光電子在人機(jī)交互中有大量應(yīng)用，如滾輪和旋鈕，壓力按鍵，手勢傳感器等；在環(huán)境光檢測的應(yīng)用包括內(nèi)外后視鏡、HUD/AR-HUD、顯示屏和調(diào)色玻璃；在雨量傳感器模塊的應(yīng)用包括雨量監(jiān)測、太陽角度檢測、環(huán)境光亮度檢測和防起霧監(jiān)測；在ADAS的應(yīng)用場景為疲勞駕駛、乘員監(jiān)控以及激光雷達(dá)Lidar使用；在空氣質(zhì)量檢測的應(yīng)用為PM2.5、紫外線殺菌、溫濕度控制等。

在吉利2023智能汽車技術(shù)論壇上，Vishay 光電產(chǎn)品資深市場部技術(shù)支持經(jīng)理陸驍表示，未來將有更多滿足智能座艙安全性、便捷性和美觀性要求的光電子技術(shù)產(chǎn)品不斷產(chǎn)生。

以下為演講內(nèi)容整理：

如今，車輛就像行走的超級手機(jī)，智能座艙相當(dāng)于控制界面，控制界面需要具備安全性、便捷性和美觀性。

Vishay元器件應(yīng)用產(chǎn)品簡介

今天我將為大家介紹Vishay元器件的應(yīng)用。首先，談到的是人機(jī)交互，包括滾輪、旋鈕、壓力按鍵、手勢喚醒、觸摸、紅外遙控。

其二是環(huán)境光檢測。涉及到的場景有內(nèi)后視鏡、外后視鏡、HUD/AR-HUD、顯示屏、調(diào)色玻璃。

第三個(gè)是雨量傳感器模塊。現(xiàn)在的雨量傳感器集成了四大功能，包括雨量檢測；太陽角度檢測；環(huán)境光亮度檢測以及防起霧檢測。

其次是ADAS。通常會(huì)被用來進(jìn)行疲勞駕駛、乘員監(jiān)控以及激光雷達(dá)的角度檢測。

最后會(huì)涉及到空氣質(zhì)量檢測。包括PM2.5、紫外線殺菌、溫濕度控制。

Vishay人機(jī)交互方案

接下來我會(huì)稍作展開HMI——首先是滾輪、旋鈕傳感器?，F(xiàn)在很多車輛方向盤上的滾輪可以切換到屏幕，使用的就是我們的光電產(chǎn)品。U型器件的一側(cè)是發(fā)射管，另一側(cè)有兩個(gè)窗口是接收管。通過碼盤遮擋窗口與否，就形成00、01、10、11，這些變化就可判斷旋轉(zhuǎn)方向如溫度加1或減1，音量加1或減1。

下圖垂直方向的TCUT1630X01就多了一個(gè)按鍵功能，實(shí)現(xiàn)上下和旋轉(zhuǎn)的三位判斷；我們還有個(gè)TCUT1800X01，是四個(gè)窗口，相當(dāng)于2的四次方，即16個(gè)擋位，其優(yōu)勢在于安全、便捷、美觀。旋鈕是非接觸的，如果采用電位器，手感會(huì)差點(diǎn)，并且伴隨著不斷的摩擦，會(huì)產(chǎn)生可靠性的問題。而非接觸式的旋鈕，用光的方式去阻擋，旋鈕可以用阻尼器實(shí)現(xiàn)，手感可根據(jù)阻尼器調(diào)整，并且又是非接觸性的，所以可靠性良好，使用壽命也更長。

第二個(gè)是壓力按鍵?，F(xiàn)在主流的壓力按鍵是用光的方式，大家對車內(nèi)的工業(yè)設(shè)計(jì)要求越來越高，物理按鍵旋鈕被取代，換成了完全的平面，一般通過電容方式去觸發(fā)。電容方式比較大的弊端在于響應(yīng)很快，但車輛安全是重中之重，有些按鍵不能隨意觸發(fā)，因此產(chǎn)生了壓力按鍵概念。按鍵是電容按鍵，但一定要有壓力，用力按上去才會(huì)被有效觸發(fā)，從而防止誤觸發(fā)。其原理如下圖，手按下傳感器后會(huì)有形變，形變量就是按壓的壓力，器件可以檢測到最小20 um的形變量。

圖源：Vishay

下圖橫坐標(biāo)是離開按壓的反射面的距離，縱坐標(biāo)是反射強(qiáng)度。慢慢靠近后，會(huì)有一個(gè)線性區(qū)。如圖所示，當(dāng)從3.2 mm變成3.0 mm時(shí)，按壓的反射強(qiáng)度會(huì)慢慢增加，每增加0.02 mm,就會(huì)產(chǎn)生200左右的輸出量的變化，這樣就可以把壓力轉(zhuǎn)化成形變，標(biāo)定出來，如需要0.05 mm時(shí)，其變化值可能是500，通過上述方式去實(shí)現(xiàn)。

圖源：Vishay

車輛的按鍵很多，所有部位都可以通過壓力按鍵去實(shí)現(xiàn)。比如有四個(gè)按鍵，只需要一顆傳感器放在下面，無論按哪個(gè)鍵，用力后傳感器獲取形變，每個(gè)鍵都可以做個(gè)標(biāo)定，觸發(fā)它的形變量是多少，不到形變量就不觸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)壓力按鍵要求。

光電壓力按鍵可以解決幾個(gè)痛點(diǎn)，例如隨著溫度變化，一些結(jié)構(gòu)件熱脹冷縮，還有振動(dòng)、標(biāo)定問題，光就可以通過軟件方式來解決這些問題。

第三個(gè)是手勢喚醒。其原理與壓力相同，壓力是在內(nèi)部的反射面去反射，手勢是在距離15cm左右的水平，通過手去反射，實(shí)現(xiàn)手勢功能和喚醒功能。通常手勢功能可實(shí)現(xiàn)七個(gè)手勢動(dòng)作，七個(gè)手勢動(dòng)作是通過外掛三個(gè)紅外LED，當(dāng)手揮過去時(shí)，每個(gè)燈會(huì)發(fā)出光碰到手，再反射回去，根據(jù)發(fā)射時(shí)序不同，來判斷手勢的方向。

圖源：Vishay

第四個(gè)是觸摸開關(guān)。開車時(shí)開閱讀燈很危險(xiǎn)，這種情況下，我們就用觸摸按鍵。一定要碰到傳感器才會(huì)觸發(fā)。摸上去觸發(fā)開燈，再摸一次就關(guān)燈，大概的位置就行。包括氛圍燈或其他的一些簡單操控，都可以用該方式實(shí)現(xiàn)。為了操縱方便，也是為了安全。

我們還有一些紅外遙控，坐在后排操作前排的功能，避免駕駛員操作造成安全問題。

Vishay光傳感器方案

現(xiàn)在，車輛使用場景越來越多，內(nèi)后視鏡要防眩。例如夜晚開車時(shí)，大燈一照會(huì)很難受?，F(xiàn)在，有了傳感器后，會(huì)根據(jù)后面的光進(jìn)行調(diào)整，通常是前面裝一個(gè)傳感器，后面裝一個(gè)傳感器，通過兩顆傳感器的差分來實(shí)現(xiàn)防眩功能。

外后視鏡一方面會(huì)有盲區(qū)，另一方面風(fēng)阻很高，我國國家標(biāo)準(zhǔn)號為GB 15084-2022《機(jī)動(dòng)車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》將于2023年7月實(shí)施，允許玻璃的后視鏡換成電子后視鏡（攝像頭+監(jiān)視器的組合）。如此一來，我們都會(huì)用到環(huán)境光傳感器，太陽光下需要屏幕亮點(diǎn)，晚上需要暗點(diǎn)，這種變化需要傳感器自動(dòng)調(diào)整。

AR-HUD與環(huán)境是沉浸的，環(huán)境的顏色和亮度會(huì)覆蓋它的顯示，所以我們通常還會(huì)用RGB傳感器，RGB發(fā)光時(shí)會(huì)有傳感器去檢測它的亮度。HUD是個(gè)顯示，前面隱含著一個(gè)投影儀，有時(shí)候稍不注意，投影儀上放個(gè)物體在顯示屏上就會(huì)顯示一個(gè)黑斑，我們也會(huì)有一些傳感器去檢測投影儀上面是否有異物。包括調(diào)色玻璃，現(xiàn)在全景玻璃越來越多，玻璃也會(huì)顯示顏色，太陽光大時(shí)自動(dòng)變色，太陽光小時(shí)再調(diào)回來，通過環(huán)境光傳感器去實(shí)現(xiàn)。

環(huán)境光傳感器與我們?nèi)搜蹘缀跬耆呛?，如下圖有兩條線，一條線是人眼，之所是“紅”“綠”燈，是因?yàn)檫@種光的波長是人眼識別力最強(qiáng)的。700 nm以上的紅外和400 nm以下的紫外人眼都看不到。這顆傳感器與人眼完全一樣，優(yōu)勢在于現(xiàn)在路上很多紅外監(jiān)控?zé)?，人眼看不到，傳感器也看不到?/p>

圖源：Vishay

另外的一些功能包括靈敏度、溫度補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)調(diào)整等。動(dòng)態(tài)調(diào)整就是根據(jù)環(huán)境光的亮度去調(diào)整響應(yīng)的分辨率和范圍。RGB除了環(huán)境亮度外，可以讀到環(huán)境光的顏色、色溫，還可以讀到環(huán)境的光源特色，如自然光、LED燈、熒光燈、白熾燈等各種不同的燈。各種不同的燈光的色彩不同，所以我們拿到數(shù)據(jù)后，可以通過這些數(shù)據(jù)做些算法，去調(diào)整屏幕的顯示。

Vishay雨量傳感器模塊與ADAS

雨量傳感器的原理是：雨滴的大小會(huì)根據(jù)光反射到擋風(fēng)玻璃，通常的放置位置位于后視鏡擋風(fēng)玻璃的位置，雨滴數(shù)量的不同會(huì)帶來不同的反射量，根據(jù)反射量可以判斷雨量大小，從而調(diào)整雨刷速度，這是通過光的方案。

同樣太陽光角度檢測，太陽光中有紅外，普通光源紅外較少。一般會(huì)用兩顆或四顆傳感器，通過感光大小來判斷太陽光的角度，從而自動(dòng)調(diào)整，駕駛位和副駕駛位的空調(diào)溫度和風(fēng)量。

還有亮度傳感器方面，像大燈、儀表盤進(jìn)入隧道時(shí)，會(huì)自動(dòng)亮起，且根據(jù)環(huán)境光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器的亮度。

另一個(gè)功能是防起霧，現(xiàn)已應(yīng)用于高端車。駕駛過程中，玻璃起霧會(huì)影響駕駛視野，存在安全隱患，防起霧功能可通過算法實(shí)現(xiàn)。溫濕度傳感器安裝于雨量傳感器模塊上，智能算出擋風(fēng)玻璃上是否有起霧，并進(jìn)行除霧。

ADAS的疲勞駕駛原理是紅外燈反射，攝像頭到晚上時(shí)需要補(bǔ)光，紅外補(bǔ)光既不干擾駕駛員，又可以捕捉到較好的場景。另外激光雷達(dá)用的也是反射型傳感器，雖然只是元器件，但它檢測的角度可精確到0.01度。

Vishay空氣質(zhì)量檢測

空氣質(zhì)量檢測主要應(yīng)用在空調(diào)中。車輛空調(diào)有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，通常是自動(dòng)切換，有了這顆器件后，即可監(jiān)測車內(nèi)PM2.5。原理和雨量模塊相同，當(dāng)出風(fēng)口有灰塵、有顆粒時(shí)就會(huì)反射，通過發(fā)射反射去判斷顆粒多少，以便切換內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，如果外面環(huán)境較差，就內(nèi)循環(huán)，否反之就外循環(huán)。若需要換濾芯也會(huì)及時(shí)通知用戶。

此外我們還有非常實(shí)用的紫外線殺菌。由于空調(diào)濾芯潮濕，開空調(diào)后車內(nèi)也是潮濕的，容易滋生細(xì)菌，再裝一個(gè)紫外線就可以實(shí)現(xiàn)殺菌，調(diào)整溫濕度。

在此，我只是簡單的列舉了一些案例。結(jié)合工程師們豐富的創(chuàng)造力和想象力，一定能開發(fā)出更多滿足智能座艙便捷、安全、美觀要求的產(chǎn)品。