炒菜的时候,手里端着锅,要关油烟机,腾不出手去按按键。水龙头那边也是,刚处理完生肉,手指头油腻腻的,碰什么都是一片油印,手感滑腻腻的。戴手套也总感觉不舒服。事后接触过的刀具、水龙头、面板都得重点清洗油污。
这种情况下,挥手比伸手去够面板要自然得多。
这功能厨电厂商早就看到了。油烟机、燃气灶、微波炉、蒸烤箱,这几年陆陆续续都有厂家在做手势感应。但真正开发的时候,传感器参数总是调不好:要么容易误触发——炒个菜油烟机自己开了;要么油烟稍微大一点传感器就失灵,体验很差。
这篇文章想聊清楚一件事:厨房场景下的手势传感器到底怎么做,用什么方案解决这些问题。
做厨电手势方案,跟做智能门锁或者TWS耳机不一样。环境太复杂,不是实验室里调好参数就能交付量产的。
油烟是大问题。灶台上方长期处于油烟弥漫的环境,传感器镜头会慢慢积累油污。刚装上去的时候测试数据很漂亮,用上半年,检测距离可能打对折。规格书上写的检测距离是在洁净环境下的实测值,真实厨房里得打个折算。
温度和蒸汽也不能忽视。灶台周边温湿度波动大,夏天厨房闷热的时候,环境温度能比客厅高出十度以上。传感器的工作温度范围得留足余量,否则高温天气下测距数据漂移,正常功能也会受影响。
误触发是另一个高频问题。蒸包子的时候蒸汽上升,如果传感器的视场角太宽,蒸汽扩散的范围会被误判成"手伸过来了"。还有炒菜时翻锅的动作,手在锅上方晃动,可能会触发油烟机的启动。这类问题不处理好,用户体验就是负分。
手势感应在厨电场景不是唯一解,电容触摸和语音控制也是选项,但各有各的局限。
电容触摸按键在干燥环境下体验不错,但一沾水就失效。手上沾着油、盐、面粉的时候,介电常数变了,触发的阈值根本对不上。厨房是水汽和油污的混合场景,电容方案基本没有办法。
语音控制听起来方便,但灶台旁边噪音不小——抽油烟机开着的时候,说话声音得大才能识别。更实际的问题是,语音唤醒有延迟,不如手势直接。随手一挥就开关,用户心理上的"即时感"是语音给不了的。
红外手势是当前最合适的方案。主动发射红外光、接收反射信号来判断有没有物体靠近,不受水汽介电常数影响,对油污的敏感度也远低于电容触摸。WT4002B和WT4001A这两颗传感器在这个场景里用得最多,后面的方案设计都围绕这两颗芯片展开。
参数 | WT4002B | WT4001A |
检测距离 | 3~50cm | 5~90cm |
工作电流 | 3.3μA(待机)/37μA(工作) | 37μA |
油烟机是厨电手势里最典型的场景,也是问题最多的一个。
安装位置是第一个要定下来的事。传感器可以装在面板前方,也可以嵌在面板内部开孔。装在外面方便维护,但容易积油;嵌进去检测更精准,但得在面板上开孔,结构设计要配合。如果油烟机外壳是金属材质,红外传感器的发射和接收都要避开金属遮挡,否则反射信号会被削弱。
检测逻辑设计上,挥手触发开关是最基础的。更进一步可以做滑动手势——往一个方向滑增加风速,反方向滑降低风速。WT4002B支持能量等级0x00~0x0F共16档可调,滑动手势靠的就是连续检测信号强度的变化趋势来做判断,不是靠简单的有无。
防误触发是关键。灶台区域蒸东西的时候蒸汽上升,如果传感器视场角覆盖到蒸汽扩散的范围,就会产生误触发。解决思路有两个:一是把检测阈值往上调,蒸汽的反射强度比手弱,调高阈值可以过滤掉;二是控制传感器的视场角,WT4001A支持外部遮光设计,可以把不需要的角度挡住,只保留正前方一小块敏感区域。
防水防污的处理在油烟机这个场景是必须的。传感器前方通常会加一层透明亚克力或者PC面板做防护罩,这层面板的透光率要满足红外波段的需求——940nm波段的透过率要在87%以上,普通透明亚克力板在这个波段透光率大概只有70%,不够用,得选厨具级的透明材料。
微波炉面板的操作距离比油烟机更近,一般在3~10cm之间。WT4002B的检测下限是3cm,这个距离刚好够用。
微波炉还有个特殊的地方是它的前面板通常是塑料材质,本身对红外就有一定的透过性。不用在面板上开孔,直接把传感器贴在面板内侧就行,塑料会把红外光衰减一部分,检测距离会缩短一些,实测大概缩短20%~30%,这个在设计时要留余量。
蒸烤箱的使用场景跟微波炉类似,但蒸烤箱的门板可能更厚,而且蒸汽环境更严重。传感器同样建议装在面板内侧,避开蒸汽直接喷到镜头上的位置。检测逻辑上,蒸烤箱一般不需要滑动手势,接近唤醒加开关就够用了——门打开的时候传感器检测到人近了,等人走近操作的时候就已经进入工作状态了。
低功耗这一点在微波炉和蒸烤箱上同样重要。这两类设备有相当一部分时间是处于待机状态的,主控在休眠,传感器得独立维持一个低功耗的检测状态。WT4002B的37μA工作电流在这种场景下是可以接受的,不会对整机待机功耗造成明显负担。
实验室里调通的方案,量产时往往会遇到意想不到的问题。有几个地方提前做好预防,交付会顺利很多。
镜头清洁设计不能只靠用户自觉。油烟环境下传感器镜头积累油污是必然的,半年之后检测距离打对折不是夸张。可以考虑在结构上做一个可拆卸的镜头保护罩,或者在UI上增加"请清洁感应区"的提示。比起让用户以为是产品质量问题,主动提示反而能提升口碑。
保护面板的透光率一定要跟供应商确认。前面说了普通亚克力不够,但含抗UV添加剂的厨具级材料才能稳定在87%以上。另外面板和传感器之间建议留0.5mm以内的空气间隙,间隙太大光路会散射,影响检测精度。
生产下线测试的时候,每台都要测一次检测距离的一致性。同一批传感器个体差异不大,但装配误差(面板厚度不同、传感器倾斜角度不同)会叠加产生偏差。简单做法是用标准白板在固定距离做一次阈值触发测试,Pass/Fail判定,比测全距离曲线要高效得多。
厨房手势不是替代按键,是给用户提供多一种选择。手上沾油、沾水、端着东西的时候,挥手比伸手去够面板要自然得多,这个场景是真实存在的。
传感器选型上,油烟机面板近距离检测用WT4002B,灶台区域需要大范围检测人体存在用WT4102系列人存模块,两个模块组合使用,油烟机的感知层就做好了。WT4002B的μA级功耗在持续检测场景下不是问题,关键是阈值调好、面板透光率过关、防误触设计到位。
油烟干扰这事,传感器本身的性能是一个问题,整机的结构设计、用户的使用习惯都会影响最终体验。把传感器当成系统来设计,而不是单独调一颗芯片。
我要赚赏金
