手机中的传感器

第六章手机中的传感器

第一节手机中的磁控传感器

一、手机中的干簧管传感器

二、手机中的霍尔传感器

第二节手机中的光线传感器

一、光敏三极管的外形及符号

二、光敏三极管的工作原理

三、光敏三极管在手机中的应用

四、手机光线传感器电路详解

第三节手机中的触摸传感器

一、电阻式触摸屏

二、电容式触摸屏

第四节手机中的摄像头

一、手机摄像头的工作原理

二、手机摄像头的结构

三、图像传感器

四、手机摄像头电路详解

第五节手机中的电子指南针

一、电子指南针工作原理

二、电子指南针电路

第六节手机中的三轴陀螺仪

一、三轴陀螺仪工作原理

二、三轴陀螺仪的应用

三、iphone手机中的三轴陀螺仪

本章导读

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。

本章主要介绍了几种典型的传感器及其在手机中的应用，如磁控传感器、光线传感器、触摸传感器（触摸屏的典型应用）、图像传感器（手机摄像头的应用）、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。

知识目标

1、了解各种传感器的工作原理；

2、掌握各种传感器功能的熟练使用；

3、了解传感器电路的功能、特点；

4、能够识别手机中使用的各种传感器电路。

技能目标

1、能简单判断各传感器电路的故障；

2、了解传感器的特性及性能；

3、能够识别传感器实物并排除简单故障。

第一节 手机中的磁控传感器

在手机中磁控传感器主要包括干簧管和霍尔元件，干簧管和霍尔元件都是通过磁信号来控制线路通断的传感器，主要用在翻盖、滑盖手机的控制电路中。由于干簧管易碎等原因，现在手机中很少见到干簧管传感器了，使用最多的是霍尔传感器（也叫霍尔元件）。

一、手机中的干簧管传感器

由于干簧管传感器主要应用于老式的手机中，在新型手机中已经很少采用了，所以只对干簧管传感器进行简单介绍。

1、干簧管传感器的外形特征

干簧管传感器就是一个密闭的玻璃管内有两个簧片，干簧管传感器分为常开型和常闭型，下图是干簧管传感器的常见外形。

干簧管传感器的常见外形

2、干簧管传感器的工作原理

干簧管传感器是利用磁场信号来控制的一种线路开关器件。干簧管传感器又被称为磁控管传感器。干簧管传感器的外壳一般是一根密封的玻璃管，在玻璃管中装有两个铁质的弹性簧片电极，玻璃管中充有某种惰性气体。平时玻璃管中的两个簧片是分开的，当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁场消失后，两个簧片由本身的弹性而分开，线路就断开。

干簧管传感器的工作原理如图所示。

干簧管传感器的工作原理

在实际运用中，通常使用磁铁采控制这两根金属片的接通与否，所以，又称其为磁控管传感器。磁控管传感器在手机中常常被用于翻盖手机、折叠式手机电路中，特别是早期的摩托罗拉、爱立信、三星手机使用最多。通过翻盖的动作，使翻盖上磁铁控制磁控管传感器闭合或断开，从而挂断电话或接听电话等。

在采用干簧管传感器结构的手机中，除有一个干簧管传感器外，还有有一个辅助磁铁，手机在通话时，磁铁应远离干簧管传感器，故这类手机有个共同的特点，就是磁铁在翻盖上(翻盖式手机)或听筒旁(折叠式手机)。如果手机既不是折叠式，又不是翻盖式，则不需采用干簧管传感器。

3、干簧管传感器的故障特征

干簧管传感器本身是一种玻璃管，而玻璃易碎，所以干簧管传感器很容易损坏，特别是摔过的手机尤其如此，因此，目前一些新式的折叠式和翻盖式手机已不再采用干簧管传感器，而采用了原理与干簧管传感器类似的霍尔传感器。

当干簧管传感器损坏时，手机会出现一些很复杂的故障，如部分或全部按键失灵、开机困难、不显示等。因此，在检修手机开机困难、按键失灵、不显示等故障时，不可忘记对干簧管传感器的检查。

二、手机中的霍尔传感器

霍尔传感器一个使用非常广泛的电子器件，在录像机、电动车、汽车、电脑散热风扇中都有应用。

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。

手机中霍尔传感器的外形

2、霍尔效应

所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。

金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。

由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。

如果把霍尔传感器集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

3、霍尔传感器

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