隨著技術的(de)進步,手機已經不再是一個簡單的(de)通信工具,而是具有綜合功能的便攜式電子設備。手機的虛擬功能,比如交互、遊戲、都(dōu)是通過處理器強大的(de)計算能力來實現的,但與現實結合的功能,則是通過傳感器來實現。本(běn)文就為(wéi)大家(jiā)整理了手機(jī)中常見的傳感器,幫助大家了解其原(yuán)理和用途(tú)。
手機(jī)中(zhōng)常見的傳感器
一、光線傳感器:
原理:光敏三極管,接受外界光線時,會產(chǎn)生強弱(ruò)不等的電流,從而感知環(huán)境光亮度。
用途:通常用於調節屏幕(mù)自動背光的亮(liàng)度(dù),白天提高屏幕亮度,夜晚降低屏幕亮度,使得屏幕看得更清楚,並且不(bú)刺眼。也可(kě)用於拍照時(shí)自動白(bái)平衡。還可以配合下麵(miàn)的距(jù)離傳感器檢(jiǎn)測手機是(shì)否在口袋裏防止誤觸。
二、距(jù)離傳感器:
原理:紅外 LED 燈發(fā)射紅外線,被(bèi)近距離物體反射後,紅外探測器通過接收(shōu)到紅外線的強度(dù),測定距離,一般有效距離在 10cm 內。距離傳感器同時擁有發(fā)射和接受裝置(zhì),一般體積較大。
用途:檢測手機是(shì)否貼在耳朵上正在打電話,以便自動熄滅(miè)屏幕達(dá)到省電的(de)目的。也可用(yòng)於皮套、口袋模式(shì)下自動實現解鎖與鎖屏動作。
題外話:光線傳感器與距離(lí)傳感器的位置
光線傳感器和距離傳感器(qì)一般都是放在一起的,位於手機正麵聽筒(tǒng)周圍(wéi),這樣就存(cún)在一個問題,手機的額頭上開了太多洞或黑色長條不太好看,所以蘋果一直在想方設(shè)法減少開孔、或者隱藏開孔。黑色麵板的手機可以輕易隱藏這兩個傳感器,但白色麵板就(jiù)有點難度了:
光線(xiàn)傳感器與距離傳感器的位置
光線傳(chuán)感器與距離傳感器的位置
蘋果從 iphoness5 開始,將光線傳感器做成了白色,很好的(de)隱藏了(le)起來,但很多國產手(shǒu)機廠商暫時(shí)無法做(zuò)到,他們隻能選用更小尺寸的(de)傳(chuán)感器,將光線 距離傳感器放在一起做成更小的(de)長條形,或者(zhě)和攝像頭一樣大的大圓形(xíng),這樣相對好看一些。錘子的傳感器也是長條形,但直接放在了(le)聽筒(tǒng)裏麵,也(yě)算是隱藏了(le)起(qǐ)來。
三(sān)、重(chóng)力(lì)傳感(gǎn)器:
原理:利用壓電(diàn)效應實(shí)現,傳(chuán)感器(qì)內部一塊重物和壓電片整合在一起,通過(guò)正交(jiāo)兩個方向產生的電壓大小,來計算出(chū)水平方向。
用途:手機橫豎屏智能切換、拍照照片朝向(xiàng)、重力感應類遊戲(如(rú)滾鋼珠)。
四、加速度傳(chuán)感器
原理:與重力傳感器相同,也是壓電效(xiào)應(yīng),通過三個維度確(què)定加速度方向,但功耗更小(xiǎo),但精度低。
用途:計步(bù)、手機擺放位置朝向角度。
五、磁場傳感(gǎn)器:
原理:各向(xiàng)異性磁致電阻(zǔ)材料,感受到微弱的磁場變(biàn)化時會導致自身電阻產生變化,所以手機(jī)要旋轉或晃動幾下才(cái)能準確指示(shì)方向。
用途:指南針、地圖導航方向、金屬探測器 APP。
六、陀螺儀:
原理:角動(dòng)量(liàng)守恒,一個正在高速旋轉的物(wù)體(陀螺),它(tā)的旋(xuán)轉軸沒有受到(dào)外力影響時,旋轉軸的指向(xiàng)是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這(zhè)個原理作為依據,用它來保持一定的方向。三軸陀螺儀可以替代三個單軸陀螺儀,可同(tóng)時(shí)測(cè)定 6 個方向的位(wèi)置、移(yí)動軌跡及加速度(dù)。
陀螺儀
用途:體感、搖一搖(晃動手機實現一些功能)、平移/轉動/移動手機可在(zài)遊戲中控製(zhì)視角、VR 虛擬現實、在 GPS 沒(méi)有信號(hào)時(如隧(suì)道中(zhōng))根據物體運動(dòng)狀態實現慣性導航。
七、GPS
原理:地球特定軌道上運行著 24 顆 GPS 衛星,每一顆衛星都在時刻(kè)不停地向全世界廣播自己的當前的位(wèi)置坐標及時間戳信(xìn)息。手機 GPS 模塊通過天線接收到這(zhè)些信息。GPS 模塊中的芯片根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起(qǐ)算數據,根據衛星發射坐標的時間戳(chuō)與接收時的時間差計算出衛星與手(shǒu)機的距離,采用空間(jiān)距離後方交會的方法,確定(dìng)待測點的位(wèi)置坐標。
用途:地圖、導航、測(cè)速、測距。
八、指紋傳感器
目前的主流是電(diàn)容式指紋識(shí)別,但(dàn)從今年開始識別速度更(gèng)快識別率更(gèng)高的超聲波指紋識別會逐漸普(pǔ)及。
電容指紋傳感器原理:手指(zhǐ)構成電容的一極,另一極是矽晶片陣列,通過人體帶有的微電場與電容傳感器間形成微電流,指紋的波峰波穀與感應(yīng)器之間的距離形成(chéng)電容高低差(chà),從而描繪出指紋圖像。
超聲波指紋傳感器原理:超聲波多用於測量距離,比如海底地形測(cè)繪用的聲納係統。超聲(shēng)波指紋識別的原理也相同,就是直(zhí)接掃描並測繪指紋紋理,甚至(zhì)連毛孔都能測繪出來。因(yīn)此超聲波(bō)獲得的指紋是 3D 立體的,而電容(róng)指(zhǐ)紋(wén)是 2D 平麵的。超聲波不僅識別速(sù)度更快、而且不受汗水油(yóu)汙的幹擾、指紋細節更豐富難以(yǐ)破解。
用(yòng)途:加密、解鎖、支(zhī)付……
九、霍爾感應器
原理:霍爾磁電效應,當電流(liú)通過一個位於磁場中的導體的時候,磁(cí)場會對導體中的電子(zǐ)產生一個(gè)垂直於電子運動方向上的(de)的作用力,從而在導體的(de)兩端(duān)產生電勢差。
用途:翻蓋自動(dòng)解鎖、合蓋自動(dòng)鎖屏
霍爾感應器
十(shí)、氣壓傳感器
原理:分為變容式或變(biàn)阻式氣(qì)壓傳感器(qì),將薄(báo)膜與變阻器或電容連接起來(lái),氣壓變化導致電阻或電容的數值發(fā)生變化,從而獲得氣壓數據。
用途:GPS 計算海(hǎi)拔會有十米左右的誤差,氣壓傳感器(qì)主要用於修正海拔誤差(將至 1 米左右),當然也能用來(lái)輔助 GPS 定位立(lì)交橋或樓層位置。
十一、心率傳感器
原理:用高亮度 LED 光源照射手指,當心髒將新鮮的血液壓入毛(máo)細血管時,亮度(紅色的深度)呈現如波浪般的周期性變(biàn)化,通過攝像頭快速(sù)捕(bǔ)捉這一有規(guī)律變化的間隔,再通過手(shǒu)機內應用換算,從而判斷(duàn)出心髒的收縮頻(pín)率。
用途:運動、健康。
心率傳感器(qì)
十二、血氧(yǎng)傳(chuán)感器
原理:血液中血紅蛋白和氧合血紅蛋白對紅外光和(hé)紅光的吸收比率不同,用紅外光和紅光兩個 LED 同時照射手指,測量反射光的吸收光譜,就可以測量血氧含量(liàng)。
用(yòng)途:運動、健康。
十三、紫外線傳感器:
原理:利用某些半導體、金屬或金屬化合物的光電發射效應,在紫外線照射下會釋放出大量電子,檢測這種(zhǒng)放電效應(yīng)可(kě)計算出紫外線強度。
用途:運動(dòng)、健康。
總結:
前七個傳感器,幾乎是每個(gè)智能手(shǒu)機的標配;
第八個傳感器??指紋識(shí)別,現在有全麵普及(jí)的趨勢,六七百元的手機也開始標配了,主要歸功於移動支付時代的到來,安全與(yǔ)便捷性要求提高所致;
第九個傳感器(qì),官方(fāng)賣皮(pí)套(tào)的手機或(huò)平板一般(bān)都(dōu)支持;
最後四(sì)個比較少見,主(zhǔ)要針對戶外、運動(dòng)、健康一類的特殊用戶群體,多見於三星高端手機,其實在智(zhì)能(néng)手表手環一類的產品上(shàng)更常(cháng)見。
手機早(zǎo)已不是通信工(gōng)具,簡直是一個全能的個人(rén)助理工具,人們巴不(bú)得手機可以集成任(rèn)何功能,常用的實用的要集成,不(bú)常用(yòng)的偶爾有用的也要集成,可以想象未(wèi)來(lái)的手機會集成越來越多的傳感器。
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