手机传感器应用

《检测与转换技术》

题目：传感器在手机中的应用院系：电子电气工程学院

班级：021210319

姓名：王锲达

授课教师：刘启中

完成时间：2013.10.23

传感器在手机中的应用

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。

在最近的课余时间我阅读了五本有关传感器的书籍，认识了解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（iPhone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。

手机中的磁控传感器

《传感器应用电路300例》介绍了手机中的磁控传感器。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）。

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。

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。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。

相对于干簧管传感器来说，霍尔传感器寿命较长，不易损坏。且对振动，加速度不敏感。作用时开关时间较快，一般为0.1～2ms，较干簧管传感器的1～3ms快得多。

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。

手机中的光线传感器

从2002年，NOKIA 7650手机开始使用光线传感器，到最新款的iphone手机中使用光线传感器。光线传感器在手机中的使用给人们增加了更多的便利。

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，所以比光敏电阻和光敏二极管应用更广泛。

光敏三极管有2个PN结，其基本原理与光敏二极管相同，但是它把光信号变成电信号的同时，还放大了信号电流，因此具有更高的灵敏度，一般光敏三极管的基极已在管内连接，只有C和E两根引线引出（也有将基极引出的）。

在使用光敏三极管时，不能从外形来区分是光敏二极管还是光敏三极管，只能从型号来进行区分。

光敏三极管在手机上应用主要是根据环境光线明暗来判断用户的使用条件，从而对手机进行智能调节，达到节能和方便用户使用的目的。

黑暗环境下自动降低背光亮度，以免背光太亮刺眼。太阳下自动增加屏幕亮度，使显示更清楚。

手机移动到耳边打电话时，自动关闭屏幕和背光，可以延长手机的续航时间，同时关闭触屏，又可以达到防止打电话过程中误触屏幕挂断电话的误操作。

甚至还有手机设计成利用光线亮度控制铃声音量的功能，即通过外界光线的强弱，来控制铃声的大小，如手机装在衣服口袋或是皮包里时，就大声振铃，而取出时，环境光线改变了，振铃就随着减小，这个功能很有意思，一方面可以避免铃声过小误接电话，一方面又可以适应环境的需要，避免影响他人，同时还能节省电量。

手机中的触摸传感器

在手机中使用的触摸传感器（touch sensor）就是平时我们俗称的触摸屏（Touch panel）,又称为触控面板，触摸传感器的使用使人机交互更加方便和直观，增加了人机交流的乐趣。触摸传感器的使用减少了手机菜单按键，操作更加简单、便捷。

在手机中使用的触摸传感器分为两类，第一类是电阻式触摸传感器，其代表就是国产手机采用；第二类是电容式触摸传感器，其代表就是iphone手机等采用。

电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(纳米铟锡金属氧化物)涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处理器，

通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。电阻式触摸屏是覆盖在LCD上面一层玻璃结构的透明的材料，它与LCD是可以分离的，可以单独进行更换，有些手机的触摸屏和LCD做在一起，如果触摸屏损坏的时候只能一起更换。

手机中的摄像头

手机的摄像功能指的是手机是否可以通过内置或是外接的摄像头进行拍摄静态图片或短片拍摄，作为手机的一项新的附加功能，手机的摄像功能得到了迅速的发展。手机的摄像功能离不开摄像头，摄像头是组成数码相机功能的重要部件，现在使用的手机中，没有摄像功能的可能寥寥无几。

手机中的三轴陀螺仪

看了《手机维修基础入门》一书中对三轴陀螺仪的介绍，我联想到了每一次iPhone 产品的的发布总能给我们带来一些全新的应用。iPhone 给我们带来了什么呢？三轴陀螺仪应该是iPhone 在硬件配置方面的一大亮点了。

三轴陀螺仪：同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。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3轴的一个就能替代三个单轴的。3轴的体积小、重量轻、结构简单、可靠性好，是激光陀螺的发展趋势。在iPhone手机中内置三轴陀螺仪，它可以与加速器和指南针一起工作，可以实现6轴方向感应，三轴陀螺仪更多的用途会体现在GPS和游戏效果上。一般来说，使用三轴陀螺仪后，导航软件就可以加入精准的速度显示，对于现有的GPS导航来说是个强大的冲击，同时游戏方面的重力感应特性更加强悍和直观，游戏效果将大大提升。这个功能可以让手机在进入隧道丢失GPS信号的时候，凭借陀螺仪感知的加速度方向和大小继续为用户导航。而三轴陀螺仪将会与iPhone原有的距离感应器、光线感应器、方向感应器结合起来让iPhone 4的人机交互功能达到了一个新的高度。

通过对几本传感器有关书籍的学习，我了解了书本中主要讲述的手机中的传感器，传感器的应用让手机拥有了“感知”。通过本次的课外阅读，掌握了以下内容：了解手机中传感器的基本工作原理；掌握传感器基本电路和传感器器件的识别方法；手机传感器的使用和操作方法；