在消费设备中采用电容式传感器用户接口
UI元素设计常常忽略的一个方面是,图案元素的 大小不需要与它的活动面积的大小相匹配。对按钮来说,这意味着按钮图形不需要对应它的活动区域。
例如,对于那些基于美学/工业设计(ID)原因必需规划间距紧密的大按钮的设计,建议只把按钮图形的中心区域作为按的激活区。这样一来就增大了按钮阵列的有效间距,提高了可用性。反之,对于带有极小按钮(彼此间隔很远)的UI,可能必需扩大每一个按钮的激活区。
对于电容式按钮布局,嵌入式设计人员应该尽量让用户一次只触摸到一个按钮。相同尺寸的按钮并非同样容易使用。要提高按钮的易用性,同时又节省空间,可以根据各按钮在产品总体设计中的位置和功能,把一部分做得小一些,一做得部分大一些。
鉴于某些原因,边角处的按钮最方便使用。它们从多个方向都可接近,相邻按钮最少,而且,由于设备边缘方便用户手指操作,故它们在位置提示方面的触知性最大。
图5所示的移动电话的键区就极好地演示了一种电容式按钮大小安排方法,这种方法可以很有效地提高按钮的易用性。所有按钮的易用性都相似,因为它们大小不同。中间的按钮由于使用频率最低,故尺寸最大。
图5:在这个移动电话键盘布局中,通过采用电容式传感器,按键大小能够被重新设定,
从而使得每个按键都很方便压按。
其它电容式控制装置的接近度是按钮布局的另一项考虑。设计人员应该考虑到按钮布局需便于设计所用的其它控制装置(比如滚动屏显传感器)的使用。例如,电容式按钮的安排应该让用户在使用按钮时不会无意中激活滚动或其它功能。
最后,还有一个必须考虑到的因素是大约有10%的人口是左撇子。把控制装置设计在产品的左边或右边都意味着忽视了另一用户群体。因此,最频繁使用的或需要最大灵活性的控制装置应该位于中间。
类似于盲文凸点的方案
在触觉定义区,电容式技术对轻微的触摸也能做出反应;用户不必大力压按。但如果触觉反馈是所需要的,类似于盲文凸点的触觉定义,一个边角或表面结构的变化都可用于帮助用户凭感觉确定电容式按钮或传感器区的位置。
计算机的键区和电话设计历来采用类似于盲文的凸点来标明一组按钮或按键当中的“基键(Home button)”。如果电容式传感器被设计来模拟一排按钮或为滚动边界提供界标,这种类似于盲文的凸点或许也很有用。
另一方面,如果在日常操作中,用户的手指频繁滑过,就不应该考虑采用盲文凸点。举例说明,若一个电容式传感器重要用于指针控制和导航,则不应该使用盲文凸点。它会产生不愉快的用户体验,甚至可能反过来影响指示性能。
对于需要手指点击或手势选择的应用来说,电容式传感器的表面不应该非常光滑。若表面极端光滑,手指比较潮湿或粘腻时就会粘在上面,或者是漏跳过,而稍微粗糙的表面有助于用户手指的滑动。因此,如果传感器在顶层,电容式传感器的表面可以采用一层硬质覆层来变得粗糙一些。
对于传感器位于塑料材料之下的那些设计,嵌入式设计人员应该为感测区的塑料表面选择不同质地的材料。塑料外壳的其余部分表面可以比较光滑。当用户手指移动到感测区之外时,用户会注意到质地的改变。
我们已开发出的电容式传感器方案独有的一个UI设计领域是控制处理的概念。除了各种处理按钮输入的方法之外,轻微的触摸也可以激活使手指移动形象化的UI元素。这种UI元素(手势)的例子包括滚动、拖曳、涂墨(用于绘画或符号识别),以及摇全景/缩放。对这些因素,重要的是考虑到UI设计的动态方面和前面描述的静态问题。
在按钮设计方面,采用两个重要机制来激活按钮,点击和压按。点击是短促的接触(一般小于250毫秒),不包含显著的手指移动。由于用户必须在短暂的时间内接触并离开按钮,这种机制可以防止按钮的意外激活。但对于给定的设备,这个手势可能不容易被检测到,故对新手或未经培训的用户来说,即使在大按钮上进行有效操作也有困难。
压按是在按钮区产生的一种接触,并在按钮区上(手指尽量不移动)的停留时间超过某个阈值(一般超过250毫秒)。对大多数用户来说,这种机制都很容易执行,建议使用频率超过点击。
此外,还必需关注按钮被“激活”后的后续动作。在激活后,按钮应该失效一个短暂时期,以防止“双重激活”。对于滚动和基于其它移动的UI元素,强烈建议控制处理滞后。滞后意味着一旦在给定的UI元素中通过触摸激活某个手势,UI元素的活动边界应该放宽到最初图案活动区之外,以适应用户手指移动的不准确性。
活动边界的这种放宽应该继续延伸,直到手势完成或直到手指移动到新的活动边界之外。例如,对于滚动条,用户首先在滚动区内触摸,激活滚动手势。但一旦手指开始移动,UI就应该继续滚动,即使手指稍微移动到图案滚动区之外也无妨,直到手势终止。通常只要抬手离开传感器或明显移动到图案滚动区之外就被视为手势终止。
在UI控制处理中加上滞后功能,只要实现正确,就会大大提高了设备的可用性,因为它最大限度地减小了用户输入不准确的影响。此外,滞后还能够在空间受限的设计中使图案UI元素的间距更紧密。
UI控制处理
UI控制处理的最后一个方面是处理的稳定一致性。由于对用户来说基础处理不透明,不易于进行可视交互,故特定控制装置布局中的UI元素工作稳定一致就变得十分重要。例如,控制装置布局若把点击激活的按钮和压按激活的按钮混在一起,肯定会让用户感到混淆。此外,对激活区和滞后,UI元素的执行应该保持稳定一致。
虽然UI设计人员通常都很熟悉如何保持给定控制装置布局的一致性,但维持一个设备上的不同控制装置布局之间的一致性同样很重要。一般而言,UI设计人员会让针对不同应用的控制装置布局在可视方面保持相似,以保持一种特定的ID语言。
不过,设计人员仍必须谨慎,需确保这种一致性在控制处理中也得以保持。亦即,随设备上的控制装置布局从一个应用程序向另一个应用程序变化,按钮处理、滚动条功能性及其它UI元素应该行为相似。
由于设备的应用程序可能由不同的开发人员编写(甚至是不同的公司),UI处理的一致性可能是一项相当艰巨的任务,不同于看得见的外观装置,这可能更难完成。若控制处理缺乏一致性,那么,不论特定应用设计得多么出色,或UI控制布局可能多么合理,用户都将很快对设备的操作感到失望。
其它设计考虑事项
在设计中采用RTS的嵌入式设计人员往往依赖不同IC供应商提供的各种支持性ASIC、ASSP,或分立式模拟/数字元件。大多数情况下,设计人员采用的电阻式屏幕、支持性IC和主软件都分别来自不同的厂商,他们负责把设计拼凑在一起使其能够有效工作。
因此,他们经历的性能级别变化很大。如果RTS没有得到正确的设计和实现,其性能可能下降,从极差到差强人意都有可能,因为它很容易受到一系列环境问题、噪声和手指数据过滤等因素的影响。
相反地,电容式传感器接口设计被精确调整来支持专有的混合信号VLSI IC。这种系统方案为嵌入式设计人员提供了专门针对他们各自的电容式传感器功能而量身定做的电路。这种高水平的计算可把模拟电容式测量结果转换为稳健的行为。
除此之外,鉴于编程人员面对的并非理想的输入系统,还从他们的角度对设计流程进行了简化。利用电容式传感器,编程人员接收经过滤过的纯净数据。反之,利用RTS,他们就会担心数据的过滤和平均问题,必需确保在报告的手指位置上没有太大的噪声。
在为这种电容式传感器平板供电的电子器件的中心,有一个专有的16位RTSC微控制器内核。它的任务是管理和收集模拟测量结果、补偿环境影响(比如电气噪声和温度漂移)、计算手指位置和接近度、检测移动和点击手势,并与主系统进行通信。
在静电释放(ESD)保护方面,嵌入式设计人员大有宰获,因为电容式传感器是设计来安装在透镜或设备外壳之下。故而它对ESD事件来说是完全封闭的。若正确安装,它的额定ESD超过±15千伏(KV)。另一方面,电阻式屏为±8 KV,这使其更易受环境问题的影响。
关于电容式传感器的低功率工作,嵌入式设计人员有好几种模式可供选择。根据报告的手指数据,传感器可以早在上电后100毫秒内进入省电状态。这些模式包括激活、待机、睡眠和深度睡眠。
在激活模式下,传感器在1.5毫安下全面工作,检测手指是否出现;若在规定时间内没有检测到手指,它会自动切换到约60微安的待机模式;当手指出现检测频率进一步降低时,进入约40微安的睡眠模式;最后,若手指出现检测消失,则进入10微安的深度睡眠模式。这样一来可以实现功耗最优化。 电容式触摸屏相关文章:电容式触摸屏原理 电容传感器相关文章:电容传感器原理
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