電容，從物理學(xué)角度來看，是指電荷存儲和分布的能力，是電場中電荷存儲量的度量。其大小由兩個導(dǎo)體之間的距離、面積以及它們之間介質(zhì)的介電常數(shù)所決定，遵循公式C=d?A，其中C表示電容，?是介電常數(shù)，A為導(dǎo)體面積，d是導(dǎo)體間距。

在電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)里，這一物理特性被巧妙運(yùn)用。以常見的觸摸屏為例，屏幕上布置有一個或多個傳感電極，這些電極與電容感應(yīng)電路相連，并形成一個電場。當(dāng)用戶觸摸屏幕時，人體作為導(dǎo)體進(jìn)入傳感電極的感應(yīng)范圍，改變了觸摸位置周圍的電場分布，進(jìn)而導(dǎo)致該位置電容發(fā)生變化。具體而言，手指接近或接觸觸摸屏?xí)r，會形成新的電容耦合路徑，與原有的電容系統(tǒng)并聯(lián)，使得總電容增加。電容感應(yīng)電路持續(xù)監(jiān)測傳感電極與接地之間的電容變化，一旦有觸摸操作，觸摸位置的電容變化會使電容感應(yīng)電路中的電壓或電荷改變，該變化被捕捉并轉(zhuǎn)化為電信號，再由信號處理器分析電容變化的模式和特征，從而確定觸摸的位置及相關(guān)參數(shù)。

電容式觸摸傳感器主要分為兩大類：互電容配置和自電容配置。互電容配置由發(fā)射電極和接收電極兩個端子組成，是觸敏顯示器的首選方案。在互電容感應(yīng)技術(shù)中，TX 引腳提供數(shù)字電壓，測量 RX 引腳上接收到的電荷，當(dāng) TX 和 RX 電極間放置手指時，互電容降低，RX 電極上接收到的電荷也隨之減少，通過檢測 RX 電極上電荷的變化來判斷觸摸狀態(tài)。自電容配置則將傳感電容器的一個端子接地，適用于觸摸感應(yīng)按鈕、滑塊或滾輪等簡單應(yīng)用。自電容使用一個引腳，測量該引腳和電源地之間的電容，當(dāng)手指放在傳感器上，系統(tǒng)電容增加，通過實(shí)測電壓的變化檢測是否有手指觸摸。

電容感應(yīng)在汽車中的應(yīng)用

1. 智能駕駛輔助系統(tǒng)中的離手檢測(HOD)

在自動駕駛或半自動駕駛模式下，確保駕駛員時刻關(guān)注路況、手不離開方向盤至關(guān)重要。電容感應(yīng)技術(shù)在此發(fā)揮了關(guān)鍵作用。以紅旗 EHS9 車型采用的三區(qū)式布局 HOD 技術(shù)為例，當(dāng)駕駛員握住方向盤時，與包裹在方向盤上的感應(yīng)層形成電容回路;而當(dāng)手離開方向盤時，電容的變化會立即觸發(fā)信號，提醒駕駛員注意安全。并且，該技術(shù)完成了 26 種駕駛手勢的標(biāo)定和驗(yàn)證工作，有效排除了誤觸碰的影響。

實(shí)現(xiàn)離手檢測有測量方向盤轉(zhuǎn)動扭矩、圖像傳感設(shè)備監(jiān)測和電容感應(yīng)離手檢測等方案，其中電容感應(yīng)離手檢測因精準(zhǔn)度高、成本可控成為主流。不過，汽車高 EMC(電磁兼容)環(huán)境會影響電容傳感芯片性能，進(jìn)而影響檢測精度。像 ams 公司開發(fā)的專門針對 HOD 的電容傳感芯片，不僅能測量手握方向盤的電容值，還能測量人體對地電阻值，修正結(jié)果以避免偏差。

2. 電容式感應(yīng)方向盤

電容式感應(yīng)方向盤利用電容感應(yīng)原理檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度和方向。方向盤內(nèi)部裝有基準(zhǔn)板和隨方向盤轉(zhuǎn)動的移動板，轉(zhuǎn)動方向盤時，兩者距離改變，電容量也隨之變化。這個變化經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，再轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，傳至車輛電控單元，以此判斷方向盤轉(zhuǎn)動角度和方向，進(jìn)而控制車輛運(yùn)動。

奔馳 EQS 的電容式感應(yīng)方向盤包含一個兩區(qū)傳感器墊，能檢測駕駛員的手是否握住方向盤，輪輻中的觸摸控制按鈕也有電容功能，可通過滑動手勢和按下符號實(shí)現(xiàn)直觀操作，最大程度減少機(jī)械操作界面。阿維塔 11、大眾 ID 系列以及凱迪拉克的某些車型也都采用了電容式感應(yīng)方向盤相關(guān)技術(shù)。這類方向盤優(yōu)勢顯著，能提供更精準(zhǔn)的觸控感受，讓操作更靈敏準(zhǔn)確;減少手部疲勞，提高駕駛舒適性;準(zhǔn)確識別手部動作，有效避免誤操作，在高速行駛或緊急情況時，極大提高駕駛安全性。

3. 汽車人機(jī)交互系統(tǒng)中的觸摸控制

電容感應(yīng)技術(shù)改變了汽車人機(jī)交互(HMI)方式，越來越多的汽車采用觸摸按鈕和滑條來取代傳統(tǒng)機(jī)械按鈕和旋鈕，應(yīng)用于車載娛樂、開關(guān)后備箱、采暖通風(fēng) & 空調(diào)控制(HVAC)以及被動式無鑰匙進(jìn)入傳感器(PKE)等系統(tǒng)。

在汽車的觸摸屏和軌跡板中，電容式傳感器結(jié)構(gòu)通過掃描檢測傳感器電容的變化，從而檢測到手指觸摸，并分析數(shù)據(jù)識別手勢、手指范圍和運(yùn)動方向。支持十個手指的電容式觸摸屏和軌跡板逐漸成為汽車綜合界面的選擇，汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如 CAN/LIN，可將分布式機(jī)電系統(tǒng)集成到中央控制臺，人機(jī)界面設(shè)計(jì)者能夠創(chuàng)建統(tǒng)一風(fēng)格的用戶界面，增加設(shè)計(jì)靈活性。例如在音樂瀏覽、地圖操縱以及座椅位置調(diào)節(jié)等功能上，觸摸屏提供了便捷的操作方式。

4. 車內(nèi)其他應(yīng)用

電容傳感技術(shù)在車內(nèi)還有諸多應(yīng)用。如車門的開關(guān)功能、車內(nèi)環(huán)境光調(diào)節(jié)、音響效果調(diào)節(jié)及空調(diào)溫度調(diào)節(jié)等，通過非接觸式的電容傳感，即便在手部潮濕或佩戴手套的情況下也能確保很高的靈敏度。艾邁斯歐司朗采用正交解碼方式的電容傳感技術(shù)，可與車內(nèi)氛圍燈很好地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對每一顆燈珠分別做亮度和顏色調(diào)節(jié)。

座艙內(nèi)成員在位檢測也可通過電容傳感實(shí)現(xiàn)，規(guī)范乘客和駕駛員坐姿，保障座艙安全。腳踏開關(guān)利用感測電路變化開啟后備箱，液位檢測可用于檢測混合燃料中的乙醇含量等。