【導(dǎo)讀】談到了從手表到復(fù)雜機(jī)械等眾多設(shè)備中的HMI傳感器如何改變了我們獲取信息以及與技術(shù)交互的方式。過(guò)去，許多設(shè)備上只有機(jī)械按鈕或按鍵，而現(xiàn)在則利用觸摸屏及其它傳感技術(shù)來(lái)控制設(shè)備和設(shè)置選項(xiàng)。有些設(shè)備仍然需要按鈕；然而機(jī)械按鈕又會(huì)增加制造及質(zhì)量檢測(cè)的復(fù)雜性。
我在上一篇關(guān)于MEMS壓力傳感器的博客中，談到了從手表到復(fù)雜機(jī)械等眾多設(shè)備中的HMI傳感器如何改變了我們獲取信息以及與技術(shù)交互的方式。過(guò)去，許多設(shè)備上只有機(jī)械按鈕或按鍵，而現(xiàn)在則利用觸摸屏及其它傳感技術(shù)來(lái)控制設(shè)備和設(shè)置選項(xiàng)。有些設(shè)備仍然需要按鈕；然而機(jī)械按鈕又會(huì)增加制造及質(zhì)量檢測(cè)的復(fù)雜性。我還談到Qorvo的MEMS壓力傳感器如何消除機(jī)械按鈕，從而使產(chǎn)品工程師可以創(chuàng)建“無(wú)間隙”設(shè)計(jì)。Qorvo的壓力傳感器具有足夠的靈敏度；設(shè)計(jì)人員亦可使用任何材料——厚度甚至可達(dá)2英寸。這些傳感器有助于簡(jiǎn)化制造流程并降低成本。
那么現(xiàn)在，讓我們一起看一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：真無(wú)線立體聲（TWS）耳塞及其多功能按鈕（MFB）。
TWS MFB的挑戰(zhàn)
MEMS壓力傳感器可以取代機(jī)械式和電容式MFB的最常用日常設(shè)備之一便是TWS耳機(jī)。我們幾乎所有人都在通話、視頻會(huì)議、觀看喜愛(ài)的流媒體連續(xù)劇，或者跑步、健身時(shí)使用耳塞。
當(dāng)我們將耳塞與手機(jī)、平板電腦、個(gè)人電腦或電視配對(duì)后，我們會(huì)輕觸——或更有可能是按下每個(gè)耳塞內(nèi)置的MFB來(lái)控制我們所聽(tīng)到的內(nèi)容。這些按鈕通常是簡(jiǎn)單的機(jī)械觸點(diǎn)；一些更昂貴的產(chǎn)品則使用電容式觸控傳感器。然而，每種設(shè)計(jì)方案都會(huì)給工程人員和制造商帶來(lái)挑戰(zhàn)。
對(duì)于機(jī)械按鈕而言，所面臨的挑戰(zhàn)在于需要密封件來(lái)保持觸點(diǎn)干燥；因?yàn)槿绻芊饧孤?，汗水和其它水分可能?huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)失靈。這些密封件必須經(jīng)過(guò)測(cè)試，以滿足制造商所宣稱(chēng)的任何IP規(guī)范，由此增加了制造流程的步驟與成本。此外，這些機(jī)械組件比Qorvo的壓力傳感器尺寸更大。壓力傳感器的功能則可以應(yīng)用于任何表面，使用任何材料，而不需要傳統(tǒng)按鈕中所使用的機(jī)械部件；同時(shí)更輕薄，設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。
電容觸控感應(yīng)技術(shù)消除了按鈕中的物理觸點(diǎn)及其密封件，但它也要應(yīng)對(duì)自身固有的挑戰(zhàn)。如果戴上手套，或當(dāng)手指或接觸位置沾水后，電容觸控會(huì)變得反應(yīng)遲鈍或干脆失去響應(yīng)。如果耳塞沒(méi)有正確佩戴，需要重新調(diào)整至合適的位置，在調(diào)整過(guò)程中觸碰耳塞還可能意外激活不需要的功能。這些對(duì)用戶來(lái)說(shuō)都會(huì)帶來(lái)不愉快的體驗(yàn)。
一些更具創(chuàng)新性的TWS設(shè)計(jì)采用雙電容式壓力傳感器來(lái)檢測(cè)是否輕微擠壓耳塞柄以執(zhí)行相應(yīng)的功能。同樣的獨(dú)特設(shè)計(jì)還允許通過(guò)在耳塞柄桿上的滑動(dòng)來(lái)改變音量。雖然這是一種基于電容技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高昂。在滑動(dòng)功能方面，電容式傳感方式仍然面臨同樣的挑戰(zhàn)。
設(shè)計(jì)人員和制造商一直在尋求更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法，和更便宜、更可靠的制造技術(shù)。Qorvo的MEMS壓力傳感器不僅能滿足這兩種需求，還同時(shí)提供更簡(jiǎn)單、更具成本效益的解決方案。
用于耳塞的力感應(yīng)MEMS
Qorvo的MEMS壓力傳感器是安裝在印刷電路板（PCB）上的硅基器件。PCB的制造工藝極為成熟、可靠，且成本效益高。采用MEMS壓力傳感器可以消除電容式觸摸和滑動(dòng)操控所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，并簡(jiǎn)化制造過(guò)程——其作為一種微型商用器件，安裝在極小的PCB上，并允許使用任何輸入方式和任何具有高環(huán)境抗擾性的材料。
Qorvo的MEMS壓力傳感器在任何表面下都具有極高的靈敏度——厚度可達(dá)兩英寸。雖然TWS設(shè)備的尺寸沒(méi)有那么大，但也要求傳感器在極端設(shè)計(jì)場(chǎng)景中的靈敏度。由于可以選擇任何材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，工業(yè)設(shè)計(jì)人員有機(jī)會(huì)打造差異化的獨(dú)特產(chǎn)品，從而在市場(chǎng)上脫穎而出，贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
耳塞是我們使用的最小設(shè)備之一，所用元件均在超小尺度內(nèi)制造而成。用戶總是希望能夠長(zhǎng)時(shí)間佩戴，這意味著電子元件要消耗極小的電流。確實(shí)，電容式觸控和機(jī)械按鈕不存在待機(jī)電流消耗，而MEMS設(shè)備則消耗一些電流。但Qorvo推出的MEMS壓力傳感器和控制器IC可以在不影響用戶聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)的情況下，僅消耗小于1μA的待機(jī)電流，從而讓?xiě)?yīng)用體驗(yàn)更為輕松。
Qorvo的MEMS壓力傳感器還能夠檢測(cè)對(duì)其施加的不同壓力水平，為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)更多選擇，以創(chuàng)造獨(dú)特的功能。應(yīng)用程序可對(duì)單次或多次輕按，以及不同壓力或長(zhǎng)按動(dòng)作等做出相應(yīng)的響應(yīng)。例如，輕按一下可以激活一個(gè)功能，而用力按壓則用于選擇參數(shù)或調(diào)整音量。由此，單個(gè)傳感器即可實(shí)現(xiàn)富有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)。
市場(chǎng)上還能找到其它各不相同的壓力傳感器。Qorvo的MEMS壓力傳感器產(chǎn)品是一種硅芯片，可以以感知覆蓋表面微米甚至納米級(jí)的微變形，從而在鋁、鋼和碳纖維等非常厚的剛性表面上實(shí)現(xiàn)高靈敏度的功能。小尺寸和低功耗對(duì)電子產(chǎn)品的成功至關(guān)重要；Qorvo最小尺寸的傳感器產(chǎn)品非常適用于耳塞。
Qorvo的MEMS壓力傳感器為工程師們帶來(lái)他們以往使用機(jī)械按鈕和電容觸控傳感器所不具備的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)自由度。所需功能可在任何表面，使用任何材料，并采用任何形狀實(shí)現(xiàn)，擺脫了復(fù)雜的組件（如密封件）以及隨之而來(lái)的問(wèn)題。這些傳感器為設(shè)計(jì)人員提供了開(kāi)發(fā)更加獨(dú)特和差異化產(chǎn)品的全新選擇。
采用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)成功設(shè)計(jì)
MEMS力感應(yīng)硅器件能夠擺脫機(jī)械和電容元件，并使用不同的材料，是TWS耳機(jī)獲得創(chuàng)意設(shè)計(jì)的理想之選。在考慮壓力傳感器產(chǎn)品時(shí)，咨詢(xún)相關(guān)制造商以確保設(shè)計(jì)的成功非常關(guān)鍵。在Qorvo，我們從設(shè)計(jì)的起始——即構(gòu)想環(huán)節(jié)便與客戶協(xié)作。在早期階段的參與讓我們可以深入了解設(shè)計(jì)，幫助工程師挑選并集成所需器件，以實(shí)現(xiàn)他們所追求的成功產(chǎn)品。同時(shí)，我們還同第三方公司及分銷(xiāo)商密切合作，以確保生產(chǎn)過(guò)程輕松、順暢。
Qorvo打造業(yè)內(nèi)最靈敏的MEMS壓力傳感器，推出了極小、可預(yù)測(cè)且低功耗的產(chǎn)品選擇，從而推動(dòng)低成本、高可靠的應(yīng)用。Qorvo還能提供設(shè)計(jì)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與協(xié)助、仿真功能，和軟件集成，助力工程人員在多個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新；其中也包括Qorvo的重大設(shè)計(jì)成果。
（來(lái)源：Qorvo半導(dǎo)體，作者：Shaune Reynolds，產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理）
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