《传感器在手机上的应用》

光敏三极管的工作原理 在手机中使用的光线传感器件一般是光敏三极管，也叫光电 三极管，光敏三极管有电流放大作用，光敏三极管与普通半 导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管。它在结构上与半导体三极管相似， 它的引出电极通常只有两个，也有三个的。 光敏三极管的结构如图所示。为适应光电转换的要求，它的 基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基 区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透 镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片 上。
• 利用霍尔效应做成的半导体元件就是霍尔元件（霍尔传感 器）。霍尔传感器可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、 InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子 阱材料等等。 • 霍尔传感器具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重 量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ）， 耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器件和开关型霍尔传感器 两种。手机中使用的霍尔传感器是微功耗开关型霍尔传感 器。
4触摸传感器
• 利用电容式传感器，手机按键，即键垫，无需移动式 元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。 • 电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属 导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就 会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化， 通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。 • 手机使用的电容式触摸屏，屏幕面板和触摸屏合二为 一，透光率高，使用寿命长，适合手机的超薄化设计， 加上可以多点触摸功能，深受用户喜爱。
通过重力感应操控的游戏
重力传感器的原理
重力传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效 应就是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力 除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶 体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现 象称为正压电效应”。 重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体 变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生 电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成 电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器， 比如电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理 都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量 并用相关电路转化成电压输出。
传感器在手机中的应用
导读
• 随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通 信工具，而是具有综合功能的便携式的电子设备。 你可以用手机听音乐，看电影，拍照等。手机变 得无所不能。在这种情况下，各种传感器在手机 中的应用应运而生。 • 几种典型的传感器及其在手机中的应用，如重力 传感器、光线传感器、触摸传感器（触摸屏的典 型应用）、磁阻传感器（电子指南针）、加速传 感器（iphone4的三轴陀螺仪）等。这些传感器的 应用为智能手机增加感知能力，使手机能够知道 自己做什么，甚至做什么的动作。
1重力传感器
• 重力传感器，新型属传感器技术，它采用弹性敏感元 件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储 能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转 换。目前绝大多数中高端智能手机和平板电脑内置 了重力传感器，如苹果的系列产品iiphone和ipad， Android系列的手机等。重力传感器在手机横竖的时 候屏幕会自动转，在玩游戏可以代替上下左右，比如 说玩赛车游戏，可以不通过按键，将手机平放，左右 摇摆就可以代替模拟机游戏的方向左右移动了。
NOKIA N73滑盖手机的霍尔传感器电路
3光线传感器
• 光线感应器也叫做亮度感应器，很多平板电脑和手机 都配备了该感应器。一般位于手持设备屏幕上方，它 能根据手持设备目前所处的光线亮度，自动调节手持 设备屏幕亮度，来给使用者带来最佳视的觉效果。例 如在黑暗的环境下，手持设备屏幕背光灯就会自动变 暗，否则很刺眼。
2霍尔传感器
• 在手机中主要应用在翻盖或滑盖的控制电路中，通 过翻盖或滑盖的动作来控制挂掉电话或接听电话、 锁定键盘及解除键盘锁等。 • 1霍尔传感器的外形特征：霍尔传感器的作用与干
簧管传感器一样，工作原理非常相似的，都是在磁场作 用下直接产生通与断的动作。霍尔传感器是一种电子元 件，其外型封装很似三极管，但看起来比三极管更胖一 些。手机中霍尔传感器的外形如图所示。在手机中，霍 尔传感器的封装有3个引脚的，也有4个引脚的。
目前手机中采用的三轴陀螺仪用途主要体现在游戏的操控上， 有了三轴陀螺仪，我们在玩现代战争等第一人称射击游戏时， 可以完全摒弃以前通过方向按键来控制游戏的操控方式，我 们只需要通过移动手机相应的位置，既可以达到改变方向的 目的，使游戏体验更加真实、操作更加灵活。
利用三轴陀螺仪进行体感控制的游戏
谢 谢
5加速传感器
• 三轴陀螺仪
• 陀螺仪(Gyroscope)，是一种用来传感与维持方向的装 置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一 个位于轴心且可旋转的轮子构成。 陀螺仪一旦开始旋转，由 于轮子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。 • 陀螺仪有单轴陀螺仪和三轴陀螺仪，单轴的只能测量一 个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪。而三轴陀螺 仪可同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。所以一个 三轴陀螺仪就能替代三个单轴陀螺仪。三轴陀螺仪多用于航 海、航天等导航、定位系统，能够精确地确定运动物体的方 位。如今也多用于智能手机当中。
• 电容式触摸屏工作原理
• 电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜 体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底 保护导体层及感应器。 • 电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内 形成一个低电压交流Hale Waihona Puke Baidu场。在触摸屏幕时，由于人体电场， 手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流 会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于 触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出 触摸点的位置。