之后感知按压也是比较成熟的解决方案,用压力传感器来解决。压电触觉目前看来优势比较大,使用压电驱动器通过压电振动元件变形并产生触觉反馈,拥有极短的启停响应时间和更高的效率。车内开关类部件正在向平板化和接触式传感器化发展,和压电传感很契合。也有用纯光学技术做的压力传感方案,按压时接受光发生改变,通过检测这个变化来实现压力的感知,硬件层面其实没有那么复杂,算法层面会更复杂一些。
智能交互与智能表面
智能交互背后的传感器件
电子元器件中的整流桥,是一种重要的电子器件。它的作用是将交流电信号转换成直流电信号。整流桥是一种简单而实用的电路,广泛应用于各种电子产品和领域中。整流桥的工作原理是基于半导体材料的 PN 结。当 PN 结受到正向偏置时,电子就可以通过 PN 结而流动,从而将交流电信号转换成直流电信号。整流桥中采用的是四个二极管组成的桥式电路,通过不同的电路连接方式,可以实现不同的整流方式和效率。整流桥主要运用在各种电子产品和领域中。例如,电源适配器、电子灯具、电机驱动器、电动工具、电子游戏机等等。整流桥的应用领域非常广泛,可以说是电子行业中不可或缺的一部分。市面上有很多品牌生产整流桥,其中比较知名的有ST、ON、Vishay等。这些品牌的整流桥具有稳定性好、效率高、寿命长等优点,可以满足不同产品和领域的需求。整流桥虽然是一种简单的电路,但它在电子行业中扮演着非常重要的角色。了解整流桥的工作原理、应用领域和品牌,可以帮助我们更好地选择和使用各种电子产品。
在音频和信号处理应用中经常会遇到这样一个问题:如何仅用一个旋钮就能同时控制双通道(例如立体声)输入的增益?当然,一个显而易见的解决方案就是用一个双联电位器。但双联电位器,尤其是精密多圈的版本,是相对昂贵的专业产品。而这一设计思路提供了一种替代方案。它只用一个普通的电位器R来控制两个通道的增益,从而避免了双联电位器的缺点。这里给出了两种实现方式。一种使用四运算放大器(图1),适用于交流和直流信号,另一种使用四个分立晶体管(图2),仅适用于交流信号(例如,20Hz至20kHz音频信号)。两种方案都取决于R与其游标端子接地的连接。这就产生了两个机械相连但电气独立的可变电阻A和B。A=WR且B=(1–W)RW代表R的游标位置,当R从逆时针(0)完全旋转到顺时针(1)时,就是从0到1。R是总元件电阻。图1 运算放大器解决方案需要四个放大器,其中包括两个Howland电流泵、一个差分放大器和大量精密电阻器,并且它也是直流耦合的。在图1中,放大器A2及其周围的电阻器连接成一个Howland电流泵,注入i=Ain/2k进入电位器的WR部分,以生成Aout信号:Aout = i W 2k = (Ain / 2k) W 2k = Ain W 2k / 2k = W Ain。很简单。那么B通道呢?这同样要归功于缓冲式Howland信号源A3和A4,i = Bin / 2k被注入(1–W)R电阻钟,从而产生:v = i(1 – W) 2k = (Bin / 2k )(1 – W) 2k = Bin(1 – W) 2k / 2k = Bin(1 – W)。然后差分放大器A1从Bin中减去该信号,生成Bout,如下所示:Bout = Bin – Bin(1 – W) = Bin(1 – (1 – W)) = W Bin。微调器Bnull用于微调W=0时的Bout=0的消除。图2实现了基本相同的功能,但采用了交流耦合(以允许晶体管直流偏置网络)和老式分立元件。我喜欢画它,主要是为了向自己证明我仍然记得如何设计晶体管线性放大器偏置网络!图2 分立解决方案由四个晶体管组成,其中包括三个电流源和一个差分级,并采用交流耦合。Q1是一个简单的电流源,驱动电位器的上半部分以产生:Aout = W Ain。Q2在电位器的下半部分执行相同的操作,在Q4的基极产生电压:Q4b = B(1 – W)。Q4从Q3跨R4的发射极生成的信号中减去该信号,从而在Q4的集电极处产生:Bout = B(1 – (1 – W)) = W Bin。看,没有运算放大器!而且,只有一种极性的电源。不过,您可能已经注意到,图2的A和B信号路径都是反相的。在音频应用中,只要反转相这里一样是对称的,这通常不是问题。但如果这在您的预期应用中会出现问题,您最好采用运算放大器解决方案。
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